CN107394865B - 一种内置无线接收充电及语音控制的智能开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置无线接收充电及语音控制的智能开关，包括无线接收处理模块、电池充电模块、语音控制模块、主控模块，其特点在于；所述无线接收处理模块包括接收模块、整流模块、LDO稳压器；所述接收模块接收无线交流电压，经整流模块整流转换为直流电压，并经LDO稳压器进行降压、稳压处理后输出；所述电池充电模块包括充电控制模块、电池、电源管理模块；所述经LDO稳压器处理后电压输入充电控制模块中，所述充电控制模块对电池进行充电或关电控制。本发明具有使用方便、蓄航能力强、成本低、设备响应快的优点，并在智能开关技术领域具有广泛的生产及应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及智能开关技术领域，尤其涉及的是一种内置无线接收充电及语音控制的智能开关。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，科技的不断进步，人工智能硬件技术的成熟，原来传统的机械式手动开关已逐步被智能开关所取代，让人们通过更方便的手段可随意来管理和操控智能终端设备，真正体味到高科技智能化生活，给工作带来方便，对改善现代人们的生活质量，创造舒适、安全、便利的的生活环境有着非常重要的意义，科技让生活更智能；
传统的声控开关，仅仅通过声音的有无来控制设备的开关，只实用于一些公共场所；在语音识别技术领域中，现有语音识别技术能在复杂的背景环境下正确识别人的语音是否存在(或者其他声音)并不存在任何技术难度，而真正的难度在于如何实现语音高正确率地转换成控制指令来随意控制相关的智能终端设备。
传统的86型智能开关，有按键式和触摸式两种方式；这两种方式大多数都是采用12V干电池(27A/12V)供电，均可以实现手动和遥控控制，由于智能设备的多样化，智能开关操作使用频率的增加，传统的干电池续航能力有限，成本较高，用户需要较频繁的更换干电池才能正常使用；目前市场中的智能开关设备一般采用干电池或纽扣电池供电，一方面增加了使用成本，另一方面更换电池时需要拆掉开关外壳操作极不方便。
市场现有的86型智能开关需要手动按键或触摸操控，均不能支持语音智能识别控制的方式来随时控制相关智能终端设备；在智能控制给人们带来便捷生活的同时，人们的控制习惯逐渐发生改变，语音智能控制技术的发展也为控制入口做了一些补充，在人们抛去了传统的遥控器和手机端APP之后，可通过口令发送让智能终端设备进行有效地控制和管控起来，让生活更加便捷智能。
发明内容
针对以上所存在缺陷，本发明提供一种使用方便、航能力强、成本低的内置有无线接收充电及语音控制的智能开关。
本发明的技术方案如下：一种内置无线接收充电及语音控制的智能开关，包括无线接收处理模块、电池充电模块、语音控制模块、主控模块，所述无线接收处理模块包括接收模块、整流模块、LDO稳压器；所述接收模块接收无线交流电压，经整流模块整流转换为直流电压，并经LDO稳压器进行降压、稳压处理后输出；所述电池充电模块包括充电控制模块、电池、电源管理模块；所述经LDO稳压器处理后电压输入充电控制模块中，所述充电控制模块对电池进行充电或关电控制；电池输出电压经电源管理模块进一步的降压及稳压调节后供给语音控制模块、主控模块；
所述语音控制模块包括语音输入端、模数转换模块、语音识别处理模块、存储模块、语音输出模块；所述语音输入端接收模拟语音信号，经模数转换模块，将模拟语音信号转换为数字语音信号；并经语音识别处理模块的语音识别软件，对数字语音信号进行识别转换、运算、解码处理后，以字符的形式传送至主控模块中；主控模块的系统控制软件对字符同系统控制软件中的关键词库字符进行逐一比较，并得到相应的语音控制命令后；主控模块控制相应设备的打开或关闭；同时语音输出模块会播报语音信息提示用户该设备的状态已打开或关闭；所述存储模块用来存储语音识别软件和系统控制软件。
优选地，所述无线接收处理模块还包括数字控制器、温度监测模块；所述数字控制器经主控模块反馈负载中电流或电压的变化，并通过LDO稳压器对输出电压、电流进行调节；所述温度监测模块用于监测电池充电时温度过高或充电故障异常时，通过数字控制器反馈信号给LDO稳压器进行热关保护。
优选地，所述整流模块、LDO稳压器、数字控制器、温度监测模块均集成于一芯片中，该芯片为BQ51013芯片。
优选地，所述接收模块包括接收线圈、串联谐振电路、并联谐振电路；所述串联谐振电路由第一电容、第二电容、第三电容组成；并联谐振电路由第四电容、第五电容组成；所述接收线圈设有1端、2端，所述串联谐振电路的一端与接收线圈的1端连接，串联谐振电路的另外一端与BQ51013芯片的2脚连接；所述并联谐振电路并联连接在BQ51013芯片的2脚与BQ51013芯片的19脚之间。
优选地，所述BQ51013芯片内部集成的温度监测模块经第13脚与一负温度系数的热敏电阻R11连接，所述热敏电阻R11用来测量电池充电温度或充电故障。
优选地，所述充电控制模块为充电控制芯片BL4054-42及BL4054-42芯片的外围电路组成，所述BL4054-42芯片的外围电路包括限流电路、电池充电控制电路、电池充电指示电路、电量检测电路；所述限流电路为BQ51013芯片的4脚与BL4054-42芯片的4脚之间连接第一电阻组成的限流电路。
优选地，所述电池充电控制电路包括连接在BL4054-42芯片的4脚与地之间的电容、及连接在BL4054-42芯片的5脚与接地之间的可调电阻组成；所述经可调电阻调控的电压从BL4054-42芯片的3脚输出给电池充电；所述电池充电指示电路为一发光二极管与第二电阻串联连接组成的充电指示电路。
优选地，所述电量检测电路设为一比较电路，所述比较电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻，所述第三电阻、第四电阻、第五电阻的一端分别连接一公共点上；所述第三电阻另外一端与电池连接，第四电阻的另外一端与主控模块连接，第五电阻的另外一端接地。
优选地，所述电池管理模块为三端稳压集成电路HT7333芯片及HT7333芯片的外围电路组成；所述电池输出电压经第一电阻输入到HT7333芯片的2脚，并经HT7333芯片内部完成降压及稳压调节后，经HT7333芯片的3脚将电压分别输出给语音控制模块及主控模块供电。
优选地，所述主控模块设为MCU芯片。
采用上述方案，本发明有益效果是：
本发明采用一种成本低且功能稳定的无线充电接收装置电路和语音智能控制，解决了传统的智能开关续航能力差、频繁更换电池、成本高的烦恼；另一方面通过语音控制随意操控智能终端设备的状态，同时把语音识别软件放在存储器中进行处理，而不是把语音信号传到云端进行识别处理，这样可以省去了网络传输延迟，大大缩短了语音控制响应时间；因此本发明具有使用方便、续航能力强、成本低、设备响应快的有益效果。
附图说明
图1为本发明的整体方框图；
图2为本发明的无线接收处理电路图；
图3本发明的语音控制模块工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明；
如图1、图2所示：本实施例提供了一种内置无线接收充电及语音控制的智能开关，包括无线接收处理模块1、电池充电模块4、语音控制模块3、主控模块2，所述无线接收处理模块1包括接收模块11、整流模块12、LDO稳压器13；所述接收模块11接收无线交流电压，经整流模块12整流转换为直流电压，并经LDO稳压器13进行降压、稳压处理后输出；所述电池充电模块4包括充电控制模块41、电池42、电源管理模块43；所述经LDO稳压器13处理后电压输入充电控制模块41中，所述充电控制模块41对电池42进行充电或关电控制；电池42输出电压经电源管理模块43进一步的降压及稳压调节后供给语音控制模块3、主控模块2；
所述语音控制模块3包括语音输入端34、模数转换模块31、语音识别处理模块32、存储模块33、语音输出模块34；所述语音输入端34接收模拟语音信号，经模数转换模块31，将模拟语音信号转换为数字语音信号；并经语音识别处理模块32中的语音识别软件，对数字语音信号进行识别转换、运算、解码处理后，以字符的形式传送至主控模块2中；主控模块2中的系统控制软件对字符同系统控制软件中的关键词库字符进行逐一比较，并得到相应的语音控制命令后；主控模块2控制相应设备的打开或关闭；同时语音输出模块34会播报语音信息提示用户该设备的状态已打开或关闭；所述存储模块33用来存储语音识别软件和系统控制软件。
所述无线接收处理模块1还包括数字控制器14、温度监测模块15；所述数字控制器14经主控模块2反馈负载中电流或电压的变化，并通过LDO稳压器13对输出电压、电流进行调节；所述温度监测模块15用于监测电池42充电时温度过高或充电故障异常时，通过数字控制器14反溃信号给LDO稳压器13进行热关断保护。
所述整流模块12、LDO稳压器13、数字控制器14、温度监测模块15均集成于一芯片中，所述该芯片为BQ51013芯片U2。
所述接收模块11包括接收线圈T1、串联谐振电路、并联谐振电路；所述串联谐振电路由第一电容C9、第二电容C10、第三电容组成C11；并联谐振电路由第四电容C12、第五电容C13组成；所述接收线圈T1设有1端、2端，所述第一电容C9、第二电容C10、第三电容组成C11并联后串联在所述接收线圈T1的第1端；所述接收线圈T1的第1端感应的交流信号经过电容所述第一电容C9、第二电容C10、第三电容组成C11输入至BQ51013芯片U2的第2脚；所述第四电容C12、第五电容C13组成并联在BQ51013芯片U2的第2脚与接收线圈T1的第2端；接收线圈T1第2端感应的交流信号经第四电容C12、第五电容C13一端输入至BQ51013芯片U2的第19脚；所述交流信号经BQ51013芯片内部完成整流、降压、稳压处理后，并经BQ51013芯片U2的4脚输出DC5V。
所述BQ51013芯片U2内部集成的温度监测模块15经第13脚与一负温度系数的热敏电阻R11连接，所述热敏电阻R11用来测量电池42充电温度或充电故障。
所述充电控制模块4为充电控制BL4054-42芯片U3及其外围电路组成，所述BL4054-42芯片U3的外围电路包括限流电路、电池充电控制电路、电池充电指示电路、电量检测电路；所述限流电路为BQ51013芯片U2的4脚与BL4054-42芯片U3的4脚之间连接第一电阻R18组成的电路；所述BQ51013芯片U2的4脚输出DC5V经第一电阻R18从BL4054-42芯片U3的4脚输入。
所述电池充电控制电路包括连接在BL4054-42芯片U3的4脚与2脚之间的第六电容C15、及连接在BL4054-42芯片的5脚与接2脚之间的可调电阻R21组成，所述BL4054-42芯片U3的2脚为GND端、BL4054-42芯片U3的4脚电源正输入端；所述经可调电阻R21调控的电压从BL4054-42芯片U3的3脚输出DC5V给电池42充电；所述电池42充电指示电路为一发光二极管D6与第二电阻R22串联连接组成的充电指示电路。
所述电池42充电电压被固定在4.2V，精度达到+/-1％，当电池42电压达到满电量电压后，充电电流自动降至设定电流值的1/10时，所述BL4054-42芯片U3的3脚停止给电池42供电；另外BL4054-42芯U3的第1脚为充电状态控制脚，当电池正在充电时，BL4054-42芯片U3的第1脚输出为低电平时，充电指示电路发光二极管D6点亮，指示充电进行中；当电池充电完成时，BL4054-42芯片的第1脚输出高电平，充电指示电路发光二极管D6熄灭，指示充电已完成。
所述电量检测电路设为一比较电路，所述比较电路包括第三电阻R24、第四电阻R26、第五电阻R25，所述第三电阻R24、第四电阻R26、第五电阻R25的一端分别连接一公共点上；所述第三电阻R24另外一端与电池42连接，第四电阻R26的另外一端与主控模块2连接，第五电阻R25的另外一端接地；所述经第三电阻R24、第四电阻R26、第五电阻R25上的电压比较时；当第四电阻R26与主控模块为低电压时；L4054-42芯片U3的3脚输出电压给电池42充电，反之则停止充电。
所述电池管理模块43为三端稳压集成电路HT7333芯片U4及其外围电路组成；所述电池42输出电压DC4.2V经第六电阻R5输入到HT7333芯片的2脚，并经HT7333芯片U4内部完成降压及稳压调节后，经HT7333芯片的3脚U4将电压分别输出DC3.3V输出给语音控制模3块及主控模块2供电。
所述主控模块2设为MCU芯片。
实施例
如图1、图3所示：本发明的语音控制模块的语音控制流程如下：
(1)、电源管理模块供电；给语音控制模块供电后，语音控制模块程序进入初始化，初始化后语音控制模块工作；
(2)、麦克风语音信号输入；对输入的语音信号进行采集；
(3)、语音识别转换、运算处理；采集的语音信号为模拟语音信号，经模数转换模块31将模拟信号转换为数字语音信号；转换后的数字语音信号经语音识别处理模块32将数字语音信号进行识别转换、运算、解码处理；
(4)、语音识别结果输出；经语音识别处理模块32处理后的语音信号结果以字符的形式传送至主控模块2中进行处理；
(5)、与关键词库字符比较；经语音识别处理模块32输出的字符与主控模块2中关键词库字符进行比较；当语音识别处理模块32输出的字符与关键词库字符进行比较，并在关键词库寻找对应的字符，使主控模块2得到相应的指令；当语音识别处理模块32输出的字符与关键词库字符进行比较，在没有寻找到相应字符时，则比较失败，经关键词库字符比较后重新返回麦克风语音信号的输入进行语音信号采集、语音识别转换、运算处理、语音识别结果输出；
(6)、执行对所识别设备控制；语音识别处理模块32输出的字符与主控模块2中关键词库字符进行比较成功后；主控模块2得到指令；主控模块2得到指令后输出给相应设备，并使相应的设备执行主控制模块2的指令；
(7)语音播报执行的结果；设备执行相应的指令后，语音输出模块34将设备指行的结果进行语音播出，并提醒用户设备的打开或关闭。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种内置无线接收充电及语音控制的智能开关，包括无线接收处理模块、电池充电模块、语音控制模块、主控模块，其特点在于；所述无线接收处理模块包括接收模块、整流模块、LDO稳压器；所述接收模块接收无线交流电压，经整流模块整流转换为直流电压，并经LDO稳压器进行降压、稳压处理后输出；所述电池充电模块包括充电控制模块、电池、电源管理模块；所述经LDO稳压器处理后电压输入充电控制模块中，所述充电控制模块对电池进行充电或关电控制；电池输出电压经电源管理模块进一步的降压及稳压调节后供给语音控制模块、主控模块；
所述语音控制模块包括语音输入端、模数转换模块、语音识别处理模块、存储模块、语音输出模块；所述语音输入端接收模拟语音信号，经模数转换模块，将模拟语音信号转换为数字语音信号；并经语音识别处理模块的语音识别软件，对数字语音信号进行识别转换、运算、解码处理后，以字符的形式传送至主控模块中；主控模块的系统控制软件对字符同系统控制软件中的关键词库字符进行逐一比较，并得到相应的语音控制命令后；主控模块控制相应设备的打开或关闭；同时语音输出模块会播报语音信息提示用户该设备的状态已打开或关闭；所述存储模块用来存储语音识别软件和系统控制软件；
所述电池管理模块为三端稳压集成电路HT7333芯片及HT7333芯片的外围电路组成；所述电池输出电压经第一电阻输入到HT7333芯片的2脚，并经HT7333芯片内部完成降压及稳压调节后，经HT7333芯片的3脚将电压分别输出给语音控制模块及主控模块供电；所述主控模块设为MCU芯片。
2.根据权利要求1所述内置无线接收充电及语音控制的智能开关，其特征在于：所述无线接收处理模块还包括数字控制器、温度监测模块；所述数字控制器经主控模块反馈负载中电流或电压的变化，并通过LDO稳压器对输出电压、电流进行调节；所述温度监测模块用于监测电池充电时温度过高或充电故障异常时，通过数字控制器反馈信号给LDO稳压器进行热关保护。
3.根据权利要求2所述内置无线接收充电及语音控制的智能开关，其特征在于：所述整流模块、LDO稳压器、数字控制器、温度监测模块均集成于一芯片中，所述该芯片为BQ51013芯片。
4.根据权利要求3所述内置无线接收充电及语音控制的智能开关，其特征在于：所述接收模块包括接收线圈、串联谐振电路、并联谐振电路；所述串联谐振电路由第一电容、第二电容、第三电容组成；并联谐振电路由第四电容、第五电容组成；所述接收线圈设有1端、2端，所述串联谐振电路的一端与接收线圈的1端连接，串联谐振电路的另外一端与BQ51013芯片的2脚连接；所述并联谐振电路并联连接在BQ51013芯片的2脚与BQ51013芯片的19脚之间。
5.根据权利要求4所述内置无线接收充电及语音控制的智能开关，其特征在于：所述BQ51013芯片内部集成的温度监测模块经第13脚与一负温度系数的热敏电阻连接，所述热敏电阻用来测量电池充电温度或充电故障。
6.根据权利要求5所述内置无线接收充电及语音控制的智能开关，其特征在于：所述充电控制模块包括充电控制芯片BL4054-42、限流电路、电池充电控制电路、电池充电指示电路、电量检测电路；所述限流电路为BQ51013芯片的4脚与BL4054-42芯片的4脚之间连接第一电阻组成的限流电路。
7.根据权利要求6所述内置无线接收充电及语音控制的智能开关，其特征在于：所述电池充电控制电路包括连接在BL4054-42芯片的4脚与地之间的电容、及连接在BL4054-42芯片的5脚与接地之间的可调电阻组成；所述可调电阻调控的电压从BL4054-42芯片的3脚输出给电池充电；所述电池充电指示电路为一发光二极管与第二电阻串联连接组成的充电指示电路。
8.根据权利要求7所述内置无线接收充电及语音控制的智能开关，其特征在于：所述电量检测电路设为一比较电路，所述比较电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻，所述第三电阻、第电阻、第电阻的一端分别连接一公共点上；所述第三电阻另外一端与电池连接，第四电阻的另外一端与主控模块连接，第五电阻的另外一端接地。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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