CN112637654B - 一种电视机、语音控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电视机、语音控制系统及其控制方法，其中，语音控制系统包括语音处理模块、语音采集模块、控制模块和供电模块；在待机状态时，由控制模块根据待机指令输出待机信号至语音处理模块，并输出控制信号至供电模块；由供电模块根据控制信号控制语音处理模块周期性工作；由语音处理模块根据待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；由语音采集模块采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出至语音处理模块；由语音处理模块根据音频信号识别得到待机唤醒指令时，输出开机信号至控制模块；由控制模块根据开机信号开机；本发明能够有效降低待机功耗，并实现待机唤醒功能。

Description

一种电视机、语音控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电视技术领域，特别涉及一种电视机、语音控制系统及其控制方法。
背景技术
为了追求更好的远场语音效果，内置语音方案会使用带有计算能力的语音DSP芯片，对收录的语音信号进行前端本地处理，然后再给到主芯片送到云端做语义识别。增加语音DSP后可以做语音离线唤醒、语音常用词唤醒和待机唤醒等。但是目前大部分的语音DSP虽然功能比较强大，但是要保障好的语音性能，往往功率偏大。国内的电视产品要求待机功率不超过0.5W，往往企业内部会设定更高的要求。增加语音DSP后整个系统的待机功率往往无法满足要求，导致无法做到真正的待机唤醒。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种电视机、语音控制系统及其控制方法，能够有效降低待机功耗，并实现待机唤醒功能。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种语音控制系统，包括语音处理模块、语音采集模块和控制模块；在待机状态时，由所述控制模块根据待机指令输出待机信号至所述语音处理模块，并输出控制信号至所述供电模块；由所述供电模块根据所述控制信号控制所述语音处理模块周期性工作；由所述语音处理模块根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；由所述语音采集模块采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出至语音处理模块；由语音处理模块根据所述音频信号识别得到待机唤醒指令时，输出开机信号至所述控制模块；由所述控制模块根据所述开机信号开机。
所述的语音控制系统中，所述控制模块包括控制芯片，由所述控制芯片根据所述待机指令输出待机信号至所述语音处理模块；由所述控制芯片根据所述开机信号开机。
所述的语音控制系统中，所述语音处理模块包括DSP语音芯片，由所述DSP语音芯片根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；由所述DSP语音芯片存储所述音频信号，并将连续预设周期数存储的音频信号整合后识别到唤醒指令时输出开机信号至所述控制芯片。
所述的语音控制系统中，所述语音采集模块包括麦克风，由所述麦克风根据所述控制模块输出的时钟频率采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出所述语音采集模块。
所述的语音控制系统，还包括晶振模块，由所述晶振模块为所述语音处理模块提供时钟信号，由所述语音处理模块将所述时钟信号进行分频处理后输出至所述麦克风。
所述的语音控制系统中，所述控制信号包括PWM信号。
一种基于上述的语音控制系统的控制方法，包括如下步骤：
由控制模块根据待机指令输出待机信号至语音处理模块、并输出控制信号至所述供电模块；
由所述供电模块根据所述控制信号控制所述语音处理模块周期性工作；
由语音处理模块根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；
由语音采集模块采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出至语音处理模块；
由语音处理模块根据所述音频信号识别得到待机唤醒指令时，输出开机信号至控制模块；
由控制模块根据所述开机信号开机。
所述的语音控制系统的控制方法中，所述的由控制模块根据待机指令输出待机信号至语音处理模块的步骤具体包括：
由控制芯片根据所述待机指令输出待机信号至语音处理模块。
所述的语音控制系统的控制方法中，所述的由语音处理模块根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率的步骤具体包括：
由DSP语音芯片根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率。
一种电视机，包括上述的语音控制系统。
相较于现有技术，本发明提供了一种电视机、语音控制系统及其控制方法，其中，语音控制系统包括语音处理模块、语音采集模块和控制模块；在待机状态时，由控制模块根据待机指令输出待机信号至语音处理模块，并输出控制信号至所述供电模块；由所述供电模块根据所述控制信号控制语音处理模块周期性工作；由所述语音处理模块根据待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；由语音采集模块采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出至语音处理模块；由语音处理模块根据音频信号识别得到待机唤醒指令时，输出开机信号至控制模块；由控制模块根据开机信号开机；本发明能够有效降低待机功耗，并实现待机唤醒功能。
附图说明
图1为本发明提供的语音控制系统的结构框图；
图2为本发明提供的语音控制系统的控制方法的流程图；
图3为本发明提供的语音控制系统的工作过程流程图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供的一种电视机、语音控制系统及其控制方法，能够有效降低待机功耗，并实现待机唤醒功能。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供的一种电视机包括语音控制系统，该语音控制系统包括语音处理模块100、语音采集模块200和控制模块300；所述语音处理模块100分别连接所述控制模块300、语音采集模块200和供电模块400，所述供电模块400还连接所述控制模块300；在电视机进入待机状态时，由所述控制模块300根据待机指令输出待机信号至所述语音处理模块100，并输出控制信号至所述供电模块400，本实施例中的待机指令是通过按压电视机的遥控器的待机按键输出的；之后，由所述供电模块400根据所述控制信号控制所述语音处理模块100周期性工作，并根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块200的时钟信号的频率；具体来说，本实施例中所述控制信号用于控制所述供电模块周期性的为所述语音采集模块200供电，以便于实现控制所述语音采集模块200周期性的工作，语音处理模块100在接收到待机信号时进入待机状态并根据所述供电模块400的供电进行周期性的工作，由于所述麦克风的工作是依据语音处理模块100输出的时钟信号驱动进行的，当语音处理模块100接收到待机信号会对应调节时钟信号的频率，使得语音采集模块200进入低功耗状态工作；语音采集模块200在工作状态时，由所述语音采集模块200采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出至语音处理模块100；由语音处理模块100根据所述音频信号识别得到待机唤醒指令时，输出开机信号至所述控制模块300；由所述控制模块300根据所述开机信号开机，使得电视机进入开机状态，实现电视机待机状态的开机唤醒功能。
本发明通过在电视机进入待机状态时控制语音处理模块100间歇性的工作，能够有效降低整机的待机功耗。并且，语音处理模块100会根据控制信号改变语音采集模块200的时钟信号的频率，使得语音采集模块200对应也进入到低功耗模式，进一步降低整机功耗；因在待机状态时，语音采集模块200和语音处理模块100均会工作，那么对应的也能够获取到语音指令，那么由语音处理模块100对该语音指令进行识别分析，在分析有唤醒指令时便输出开机信号至控制模块300，进而实现待机状态的待机唤醒功能。
进一步地，所述控制模块300包括控制芯片，由所述控制芯片根据所述待机指令输出待机信号至所述语音处理模块100；由所述控制芯片根据所述开机信号开机；本实施例中控制芯片为SOC芯片；所述控制芯片在接收到待机指令之后控制所述语音处理芯片进入待机状态，并输出控制信号至所述供电模块400，本实施例中所述控制信号为占空比可调节的PWM信号，以便于控制所述供电模块400周期性的为所述语音处理模块100供电，进而控制语音处理模块100间断的工作，降低待机功耗；对应的控制信号在接收语音处理模块100输出的开机信号时开机，实现电视机的开机唤醒。
进一步地，所述语音处理模块100包括DSP语音芯片，由所述DSP语音芯片根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块200的时钟信号的频率；由所述DSP语音芯片存储所述音频信号，并将连续预设周期数存储的音频信号整合后识别到唤醒指令时输出开机信号至所述控制芯片；由于控制信号为占空比可调的PWM信号，所述供电模块400会根据PWM信号周期性的为所述DSP语音芯片供电，那么对应的DSP语音芯片会间断的工作，即休眠状态和工作状态交替切换，那么至于工作时长则依据PWM的占空比决定；与此同时,DSP语音芯片还会根据待机信号调节时钟信号的频率，进而使得语音采集模块200进入低功耗状态。
由于DSP芯片需要输出时钟信号驱动语音采集模块200采集语音指令，DSP语音芯片周期性工作会使得语音采集模块200为周期性工作；在实际使用时，实际发出待机唤醒指令的时间一般在1s左右，正常语速下每个字的发音时间通常在0.2s，通过实际的测验可以得出大概的时间。为了保证DSP语音芯片和语音采集模块200周期性工作时还能检测到唤醒指令，语音采集模块200的工作周期T应该小于0.1s，这样每个字的时间内都能被语音采集模块200采集到。每个周期内语音采集模块200收录的音频都是不完整的，无法识别出具体的含义，因此DSP语音芯片将每个周期的音频信号缓存起来，存入到掉电保存的内存芯片中。本实施例中的预设周期数可以是十，即当DSP语音芯片存入十个周期内收录到的音频信号时，将十段音频信号整合连接起来，分析是否有唤醒指令，没有唤醒指令则丢掉十个周期中排列最前一个周期的音频信号，然后缓存一个新的周期的音频信号，组成一个新的十个周期，再次对音频信号进行整合分析。如果识别到唤醒指令，则DSP语音芯片则输出开机指令，使得电视正常启动。
进一步地，所述语音采集模块200包括麦克风，由所述麦克风根据所述控制模块300输出的时钟频率采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出所述DSP语音芯片；麦克风采集外部的语音指令，并将该语音指转换为音频信号输出至DSP语音芯片，以便于获取唤醒语音指令控制电视机开机。
进一步地，所述语音控制系统还包括晶振模块500，所述晶振模块500与所述DSP语音芯片连接；由所述晶振模块500为所述DSP语音芯片提供时钟信号，由所述DSP语音芯片将所述时钟信号进行分频处理后输出至所述麦克风，进而驱动麦克风工作接收语音指令。接收语音信号的麦克风与DSP语音芯片先进行通信，将收录到的音频信号传输给DSP语音芯片处理，DSP处理完成之后再给到SOC芯片做语义识别。
进一步地，所述语音控制系统供电模块400中的所述供电模块400分别与所述SOC芯片和所述DSP语音芯片连接；所述SOC芯片通过GPIO1控制供电模块400的工作状态，具体为在电视机正常工作时，SOC芯片控制GPIO1输出高电平信号，所述供电模块400正常为所述DSP语音芯片和麦克风供电，DSP语音芯片和麦克风一直处于工作状态。
相应的，DSP语音芯片通过连接单独的晶振模块500，使得可以输出时钟信号给麦克风，麦克风一直处于工作收音状态，将接收到的外界的语音指令转换为音频信号传输给DSP语音芯片，DSP语音芯片通过对音频信号的识别，确认接收到工作唤醒信号后，通过GPIO2输出脉冲信号给SOC芯片，此时SOC芯片是工作状态一直在检测GPIO2的信号，能立即响应；之后，SOC芯片将调出唤醒识别界面，通过通信协议准备接收后面的语义识别；其中，此处的工作唤醒信号为电视机开机之后，用于唤醒电视机进行正常工作。
而在电视机处于待机状态时，对应的GPIO1输出转变为PWM信号，控制所述供电模块400周期性的为所述DSP供电，进而控制DSP语音芯片周期性工作，同时SOC芯片接收到待机指令后，输出待机信号给DSP语音芯片，告知DSP语音芯片将进入待机状态，DSP语音芯片获取到这一信息后改变麦克风模块时钟信号的频率，使得数字麦克风进入低功耗状态，进而降低电视机功耗。在待机状态下，SOC芯片处于休眠状态，不再对DPIO2进行检测，仅仅保留少数的开机接口GPIO3。麦克风接收到语音指令转换为音频信号输出给DSP语音信号后，当存入十个周期内收录到的音频信号时，将十段音频信号整合连接起来，如果识别到待机唤醒指令，则DSP语音芯片通过GPIO3输出开机指令给SOC芯片，使得电视机正常启动。
具体地，电视机产品按照规定应小于等于0.5W，待机功率计算公式如下：
式中Pb是待机功率，单位是W，Eb是待机状态时电度计测量的积分功率值，单位为瓦时(W·h)，Tb是待机状态测量时间，单位是小时h。
假设DSP语音芯片在整机待机状态下，实时的工作功率为P＇,此功率可以通过实际测量得到。GPIO1的PWM占空比为d，那么一个周期T内，功率情况P如下：
一个周期内，功耗简要计算如下：
一个小时h内，有H/T＝n个周期性功耗，所以最终计算得到的待机情况下待机功率为：
pb＝n*P(T)＝hP'd
如果DSP在待机状态下一直处于工作状态，那么待机功功率为：
pb＝hp'
相比之下，功率降低了：
Δp＝hp'(1-d)
通过计算可以看出，在待机状态下，总体的DSP语音芯片功率可以通过调整占空比d来降低。通过实际测试调整d的值来达到待机功率的要求。
进一步地，本发明还提供了一种语音控制系统，由于上文对该语音控制系统进行了详细描述，此处不再赘述。
进一步地，本发明还相应提供了一种语音控制系统的控制方法，请参阅图2，语音控制系统的控制方法包括如下步骤：
S100、由控制模块根据待机指令输出待机信号至语音处理模块，并输出控制信号至供电模块；
S200、由供电模块根据控制信号控制所述语音处理模块周期性工作；
S300、由语音处理模块根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；
S400、由语音采集模块采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出至语音处理模块；
S500、由语音处理模块根据所述音频信号识别得到待机唤醒指令时，输出开机信号至控制模块；
S600、由控制模块根据所述开机信号开机。
更进一步地，请为更好地理解本发明提供的语音控制系统的工作过程，请参阅图3，根据应用实施例对本发明提供的语音控制系统的工作过程进行详细说明，即所述语音控制系统的工作过程如下：
S10、SOC芯片接收待机指令；
S20、SOC芯片的GPIO1输出PWM信号，并输出待机信号至DSP语音芯片；
S30、DSP语音芯片调节时钟信号的频率；
S40、DSP存储麦克风输出的音频信号；
S50、存入十个周期后整合存储的音频信号并识别；
S60、判断是否识别到唤醒指令，若是，则执行S70，若否，则执行S80；
S70、通过GPIO3输出开机信号，唤醒整机开机；
S80、丢弃排列最前一个周期的音频，缓存一个新周期的音频。
当SOC芯片接收到待机指令后，通过GPIO1口输出占空比可调的PWM信号至所述供电模块400，由所述供电模块400控制DSP语音芯片和麦克风周期性的工作；同时，SOC芯片会输出待机信号至DSP语音芯片，告知DSP语音芯片进入待机状态；之后由DSP语音信号改变时钟信号的频率使得麦克风进入低功耗工作状态。由麦克风接收外部的语音指令，并将语音指令转换为语音信号输出至DSP语音芯片，DSP语音芯片将接收的音频信号进行存储，当存入十个周期内收录到的音频信号时，将十段音频信号整合连接起来，分析是否有待机唤醒指令，没有待机唤醒指令则丢掉十个周期中排列最前一个周期的音频信号，然后缓存一个新的周期的音频信号，组成一个新的十个周期，再次对音频信号进行整合分析。如果识别到待机唤醒指令，则DSP语音芯片通过GPIO3输出开机信号，使得电视正常启动。
本发明中电视机正常开机时SOC芯片控制DSP语音芯片和麦克风供电的IO口保持供电长通状态，进入待机状态后，此IO口转变为输出PWM信号，使得DSP语音芯片周期性工作、休眠，从而降低整体的待机功率。同时在电视机待机时，会发送指令给DSP语音芯片，DSP语音芯片更改麦克风的时钟信号的频率，使得麦克风进入低功耗模式，进一步降低整机功率。
综上所述，本发明的一种电视机、语音控制系统及其控制方法，其中，语音控制系统包括语音处理模块、语音采集模块和控制模块；在待机状态时，由控制模块根据待机指令输出待机信号至语音处理模块，并输出控制信号至所述供电模块；由所述供电模块根据所述控制信号控制语音处理模块周期性工作；由所述语音处理模块根据待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；由语音采集模块采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出至语音处理模块；由语音处理模块根据音频信号识别得到待机唤醒指令时，输出开机信号至控制模块；由控制模块根据开机信号开机；本发明能够有效降低待机功耗，并实现待机唤醒功能。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种语音控制系统，其特征在于，包括语音处理模块、语音采集模块、控制模块和供电模块；在待机状态时，由所述控制模块根据待机指令输出待机信号至所述语音处理模块，并输出控制信号至所述供电模块；由所述供电模块根据所述控制信号控制所述语音处理模块周期性工作；由所述语音处理模块根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；由所述语音采集模块采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出至语音处理模块；由语音处理模块根据所述音频信号识别得到待机唤醒指令时，输出开机信号至所述控制模块；由所述控制模块根据所述开机信号开机；
所述控制模块包括控制芯片，由所述控制芯片根据所述待机指令输出待机信号至所述语音处理模块；由所述控制芯片根据所述开机信号开机，所述控制芯片为SOC芯片；
所述控制信号包括PWM信号；
所述语音处理模块包括DSP语音芯片，由所述DSP语音芯片根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；由所述DSP语音芯片存储所述音频信号，并将连续预设周期数存储的音频信号整合后识别到唤醒指令时输出开机信号至所述控制芯片；
所述供电模块根据所述PWM信号周期性的为所述DSP语音芯片供电，所述DSP语音芯片在休眠状态和工作状态交替切换；
其中，当所述SOC芯片接收到待机指令后，通过GPIO1口输出占空比可调的PWM信号至所述供电模块，由所述供电模块控制所述DSP语音芯片和麦克风周期性的工作；同时，所述SOC芯片会输出待机信号至所述DSP语音芯片，告知所述DSP语音芯片进入待机状态；之后由DSP语音信号改变时钟信号的频率使得麦克风进入低功耗工作状态；由麦克风接收外部的语音指令，并将语音指令转换为语音信号输出至所述DSP语音芯片，所述DSP语音芯片将接收的音频信号进行存储，当存入十个周期内收录到的音频信号时，将十段音频信号整合连接起来，分析是否有待机唤醒指令，没有待机唤醒指令则丢掉十个周期中排列最前一个周期的音频信号，然后缓存一个新的周期的音频信号，组成一个新的十个周期，再次对音频信号进行整合分析；如果识别到待机唤醒指令，则所述DSP语音芯片通过GPIO3输出开机信号，使得电视正常启动。
2.根据权利要求1所述的语音控制系统，其特征在于，所述语音采集模块包括麦克风，由所述麦克风根据所述控制模块输出的时钟频率采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出所述语音采集模块。
3.根据权利要求2所述的语音控制系统，其特征在于，还包括晶振模块，由所述晶振模块为所述语音处理模块提供时钟信号，由所述语音处理模块将所述时钟信号进行分频处理后输出至所述麦克风。
4.一种基于如权利要求1-3任意一项所述的语音控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
由控制模块根据待机指令输出待机信号至语音处理模块，并输出控制信号至所述供电模块；
由所述供电模块根据所述控制信号控制所述语音处理模块周期性工作；
由语音处理模块根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率；
由语音采集模块采集语音指令，并将语音指令转换为音频信号输出至语音处理模块；
由语音处理模块根据所述音频信号识别得到待机唤醒指令时，输出开机信号至控制模块；
由控制模块根据所述开机信号开机。
5.根据权利要求4所述的语音控制系统的控制方法，其特征在于，所述的由控制模块根据待机指令输出待机信号至语音处理模块的步骤具体包括：
由控制芯片根据所述待机指令输出待机信号至语音处理模块。
6.根据权利要求4所述的语音控制系统的控制方法，其特征在于，所述的由语音处理模块根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率的步骤具体包括：
由DSP语音芯片根据所述待机信号调节用于驱动语音采集模块的时钟信号的频率。
7.一种电视机，其特征在于，包括如权利要求1-3任意一项所述的语音控制系统。
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基于智能电视非特定语音控制系统的设计;王森;刘平;;信息技术(06);全文 *

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