CN113079615B - 基于啼哭检测的婴儿陪伴灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于啼哭检测的婴儿陪伴灯。现有声控灯不适合语言能力不足的婴幼儿使用。本发明包括主控模块、麦克风拾音模块、LED灯组模块和电源模块。麦克风拾音模块包括麦克风主体及耦合电路，用于采集外部环境声音；LED灯组模块包括多个LED灯以及驱动电路；电源模块为整个系统提供电源。主控模块采用具有信号处理单元、运算单元、存储单元、信号输出单元和计时单元的芯片。信号处理单元将声音模拟信号转换为数字信号，运算单元提取对比数据，并与存储的婴儿啼哭声特征数据进行对比，如达到相似度阈值，则输出开灯信号，同时开始计时，到达设定时间后，熄灭LED灯。本发明通过检测婴幼儿的啼哭声，实现灯光开闭，适合婴幼儿睡觉使用。

Description

基于啼哭检测的婴儿陪伴灯
技术领域
本发明属于语音检测技术领域，涉及一种基于啼哭检测的婴儿陪伴灯。
背景技术
照顾婴儿是一项辛苦的工作，尤其在夜间，婴儿往往会因为环境的轻微的变化，而大声啼哭，需要父母开灯去照顾，这耗费了父母的大量精力，导致睡眠不足，影响正常的工作和生活。陪伴灯主要在夜间照顾婴儿时使用，具有小型、便携、灯光柔和等特点。目前市面上的陪伴灯种类繁多，但大多为手动控制；有一些智能陪伴灯，可以做到声控。但是现有的声控灯相对控制简单，不论什么声音，都会亮灯。也有一些语音声控灯，需要特定的指令才能亮灯。但婴幼儿语言能力不足，无法在有灯光需求时自主控制开灯。综上所述，现有的婴儿陪护灯，远远无法满足需求。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种基于啼哭检测的婴儿陪伴灯。
本发明包括主控模块，以及连接至主控模块的麦克风拾音模块和LED灯组模块，电源模块分别为主控模块、麦克风拾音模块和LED灯组模块提供电源。
所述的麦克风拾音模块包括麦克风、四个电阻和四个电容；麦克风M的正端接第一电容C1的一端、第一电阻R1的一端和第二电容C2的一端，负端接第三电容C3的一端、第二电阻R2的一端和第二电容C2的另一端；第一电阻R1的另一端接第三电阻R3的一端和第四电容C4的一端，第二电阻R2的另一端接第四电阻R4的一端和第四电容C4的另一端；第三电阻R3的另一端接VDD电源，第四电阻R4的另一端接地；第一电容C1的另一端作为麦克风拾音模块的正输出端ADC_P，第三电阻R3的另一端作为麦克风拾音模块的负输出端ADC_N。
所述的LED灯组模块包括多个LED灯、两个电阻和一个NMOS管；多个LED灯并联后的正端接VDD电源，负端接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接NMOS管N1的漏极；NMOS管N1的栅极与第六电阻R6的一端连接后，作为LED灯组模块控制信号输入端LED_C，NMOS管N1的源极与第六电阻R6的另一端连接后接地。
所述的电源模块包括锂电池、滤波电容和锂电池充电电路；锂电池充电电路U1的电源输入正端与滤波电容C的一端连接后接USB端子的电源端，USB端子插入USB接口后，锂电池充电电路U1获取+5V电源；锂电池充电电路U1的电源输入负端与滤波电容C的另一端连接后接地；锂电池充电电路U1的两个电源输出端接锂电池B的正、负极，锂电池充电电路U1的+3.3V电源输出端VDD为整个系统提供电源。
所述的主控模块采用具有信号处理单元、运算单元、存储单元、信号输出单元和计时单元的芯片；芯片U的信号两个输入端分别通过第五电容C5和第六电容C6接麦克风拾音模块的正输出端ADC_P和负输出端ADC_N，芯片U的信号输出端通过第七电阻R7与LED灯组模块的控制信号输入端LED_C连接，芯片U的电源端接去耦电容C7的一端和VDD电源，去耦电容C7的另一端接地。
本发明提出的基于啼哭检测的婴儿陪伴灯，通过单节锂电池供电，并设计有锂电池充电电路，实现了产品的便携性与实用性。本发明提出的基于啼哭检测的婴儿陪伴灯，通过检测婴幼儿的啼哭声，实现灯光的开闭。相对于现有的陪伴灯更为智能化，适合婴幼儿睡觉使用。
附图说明
图1为本发明整体示意图；
图2为麦克风拾音模块示意图；
图3为LED灯组模块示意图
图4为电源模块示意图；
图5为主控模块示意图。
具体实施方式
如图1所示，基于啼哭检测的婴儿陪伴灯，包括主控模块1，以及连接至主控模块1的麦克风拾音模块2和LED灯组模块3，电源模块4分别为主控模块1、麦克风拾音模块2和LED灯组模块3提供电源。
如图2所示，麦克风拾音模块2包括麦克风M、四个电阻和四个电容。麦克风M的正端接第一电容C1的一端、第一电阻R1的一端和第二电容C2的一端，负端接第三电容C3的一端、第二电阻R2的一端和第二电容C2的另一端；第一电阻R1的另一端接第三电阻R3的一端和第四电容C4的一端，第二电阻R2的另一端接第四电阻R4的一端和第四电容C4的另一端；第三电阻R3的另一端接VDD电源，第四电阻R4的另一端接地；第一电容C1的另一端作为麦克风拾音模块的正输出端ADC_P，第三电阻R3的另一端作为麦克风拾音模块的负输出端ADC_N，将采集的声音信号输入主控模块1。
如图3所示，LED灯组模块3包括多个LED灯、两个电阻和一个NMOS管N1。多个LED灯并联后的正端接VDD电源，负端接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接NMOS管N1的漏极；NMOS管N1的栅极与第六电阻R6的一端连接后，作为LED灯组模块控制信号输入端LED_C，NMOS管N1的源极与第六电阻R6的另一端连接后接地。当检测到婴儿哭声时，LED灯亮，同时主控模块开始计时，当主控模块计时结束时，LED灯灭。
如图4所示，电源模块4包括锂电池B、滤波电容C和锂电池充电电路U1，充电电路U1用于给锂电池B充电，以USB接口的方式输入；锂电池B用于给整个系统提供电源。锂电池充电电路U1的电源输入正端与滤波电容C的一端连接后接USB端子的电源端，USB端子插入USB接口后，锂电池充电电路U1获取+5V电源；锂电池充电电路U1的电源输入负端与滤波电容C的另一端连接后接地，电源输入正端和电源输入负端通过滤波电容C耦合；锂电池充电电路U1的两个电源输出端接锂电池B的正、负极，锂电池充电电路U1的+3.3V电源输出端VDD为整个系统提供电源。
如图5所示，主控模块1采用申请人生产销售的GX8002语音AI芯片U，芯片U设置有信号处理单元、运算单元、存储单元、信号输出单元和计时单元。芯片U的信号两个输入端分别通过第五电容C5和第六电容C6接麦克风拾音模块的正输出端ADC_P和负输出端ADC_N，芯片U的信号输出端通过第七电阻R7与LED灯组模块的控制信号输入端LED_C连接，芯片U的电源端接去耦电容C7的一端和VDD电源，去耦电容C7的另一端接地。
麦克风拾音模块拾取的声音信号发送给芯片U，芯片U的信号处理单元将模拟信号转换为数字信号，运算单元分析这些数字信号的特征，并提取关键特征点作为对比数据，将对比数据与存储在存储单元内的婴儿啼哭声的特征数据进行对比，判断相似度；如果相似度达到设定的阈值，则判定该声音为婴儿的啼哭声，信号输出单元输出开灯控制信号给LED灯组模块，开启LED灯，同时计时单元开始计时，到达设定时间后，信号输出单元输出关灯控制信号给LED灯组模块，熄灭LED灯。声音比对判断相似度为成熟的现有技术，可以采用多种方法实现，本发明的发明点在于提供实现该方法的硬件结构。
该婴儿陪伴灯的具体控制方法是：
麦克风拾音模块中的麦克风作为拾音器件，拾取周围的环境音；当婴儿啼哭时，啼哭声被麦克风拾音模块拾取，经耦合电路，发给主控模块。
主控模块的信号处理单元将模拟信号转换为数字信号；运算单元分析这些数字信号的特征，并提取关键特征点作为对比数据；主控模块的存储单元中，已经存储了婴儿啼哭声的特征数据，将拾取的声音特征数据，与存储的特征数据进行对比，若相似度达到设定的阈值，则判定盖声音为婴儿的啼哭声，根据这个判定结果，主控模块中的信号输出单元发出开灯信号。
LED灯组模块接收到主控模块发出的开灯信号，执行开灯动作，打开灯光。
主控模块中的计时模块在发出开灯信号之后，开始计时，在达到设定时间之后，发出关灯信号，关闭灯光。
以上内容具体而详细地描述了本发明的基本原理，显示了主要特征和本发明的优点。从业人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.基于啼哭检测的婴儿陪伴灯，包括主控模块，以及连接至主控模块的麦克风拾音模块和LED灯组模块，电源模块分别为主控模块、麦克风拾音模块和LED灯组模块提供电源；其特征在于：
所述的麦克风拾音模块包括麦克风、四个电阻和四个电容；麦克风M的正端接第一电容C1的一端、第一电阻R1的一端和第二电容C2的一端，负端接第三电容C3的一端、第二电阻R2的一端和第二电容C2的另一端；第一电阻R1的另一端接第三电阻R3的一端和第四电容C4的一端，第二电阻R2的另一端接第四电阻R4的一端和第四电容C4的另一端；第三电阻R3的另一端接VDD电源，第四电阻R4的另一端接地；第一电容C1的另一端作为麦克风拾音模块的正输出端ADC_P，第三电阻R3的另一端作为麦克风拾音模块的负输出端ADC_N；
所述的LED灯组模块包括多个LED灯、两个电阻和一个NMOS管；多个LED灯并联后的正端接VDD电源，负端接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接NMOS管N1的漏极；NMOS管N1的栅极与第六电阻R6的一端连接后，作为LED灯组模块控制信号输入端LED_C，NMOS管N1的源极与第六电阻R6的另一端连接后接地；
所述的电源模块包括锂电池、滤波电容和锂电池充电电路；锂电池充电电路U1的电源输入正端与滤波电容C的一端连接后接USB端子的电源端，USB端子插入USB接口后，锂电池充电电路U1获取+5V电源；锂电池充电电路U1的电源输入负端与滤波电容C的另一端连接后接地；锂电池充电电路U1的两个电源输出端接锂电池B的正、负极，锂电池充电电路U1的+3.3V电源输出端VDD为整个系统提供电源；
所述的主控模块采用具有信号处理单元、运算单元、存储单元、信号输出单元和计时单元的芯片；芯片U的信号两个输入端分别通过第五电容C5和第六电容C6接麦克风拾音模块的正输出端ADC_P和负输出端ADC_N，芯片U的信号输出端通过第七电阻R7与LED灯组模块的控制信号输入端LED_C连接，芯片U的电源端接去耦电容C7的一端和VDD电源，去耦电容C7的另一端接地。
2.如权利要求1所述的基于啼哭检测的婴儿陪伴灯，其特征在于：所述的主控模块采用GX8002语音AI芯片。
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