CN208207543U - 一种具有语音唤醒功能的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有语音唤醒功能的装置，包括：语音采集单元，其包括换能器、语音采集单元状态控制器、信号放大和驱动器；控制单元，其包括A/D转换器、语音信号处理器与主控单元；换能器的输出端与信号放大和驱动器的输入端相连，信号放大和驱动器与语音采集单元状态控制器相连，信号放大和驱动器的输出端依次通过A/D转换器、语音信号处理器与主控单元的输入端相连，语音采集单元状态控制器与主控单元的相连，主控单元的输出端与A/D转换器的输入端相连，其中通过语音采集单元状态控制器与控制单元进行交互，以控制语音采集单元进入不同的工作模式，从而大大降低具有语音唤醒功能的装置的电能消耗。

Description

一种具有语音唤醒功能的装置

技术领域

本实用新型涉及语音唤醒技术，尤其涉及一种具有语音唤醒功能的装置。

背景技术

近几年来，随着人工智能的发展，语音唤醒功能已经越来越多的被应用在智能设备中，如智能手机，智能音箱等。

当用户说出特定命令时，主控模块识别到此命令词后，智能装置就会执行特定的操作。这使得当用户处于特殊环境中，例如正处于驾驶中，或者针对特殊用户，例如老人、小孩、残疾人等，给用户的体验带来了极大的便利。

但是，语音唤醒功能给人们的带来便利以及更好的体验的同时，也给智能设备的能耗带来了挑战。由于语音唤醒功能通常包括主控单元，语音信号处理器等器件，一方面这将降低该单元的使用寿命，另一方面这大大提高了装置本生的功耗，将大大的降低了用户的使用体验。现有的装置，通常通过设置待机模式来启动节能的效果，但是语音采集单元却始终处于工作状态，因此，大大的降低了节能的效果。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有语音唤醒功能的装置，以解决因装置耗电量过高，降低了用户的使用体验的问题。

本实用新型提供一种具有语音唤醒功能的装置，包括：

语音采集单元，所述包括换能器、语音采集单元状态控制器、信号放大和驱动器；

控制单元，其包括A/D转换器、语音信号处理器与主控单元；

所述换能器的输出端与信号放大和驱动器的输入端相连，所述信号放大和驱动器与语音采集单元状态控制器相连，所述信号放大和驱动器的输出端依次通过A/D转换器、语音信号处理器与主控单元的输入端相连，所述语音采集单元状态控制器与主控单元的相连，所述主控单元的输出端与A/D转换器的输入端相连，其中，所述语音采集单元状态控制器用于与控制单元进行交互，以控制语音采集单元进入不同的工作模式。

在一种可能的设计中，所述语音采集单元状态控制器包括状态控制和信息处理模块、使能及功率控制模块，其中所述状态控制和信息处理模块用于将控制指令传递给使能及功率控制模块，以便使能及功率控制模块控制语音采集单元的电路功耗，从而实现语音采集单元进入不同的工作模式。

在一种可能的设计中，所述语音采集单元还包括换能器信号检测模块，其中所述换能器信号检测模块用来对换能器输入的信号进行有效性检测，并将结果反馈给状态控制和信息处理模块。

在一种可能的设计中，所述换能器信号检测模块与信号放大和驱动器相连，所述换能器信号检测模块的输出端与状态控制和信息处理模块的输入端相连，所述状态控制和信息处理模块的输出端与使能及功率控制模块的输入端相连。

在一种可能的设计中，所述语音采集单元状态控制器还包括信息接收模块，所述信息接收模块用于从主控单元接收信号，并将其转换成控制指令交给状态控制和信息处理模块。

在一种可能的设计中，所述状态控制和信息处理模块的输入端通过信息接收模块与主控单元的输出端相连。

在一种可能的设计中，所述语音采集单元状态控制器还包括信息发送模块，所述信息发送模块用于将状态控制和信息处理模块的指令转换成信号传送给主控单元。

在一种可能的设计中，所述状态控制和信息处理模块的输出端通过信息发送模块与主控单元的输入端相连。

在一种可能的设计中，电源单元分别给语音采集单元以及控制单元供电。

本实用新型提供的一种具有语音唤醒功能的装置，通过语音采集单元状态控制器与控制单元进行交互，以控制语音采集单元进入不同的工作模式，从而大大降低具有语音唤醒功能的装置的电能消耗，尤其是当控制单元关闭或待机时。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种具有语音唤醒功能的装置的结构示意图；

图2是根据又一示例性实施例示出的语音采集单元状态控制器的构成框图；

图3是根据又一示例性实施例示出的语音采集单元状态控制器的工作状态示意图。

其中，语音采集单元1、换能器11、信号放大和驱动器12、语音采集单元状态控制器13、状态控制和信息处理模块131、使能及功率控制模块132、换能器信号检测模块133、信息接收模块134、信息发送模块135、A/D转换器2、语音信号处理器3、主控单元4。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1是根据一示例性实施例示出的一种具有语音唤醒功能的装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的语音采集单元1，其包括换能器11、语音采集单元状态控制器13、信号放大和驱动器12；

控制单元，其包括A/D转换器2、语音信号处理器3与主控单元4；

其中，语音采集单元1与控制单元相连，语音采集单元状态控制器13用于与控制单元进行交互，以控制语音采集单元1进入不同的工作模式。

进一步地，换能器11的输出端与信号放大和驱动器12的输入端相连，信号放大和驱动器12与语音采集单元状态控制器13相连，信号放大和驱动器12的输出端依次通过A/D转换器2、语音信号处理器3与主控单元4的输入端相连，语音采集单元状态控制器13与主控单元4的相连，主控单元4的输出端与A/D转换器2的输入端相连。

其中A/D转换器2将语音采集单元1得到的信号进行数字化转换，以便系统能够方便的进行处理。语音信号处理器3则是用来对语音信号进行识别和认知。

具体地，换能器11将语音信号转换成电信号，这个信号往往很微弱，而且外界的电气驱动和偏置才能正常工作。信号放大和驱动器12对换能器11提供电气偏置和驱动，并将换能器11得到的微弱电信号进行放大，此一部分往往需要消耗语音采集单元1较大占比的功耗。

图2是根据又一示例性实施例示出的语音采集单元状态控制器13的构成框图，如图2所示，语音采集单元状态控制器13包括状态控制和信息处理模块131、使能及功率控制模块132，其中状态控制和信息处理模块131用于将控制指令传递给使能及功率控制模块132，以便使能及功率控制模块132控制语音采集单元1的电路功耗，从而实现语音采集单元1进入不同的工作模式。

具体地，使能及功率控制模块132则负责具体实施从状态控制和信息处理模块131接收到的控制指令给电路，从而实现语音采集单元1进入不同的工作模式。

在一种可能的设计中，语音采集单元1还包括换能器信号检测模块133，其中换能器信号检测模块133用来对换能器11输入的信号进行有效性检测，并将结果反馈给状态控制和信息处理模块131。

其中，换能器信号检测模块133与信号放大和驱动器12相连，换能器信号检测模块133的输出端与状态控制和信息处理模块131的输入端相连，状态控制和信息处理模块131的输出端与使能及功率控制模块132的输入端相连。

在一种可能的设计中，语音采集单元状态控制器13还包括信息接收模块134，信息接收模块134用于从主控单元4接收信号，并将其转换成控制指令交给状态控制和信息处理模块131。

其中，状态控制和信息处理模块131的输入端通过信息接收模块134与主控单元4的输出端相连。

在一种可能的设计中，语音采集单元状态控制器13还包括信息发送模块135，信息发送模块135用于将状态控制和信息处理模块131的指令转换成信号传送给主控单元4。

其中，状态控制和信息处理模块131的输出端通过信息发送模块135与主控单元4的输入端相连。

在一种可能的设计中，电源单元分别给语音采集单元1以及控制单元供电。

值得理解地，在实际的应用中希望语音唤醒装置的待机功耗能够尽可能低，以便极大化供电系统的工作时间，从而提高用户体验。当控制单元处于关闭或待机模式下，此时语音采集部分没有必要工作在满负荷状态，因为此时采集的信号并不会被系统处理所以有需要对语音采集单元1也进行进一步的细化控制。

信号放大和驱动器12对换能器11提供电气偏置和驱动，并将换能器11得到的微弱电信号进行放大，此一部分往往需要消耗语音采集单元1较大占比的功耗。当语音信号处理器3与主控单元4处于关闭或待机模式下此时，语音采集单元1没有必要工作在满负荷状态，因为此时采集的信号并不会被系统处理。主控单元4向状态控制和信息处理模块131发送指令，使能及功率控制模块132则从状态控制和信息处理模块131接收到的控制指令给电源单元，此时语音采集单元1进入低功耗工作状态，节省语音采集部分的功耗。尽管这种状态下语音采集单元1的性能会有所损失，但是由于此时主控单元4和语音信号处理器3都不工作，语音采集部分采集到的高品质语音信号其实也没有任何用处，语音采集部分此时只需要保证能够在主控单元4的要求下快速切换到满负荷状态即可。

当从换能器11得到一个语音信号到主控单元4决定唤醒A/D转换器2和语音信号处理器3时，期间需要消耗一定的时间，这往往是几十ms左右。只要在此时间内语音采集单元状态控制器13能够及时唤醒信号放大和驱动器12就可以满足系统整体的要求，而这一点是很容易实现的。

图3是根据又一示例性实施例示出的语音采集单元状态控制器13的工作状态示意图。如图3所示：

S0：初始状态。其中，语音采集单元1在上电后经过一段时间完成电路的初始化后，自动进入状态S1。

S1：正常工作状态。此时换能器11和信号放大和驱动器12工作在全功耗状态。当检测到换能器11信号输入无效，或者直接受到信息接收模块134指令的控制后，语音采集单元1进入状态S2。

S2：低功耗工作状态。此时换能器11和信号放大和驱动器12处于节能模式。当检测到换能器11信号输入有效，或者直接受到信息接收模块134指令的控制后，语音采集单元1进入状态S1。

综上，本实用新型的优点如下：通过语音采集单元状态控制器13与控制单元进行交互，以控制语音采集单元1进入不同的工作模式，实现了对语音采集单元1进行进一步的细化控制；在当控制单元处于关闭或待机模式下，此时语音采集部分没有必要工作在满负荷状态，因为此时采集的信号并不会被系统处理，进一步的提高了节能效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种具有语音唤醒功能的装置，其特征在于，包括：

语音采集单元，所述包括换能器、语音采集单元状态控制器、信号放大和驱动器；

控制单元，其包括A/D转换器、语音信号处理器与主控单元；

所述换能器的输出端与信号放大和驱动器的输入端相连，所述信号放大和驱动器与语音采集单元状态控制器相连，所述信号放大和驱动器的输出端依次通过A/D转换器、语音信号处理器与主控单元的输入端相连，所述语音采集单元状态控制器与主控单元的相连，所述主控单元的输出端与A/D转换器的输入端相连，其中，所述语音采集单元状态控制器用于与控制单元进行交互，以控制语音采集单元进入不同的工作模式。

2.根据权利要求1所述的具有语音唤醒功能的装置，其特征在于，所述语音采集单元状态控制器包括状态控制和信息处理模块、使能及功率控制模块，其中所述状态控制和信息处理模块用于将控制指令传递给使能及功率控制模块，以便使能及功率控制模块控制语音采集单元的电路功耗，从而实现语音采集单元进入不同的工作模式。

3.根据权利要求2所述的具有语音唤醒功能的装置，其特征在于，所述语音采集单元还包括换能器信号检测模块，其中所述换能器信号检测模块用来对换能器输入的信号进行有效性检测，并将结果反馈给状态控制和信息处理模块。

4.根据权利要求3所述的具有语音唤醒功能的装置，其特征在于，所述换能器信号检测模块与信号放大和驱动器相连，所述换能器信号检测模块的输出端与状态控制和信息处理模块的输入端相连，所述状态控制和信息处理模块的输出端与使能及功率控制模块的输入端相连。

5.根据权利要求3所述的具有语音唤醒功能的装置，其特征在于，所述语音采集单元状态控制器还包括信息接收模块，所述信息接收模块用于从主控单元接收信号，并将其转换成控制指令交给状态控制和信息处理模块。

6.根据权利要求5所述的具有语音唤醒功能的装置，其特征在于，所述状态控制和信息处理模块的输入端通过信息接收模块与主控单元的输出端相连。

7.根据权利要求3所述的具有语音唤醒功能的装置，其特征在于，所述语音采集单元状态控制器还包括信息发送模块，所述信息发送模块用于将状态控制和信息处理模块的指令转换成信号传送给主控单元。

8.根据权利要求7所述的具有语音唤醒功能的装置，其特征在于，所述状态控制和信息处理模块的输出端通过信息发送模块与主控单元的输入端相连。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的具有语音唤醒功能的装置，其特征在于，电源单元分别给语音采集单元以及控制单元供电。