CN202512508U - 一种语音唤醒装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种语音唤醒装置，包括用于采集用户语音的语音采集单元，其输出端一路直接与待唤醒装置的主控单元的输入端相连，另一路依次通过A/D转换器、语音识别单元与主控单元的输入端相连，主控单元的输出端分别与语音识别单元、A/D转换器的输入端相连。本实用新型在待唤醒装置关机时，待唤醒装置整体处于掉电状态，即主控单元、A/D转换器、语音识别单元均断电，只有语音采集单元实时采集用户的语音信号，消耗电能，而语音采集单元所消耗的电能占整个待唤醒装置电量的5%，因此，本实用新型可以节省将近95%的电量，且能够做到真正意义上的关机。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种语音唤醒装置。
背景技术
目前，便捷式的嵌入式设备越来越多，例如玩具、桌面音箱、小家电等设备，这些设备在使用时需要由用户手动开机，然而用户希望可以直接通过特定的语音直接对这些设备进行开机。例如一个智能玩具的名字叫“小豆豆”，当玩具处于关机状态时，用户直接说“小豆豆”，玩具就可以实现直接开机。
市面上的语音唤醒装置在设备关机后，虽然表面看起来设备已经没有声音或者灯光的输出，其实整个设备还在运行，主控模块一直在检测外接的语音输入，当用户说出特定命令时，主控模块识别到此命令词后，重新开启声音或灯光的输出。可见，现有的语音唤醒装置中整个设备还在运行，并且在消耗设备的电能，其实是假关机，如果采用电池供电，由于主控模块还在运行，当设备假关机后，设备还在消耗电池的电能，设备的耗电量依然比较大。虽然设备没有使用，然而电池中的电量却越来越少，尤其对于便携式设备，电池电量较小，无法做到一直开机运行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够实现待唤醒装置的真正关机、大大降低所消耗电能的语音唤醒装置。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种语音唤醒装置，包括用于采集用户语音的语音采集单元，其输出端一路直接与待唤醒装置的主控单元的输入端相连，另一路依次通过A/D转换器、语音识别单元与主控单元的输入端相连，主控单元的输出端分别与语音识别单元、A/D转换器的输入端相连。
由上述技术方案可知，本实用新型在待唤醒装置关机时，待唤醒装置整体处于掉电状态，即主控单元、A/D转换器、语音识别单元均断电，只有语音采集单元实时采集用户的语音信号，消耗电能，而语音采集单元所消耗的电能占整个待唤醒装置电量的5%，因此，本实用新型可以节省将近95%的电量，且能够做到真正意义上的关机。
附图说明
图1是本实用新型的电路框图。
具体实施方式
一种语音唤醒装置，包括用于采集用户语音的语音采集单元2，其输出端一路直接与待唤醒装置的主控单元1的输入端相连，另一路依次通过A/D转换器3、语音识别单元4与主控单元1的输入端相连，主控单元1的输出端分别与语音识别单元4、A/D转换器3的输入端相连，如图1所示。AD转换器3将输入端的模拟声音信号转换为数字信号，并通过语音识别单元4输出到主控单元1。
如图1所示，所述的语音采集单元2由用于采集用户语音的麦克风、音频放大器和比较器组成，麦克风的输出端与音频放大器的输入端相连，音频放大器的输出端分别与比较器和A/D转换器3的输入端相连。音频放大器将麦克风输出的音频信号进行放大；比较器具有特定的阀值，这个阀值可以根据不同设备、不同环境进行调节，当比较器的输入电压即麦克风转换的声音信号高于阀值时，则比较器的输出端输出唤醒信号，将主控单元1进行唤醒。
如图1所示，所述的比较器的输出端与主控单元1的输入端相连；所述的音频放大器的输出端与A/D转换器3的输入端相连，A/D转换器3的输出端与语音识别单元4的输入端相连，语音识别单元4的输出端与主控单元1的输入端相连。电源单元分别给音频放大器、比较器、主控单元1、语音识别单元4和A/D转换器3供电。
以下结合图1对本实用新型作进一步的说明。
当装置关机时，整个装置处于掉电状态，消耗电能非常少。如果外界有声音输入，则麦克风上有电压，当外界声音越大，麦克风输出端的电压越大。麦克风的输出端虽然有电压，但是电压值比较小，无法直接提供给比较器和A/D转换器3使用。所以麦克风的输出端连接到音频放大器的输入端，音频放大器对输入电压进行放大，并输出到比较器。
比较器的阀值参数需要根据使用环境进行调节，当处于比较嘈杂的环境中，阀值参数需要设置的高一些；当处于比较安静的环境中，阀值参数需要设置的低一些。当音频放大器输出的电压大于阀值时，比较器输出唤醒信号到主控单元1；当音频放大器输出的电压小于阀值时，比较器不会输出唤醒信号，从而使整个系统不激活。
当比较器输出唤醒信号后，唤醒信号会对主控单元1进行唤醒，主控单元1被唤醒后，则会启动A/D转换器3，A/D转换器3被启动后，将音频放大器输出的模拟信号转化为数字信号，并通过语音识别单元4输出到主控单元1。
假如唤醒命令词为“小豆豆”，则用户说出“小豆豆”时，首先此声音信号需要经过麦克风、音频放大器、比较器后转换为唤醒信号，这中间会有几个毫秒级别的延时。主控单元1启动需要几十个毫秒级的时间，主控单元1启动后，需要启动A/D转换器3，A/D转换器3的启动以及稳定输出数字信号需要几十个毫秒的时间。所以整个过程中，“小豆豆”三个字的音频真正被主控单元1识别到的数字信号中，会存在前100ms以内的音频是缺失的。针对上述问题，此装置中真正识别的是“豆豆”，“小豆豆”三个字的数字信号中，“小”字已经不完整，缺失了不到100ms的数字信号，所以此音节的发音特征已经丧失。“小”对应的发音要大于100ms（一般一个汉字的发音都会多于100ms），所以虽然“小”的发音特征被破坏，但是“豆豆”的发音没有被破坏。语音识别单元4会在这段音频中匹配“豆豆”的发音，即语音识别单元4真正识别的命令词是去掉第一个字的唤醒命令词。
语音识别单元4如果识别到去掉第一个字的唤醒命令词，则认为用户的唤醒命令词正确，则主控单元1上电，装置开机成功，响应用户其他操作（播放声音或灯光等）；反之，语音识别单元4如果没有识别到去掉第一个字的唤醒命令词，则主控单元1不上电，装置关机掉电，进入关机状态。此种情况下，如果用户所说的语音命令词中的第一个字是错的，后面的字是对的，也可以进行唤醒。
综上所述，本实用新型的优点如下：
第一，可以让装置真正关机，当装置运行中，语音采集单元2的耗电量约占整个系统耗电量的5%；当装置关机时，语音采集单元2还会耗电，所以正常情况下，此装置可以节省将近95%的电量。
第二，并不是所有声音都会激活装置的识别，只有大于一定能量的声音才会激活，从而大大降低了误触发的概率。最坏情况下，外界环境声音比较大，例如家庭环境下，电视机一直有声音输出，可能会导致系统一直处于激活过程中，会一直消耗电量，即使在此种环境下，假设一般家庭的电视机的使用时间为12个小时，则整个使用过程中，仍然有50%的时间处于正常情况，则最终情况下，可以节省50%×95%=47.5%的电量。
第三，即使声音激活了装置，并不是所有的声音都可以使装置真正开机，必须还要通过预设命令词识别，所以即使装置处于非常嘈杂的环境中，也不会出现误开机唤醒的情况。
总之，本实用新型通过能量阀值以及预设命令词识别，可以使装置可以达到真正的语音唤醒功能，可以比正常语音唤醒装置节省47.5%～95%的电量。
Claims (5)
1.一种语音唤醒装置，其特征在于：包括用于采集用户语音的语音采集单元（2），其输出端一路直接与待唤醒装置的主控单元（1）的输入端相连，另一路依次通过A/D转换器（3）、语音识别单元（4）与主控单元（1）的输入端相连，主控单元（1）的输出端分别与语音识别单元（4）、A/D转换器（3）的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的语音唤醒装置，其特征在于：所述的语音采集单元（2）由用于采集用户语音的麦克风、音频放大器和比较器组成，麦克风的输出端与音频放大器的输入端相连，音频放大器的输出端分别与比较器和A/D转换器（3）的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的语音唤醒装置，其特征在于：所述的比较器的输出端与主控单元（1）的输入端相连。
4.根据权利要求2所述的语音唤醒装置，其特征在于：所述的音频放大器的输出端与A/D转换器（3）的输入端相连，A/D转换器（3）的输出端与语音识别单元（4）的输入端相连，语音识别单元（4）的输出端与主控单元（1）的输入端相连。
5.根据权利要求2所述的语音唤醒装置，其特征在于：电源单元分别给音频放大器、比较器、主控单元（1）、语音识别单元（4）和A/D转换器（3）供电。
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