CN218069342U - 一种基于语音识别的磁感应文本显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，包括壳体、固定设置于壳体背面上的盖板，壳体的背面内部设置有控制电路板，控制电路板的被测表面上分别设置有语音识别模块、与语音识别模块的音频信号端连接的麦克风和为语音识别模块供电的电池，壳体的正面内部嵌设有若干呈方阵排列并分别与控制电路板电连接的电磁铁，壳体的正面固定设置有位于电磁铁外侧的显示盒，显示盒内填充有磁流体，音频信号经麦克风接收后传输给语音识别模块，经语音识别模块处理后输出相应的控制信号给对应的电磁铁，通电的电磁铁形成对应的磁场，吸附磁流体在磁场附近悬浮，使磁流体分散并按照通电的电磁铁的位置呈点阵分布，呈现预设的文本图案。

Description

一种基于语音识别的磁感应文本显示装置

技术领域

本实用新型涉及语音信号处理技术领域，特别是涉及一种基于语音识别的磁感应文本显示装置。

背景技术

目前在市场上比较流行的是，商家在商店的门头或铅笔上悬挂LED灯牌或LCD数字显示屏，用来显示文字或图形信息，从而起到宣传品牌信息和形象，以及产品广告推销等目的，同时起到一定的照明亮化功能。而这些显示装置的控制系统，多采用以基于单片机为控制芯片，且已普遍应用，通过在存储器中预存相应的控制程序，通过执行存储的程序，从而将预设的文字或图形信息通过LED灯牌或LCD数字显示屏进行显示，或者将该控制系统与计算机连接，通过应用程序输入需要呈现的内容，经过控制系统的处理，与存储器中预存的数据信息进行匹配，转换成对应的数字信号进行输出，从而在LED灯牌或LCD数字显示屏进行显示。目前，语音识别输入因其使用方便、效率高，且文字转化精准度较高，越来越受人们的喜爱，尤其对于不擅长拼写输入的人群，但主要应用于手机、平板、计算机、录音笔等设备上。语音识别系统在智能家居领域已广泛应用，主要实现语音控制相关设备的开关和档位调节，其显示的文本图案也多是基于功能使用而预设的固定词条在响应对应语音指令之下在显示屏上进行固定显示。因此，现有的普通LED灯牌上进行文字显示时，仅能通过改变其LED灯的颜色变化或亮度变化或显示内容的切换来体现动态效果，却不能展现两个不同文字之间切换的动态效果，功能显得单调。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，具备离线和在线两种工作模式，可通过在设备上录入语音信息，经语音识别模块转换成对应的点阵控制数字信号，进而控制对应点位上的电磁铁通电而产生磁场，磁流体在点阵分布的磁场作用下发生动态发散，并在点位磁场位置凝聚，显示对应的文字图案，在文字切换的过程中或停止输出后，磁流体坠落或分散在显示盒内，从而可在动态显示文字的同时，展现文字之间形状切换的动态变化过程。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：

一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，包括壳体、固定设置于壳体背面上的盖板，所述壳体的背面内部设置有控制电路板，所述控制电路板的被测表面上分别设置有语音识别模块、与语音识别模块的音频信号端连接的麦克风和为语音识别模块供电的电池，所述壳体的正面内部嵌设有若干呈方阵排列并分别与控制电路板电连接的电磁铁，壳体的正面固定设置有位于电磁铁外侧的显示盒，所述显示盒至少一侧采用透明材质制成且内部具有空腔，空腔内分别填充有承载磁流体的载液和磁流体，音频信号经麦克风接收后传输给语音识别模块，经语音识别模块处理后输出相应的控制信号给对应的电磁铁，通电的电磁铁形成对应的磁场，吸附磁流体在磁场附近悬浮，使磁流体分散并按照通电的电磁铁的位置呈点阵分布，呈现预设的文本图案。

进一步的，所述壳体的正面内部一体设置有若干个呈方阵排列分布的套接柱，所述电磁铁为封装结构的空心圆柱体，电磁铁分别套设于套接柱上并依次毗邻设置。

进一步的，所述电磁铁的底部一体封装设置有插接端子座，所述壳体的内壁上开设有位于每个套接柱的相同侧并与插接端子座的外形轮廓相匹配的通孔，所述控制电路板的正侧表面设置有分别与每个插接端子座对应插接的插接端子。

进一步的，所述控制电路板的另一表面上还分别设置有与语音识别模块电连接的开关按钮、复位按钮、模式切换按钮、PB下载固件按钮、PB下载固件按钮、USB电源接口、扬声器输出接口和TF卡座、电源指示灯，所述盖板的背面上开设有分别与开关按钮、复位按钮、模式切换按钮、PB下载固件按钮、PB下载固件按钮和电源指示灯相对应的嵌孔，壳体的侧壁上开设有分别与USB电源接口、扬声器输出接口和TF卡座相对应的插口。

进一步的，所述电池采用可充电的锂电池，所述控制电路板上设置有与USB电源接口相连接的充电模块，用于给电池充电。

进一步的，所述盖板的背面上一体设置有位于麦克风外侧的麦克风网罩。

进一步的，所述壳体的背面上一体设置有若干第一螺钉连接柱，所述盖板的正面上一体设置有与第一螺钉连接柱向匹配套接的螺钉套接柱，螺钉套接柱与第一螺钉连接柱通过第一螺钉组连接。

进一步的，所述显示盒的背面固定设置有若干个第二螺钉连接柱，所述第二螺钉连接柱的端部贯穿电磁铁之间的空隙并与壳体的正面抵靠，第二螺钉连接柱与壳体通过第二螺钉组连接。

进一步的，所述显示盒与电磁铁之间还设置有垫板。

进一步的，所述显示盒(4)设置若干个,并一一对应排布在电磁铁外侧。

进一步的，所述电磁铁的数量为64个，且呈8行*8列状的方阵分布。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型提供的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，具备离线和在线两种工作模式，在离线模式下，可通过在设备上录入语音信息，通过语音识别模块进行识别，并提取预存的对应的文字信息，在在线模式下，可通过在设备上录入语音信息，通过语音识别模块远程传输至云服务平台，云服务平台将语音信息转换成文本信息回传至语音识别模块，被提取的文字信息或回传的文本信息，经语音识别模块转换成对应的点阵控制数字信号，进而控制对应点位上的电磁铁通电而产生磁场，磁流体在点阵分布的磁场作用下发生动态发散，并在点位磁场位置凝聚，显示对应的文字图案，在文字切换的过程中或停止输出后，磁流体坠落或分散在显示盒内，从而可在动态显示文字的同时，展现文字之间形状切换的动态变化过程；

2、本实用新型可广泛应用于需要对文本、图案进行展示的场景，具备较强的视觉冲击效果，可显著增强文本、图案的展现效果和艺术美感。

附图说明

图1为本实用新型正面视角的立体结构示意图；

图2为本实用新型背面视角的立体结构示意图；

图3为本实用新型的立体爆炸分解结构示意图；

图4为实施例中壳体的正面视角的立体结构示意图；

图5为实施例中壳体的背面视角的立体结构示意图；

图6为实施例中所述电磁铁的立体结构示意图；

图7为实施例中电磁铁在壳体内部的嵌装分布示意图；

图8为实施例中所述控制电路板的正面视角立体结构示意图；

图9为实施例中所述控制电路板的背面视角立体结构示意图；

图10为实施例中所述盖板的正面视角立体结构示意图；

图11为实施例中所述盖板的背面视角立体结构示意图；

图12为实施例中所述显示盒的正面视角立体结构示意图；

图13为实施例中所述显示盒的背面视角立体结构示意图。

图中：1壳体、101套接柱、102通孔、103第一螺钉连接柱、104插口、2控制电路板、201插接端子、202开关按钮、203复位按钮、204模式切换按钮、205PB2下载固件按钮、206PB3下载固件按钮、207USB电源接口、208扬声器输出接口、209TF卡座、210电源指示灯、211充电模块、3语音识别模块、4显示盒、401第二螺钉连接柱、5电池、6电磁铁、601接线端子座、7磁流体、8盖板、801嵌孔、802螺钉套接柱、803麦克风网罩、9第一螺钉组、10第二螺钉组、11垫板、12麦克风。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图11，一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，包括壳体1、固定设置于壳体1背面上的盖板8，壳体1的背面内部设置有控制电路板2，控制电路板2的被测表面上分别设置有语音识别模块3、与语音识别模块3的音频信号端连接的麦克风12和为语音识别模块3供电的电池5。语音识别模块3采用现有市售的XR-50AWiFi模组，该模组主要是为了满足图像采集、语音播放和识别以及无线传输应用而开发，该模组核心处理器XR872AT在较小尺寸封装中集成了运行频率高达384MHz的ARM Cortex-M4F MCU，其详细性能参数可参阅网页链接www.aimachip.com中所公开的产品规格书，此处不作赘述。

如图4和图5所示，本实施例中，壳体1为硬质塑料材质制成的方形壳体结构，壳体1的内壁上一体设置有背板，背板将壳体1的内部分隔为位于背板正面侧的电磁铁安装腔体和位于背板背面侧的电控板安装腔体。基于LED点阵控制电路通常为8*8或16*16或32*32的方形矩阵，也有非方形矩阵排列方式，例如：8*16或16*24的矩阵。壳体1的侧壁采用边长相等的圆角正方形轮廓，具体的边长尺寸和厚度依据做嵌装电磁铁6的数量和电磁铁6单个个体的实际尺寸规格以及控制电路板2的整体外围尺寸来设定。

控制电路板2固定设置于壳体1背面侧的电控板安装腔体内。具体的，如图8和图9所示，控制电路板2的基板轮廓与壳体1的内壁轮廓相匹配，使控制电路板2可垂直嵌入电控板安装腔体内，且控制电路板2的正面(如图8所示的顶面)与背板的背面贴合。背板的背面四角上均一体设置有第一螺钉连接柱103，控制电路板2的基板四角处开设有与第一螺钉连接柱103相匹配的通孔，使得控制电路板2嵌入电控板安装腔体内时，四个第一螺钉连接103分别穿过对应的通孔。如图10所示，盖板8为与壳体1外形轮廓相匹配的方形板结构，其正面边缘上一体设置有凸缘，盖板8扣合于壳体1的背面上时，凸缘嵌入电控板安装腔体内，且凸缘的外侧壁与电控板安装腔体的内侧壁贴合。盖板8的正面四角上一体设置有与第一螺钉连接柱103向匹配套接的螺钉套接柱802，盖板8扣合于壳体1的背面上时，螺钉套接柱802的对应地套接在第一螺钉连接柱103的外侧，且螺钉套接柱802的端面抵靠在控制电路板2的基板表面。螺钉套接柱802与第一螺钉连接柱103通过第一螺钉组9连接，从而使盖板8固定连接于壳体1上，并使控制电路板2固定设置在电控板安装腔体内。

控制电路板2的背面(如图9所示)上还分别设置有与语音识别模块3电连接的开关按钮202、复位按钮203、模式切换按钮204、PB2下载固件按钮205、PB3下载固件按钮206、USB电源接口207、扬声器输出接口208和TF卡座209、电源指示灯210，盖板8的背面上(如图10和图11所示)开设有分别与开关按钮202、复位按钮203、模式切换按钮204、PB2下载固件按钮205、PB3下载固件按钮206和电源指示灯210相对应的嵌孔801，盖板8的背面上一体设置有位于麦克风12外侧的麦克风网罩803；壳体1的侧壁上(如图4和图5所示)开设有分别与USB电源接口207、扬声器输出接口208和TF卡座209相对应的插口104。当盖板8与壳体1固定连接而使控制电路板2固定后，开关按钮202、复位按钮203、模式切换按钮204、PB2下载固件按钮205、PB3下载固件按钮206和电源指示灯210分别嵌入相对应的嵌孔801内，则使用者可从盖板8的后侧通过按钮操作实现相应的控制功能，通过电源指示灯210观察装置的通电情况；USB电源接口207、扬声器输出接口208和TF卡座209分别嵌入相对应的插口104内，麦克风12则正好位于麦克风网罩803内。

具体的，开关按钮202串接于电池5的正极与语音识别模块3的VCC供电端，电池5的负极与语音识别模块3的GND接地端连接，通过开关按钮202控制语音识别模块303的通电和断电，从而实现整个装置工作的开启和关闭。复位按钮203与语音识别模块3的RST复位端连接，用于语音识别模块3内部程序运行出现故障时的系统复位操作。模式切换按钮204与语音识别模块3的PA3端口连接，系统初始状态，该端口值默认设置为0，系统处于离线工作状态；按下模式切换按钮204后，该端口值变为1，系统处于在线工作状态，再次按下模式切换按钮204后，系统再次切换为离线工作状态。PB2下载固件按钮205与语音识别模块3的PB2端口连接、PB3下载固件按钮206于语音识别模块的PB3端口连接，当语音识别系统3需要进行固件升级时，根据需要选择按下PB2下载固件按钮205或PB3下载固件按钮206，从而实现远程下载升级包。

电池5采用可充电的12V锂电池，控制电路板2上设置有与USB电源接口207相连接的充电模块211，用于给电池5充电。本实施例中，USB电源接口207采用USB Type-C接口，既是电源输入端，为整个系统提供电源，同时可通过充电模块211对电池5进行充电，又是串口通信端口，主要用于固件烧录和调试信息输出。扬声器输出接口208用于插接外接的音频播放设备，可在设备输出显示文本信息的同时播放该文本信息对应的音频信息。TF卡座209采用自弹式卡座，其内可根据需要插入TF卡，用于扩展语音识别系统3的存储空间。麦克风12采用驻极体麦克风，其两个电极分别与语音识别系统3的MICN端口和MICP端口连接，用于采集音频信号。

壳体1的正面内部(即电磁铁安装腔体内)嵌设有若干呈方阵排列并分别与控制电路板2电连接的电磁铁6。具体的，如图4所示，壳体1的正面内部(背板的正面上)一体设置有若干个呈方阵排列分布的套接柱101，电磁铁6为封装结构的空心圆柱体，电磁铁6分别套设于套接柱101上并依次毗邻设置。本实施例中，电磁铁6的数量为64个，且呈8行*8列状的方阵分布，如图7所示。电磁铁6的底部一体封装设置有插接端子座601(如图6所示)，壳体1的内壁上(背板的表面上)开设有位于每个套接柱101的相同侧并与插接端子座601的外形轮廓相匹配的通孔102(如图4和图5所示)，控制电路板2的正侧表面设置有分别与每个插接端子座601对应插接的插接端子201(如图8所示)。当每个电磁体6以正确的位姿嵌装于电磁铁安装腔体内时，其上的插接端子座601插入对应的通孔102内，并与其侧方对应的插接端子201电性插接。每组插接端子201中的两个插针与语音识别模块3之间的连接方式采用现有的基于单片机控制的8*8点阵LED汉字显示屏的电路进行设计，所涉及的串并转换器、锁存器、驱动芯片等外围电子器件，根据实际使用需求进行选定，此处不作赘述。

如此，与在控制点阵LED汉字显示屏上控制对应的LED灯的亮灭来显示汉字的图形方式一样，处于所需要显示的汉字上的多个点位上的电磁铁6如LED灯点亮过程一样实现通电，进而产生磁场；多点分布的磁场共同构成与所需显示的汉字相对应的点阵磁场。每个位点上的磁场的大小可根据实际情况进行调整，考虑磁流体重力等因素，处于上方的电磁铁磁场强度应略大一些，磁场的大小取决于通入电磁铁6内的电流大小，亦即取决于电磁铁6的驱动芯片提供的电压大小。

壳体1的正面固定设置有位于电磁铁6外侧的显示盒4。如图12和图13所示，显示盒4至少一侧采用透明材质制成且内部具有空腔，空腔内分别填充有承载磁流体的载液和磁流体7。显示盒4的外形轮廓与壳体1的轮廓相匹配，显示盒4的背面一体固定设置有若干个(如图13中所示的4个)第二螺钉连接柱401，第二螺钉连接柱401的端部贯穿电磁铁6之间的空隙并与壳体1的正面(背板的正面)抵靠，第二螺钉连接柱401与壳体1通过螺纹连接于背板背面上的第二螺钉组10连接，从而使显示盒4固定连接在壳体1的正面侧，显示盒4、壳体1和盖板8整体呈现为方形盒体状。载液及磁流体7采用现有的市售油基磁流体成品，可使磁流体7沉浸于载液中，市售磁流体多数沉入载液底部，也有可以悬浮于载液中的磁流体，两种均可应用。其具体组成和成分比例，此处不做赘述。

优选的，显示盒4与电磁铁6之间还设置有垫板11。垫板11采用柔性橡胶材质制成，其正面印刷有纯色背景或背景图案，以在显示盒4和电磁铁6之间进行遮挡，使得从透明的显示盒4的正面不会直接看到内部的电磁铁6，同时垫板11上的背景图案为磁流体7的动态变化过程提供背景参照，视觉冲击效果更佳。垫板11的正面也可根据需要设置荧光材料或贴片LED灯珠，并提供对应的电源和控制开关，以从显示盒4的背面提供一定的辅助光照，增强立体视觉效果。

本实用新型中，壳体1内的各个组成部件均采用嵌装及螺钉连接的方式实现组装和固定，便于整体的组装生产操作和部件的检修更换，提高了生产效率和检修的便利性。

本实用新型在实际使用时，可将其直接平放或直立放置于桌面等平面上，或通过双面胶等粘附在平面或立面上，亦可在壳体1的侧面或盖板8的背面等位置增设支架、吸盘、挂钩等常规连接件，以实现装置在不同场景下的固定放置。显然，本实用新型提供的显示装置可通过拼接组合的方式实现多合一的应用，仅需对应地改变点阵控制电路和驱动电路即可。

本实用新型的文字显示过程为：

使用者通过开关按钮202启动装置，系统完成初始化，并默认设置为离线工作模式，在系统的存储空间内，已经预设了相应的语音响应词条，如使用者语音输入“xiao meini hao”，系统从词条库检索出

并显示，使用者语音输入“huan ying guang lin”，系统从词条内检索出“欢迎光临”并逐字显示，显示的时间间隔在系统程序内设定；使用者通过音频信号经麦克风12录入语音信息，音频信号经麦克风12将接收的语音信息传输给语音识别模块3，经语音识别模块3识别处理后输出相应的点阵编码控制信号给对应的电磁铁6；通电的电磁铁6形成对应的磁场，吸附磁流体7在磁场附近悬浮，使磁流体7分散并按照通电的电磁铁6的位置呈点阵分布，呈现预设的文本图案，在文字切换的过程中或停止输出后，磁流体7坠落或分散在显示盒内，从而可在动态显示文字的同时，展现文字之间形状切换的动态变化过程。

使用者可手动按下模式切换按钮204，使系统切换为在线工作模式，则使用者通过音频信号经麦克风12录入语音信息，音频信号经麦克风12将接收的语音信息传输给语音识别模块3，语音识别模块3则通过其上的WIFI单元(需要无线网络支持)远程传输至云服务平台，云服务平台将语音信息转换成对应的文本信息回传至语音识别模块3，则回传的文本信息以上述相同的方式通过磁流体7的动态变形来逐字显示。在线模式下，显示的文本内容不受词条的限制，以云服务平台识别处理的结果为准，可有效屏蔽没有实际意义的语气词、不文明词语等。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)的背面内部设置有控制电路板(2)，所述控制电路板(2)的被测表面上分别设置有语音识别模块(3)、与语音识别模块(3)的音频信号端连接的麦克风(12)和为语音识别模块(3)供电的电池(5)，所述壳体(1)的正面内部嵌设有若干呈方阵排列并分别与控制电路板(2)电连接的电磁铁(6)，壳体(1)的正面固定设置有位于电磁铁(6)外侧的显示盒(4)，所述显示盒(4)内部具有空腔，空腔内分别填充有承载磁流体的载液和磁流体(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，其特征在于：所述壳体(1)的正面内部一体设置有若干个呈方阵排列分布的套接柱(101)，所述电磁铁(6)为封装结构的空心圆柱体，电磁铁(6)分别套设于套接柱(101)上并依次毗邻设置。

3.根据权利要求2所述的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，其特征在于：所述电磁铁(6)的底部一体封装设置有插接端子座(601)，所述壳体(1)的内壁上开设有位于每个套接柱(101)的相同侧并与插接端子座(601)的外形轮廓相匹配的通孔(102)，所述控制电路板(2)的正侧表面设置有分别与每个插接端子座(601)对应插接的插接端子(201)。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，其特征在于：所述壳体(1)，固定设置于壳体(1)背面上的盖板(8)，所述控制电路板(2)的另一表面上还分别设置有与语音识别模块(3)电连接的开关按钮(202)、复位按钮(203)、模式切换按钮(204)、PB2下载固件按钮(205)、PB3下载固件按钮(206)、USB电源接口(207)、扬声器输出接口(208)和TF卡座(209)、电源指示灯(210)，所述盖板(8)的背面上开设有分别与开关按钮(202)、复位按钮(203)、模式切换按钮(204)、PB2下载固件按钮(205)、PB3下载固件按钮(206)和电源指示灯(210)相对应的嵌孔(801)，所述壳体(1)的侧壁上开设有分别与USB电源接口(207)、扬声器输出接口(208)和TF卡座(209)相对应的插口(104)。

5.根据权利要求4所述的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，其特征在于：所述电池(5)采用可充电的锂电池，所述控制电路板(2)上设置有与USB电源接口(207)相连接的充电模块(211)，用于给电池(5)充电。

6.根据权利要求4所述的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，其特征在于：所述盖板(8)的背面上一体设置有位于麦克风(12)外侧的麦克风网罩(803)。

7.根据权利要求4所述的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，其特征在于：所述壳体(1)的背面上一体设置有若干第一螺钉连接柱(103)，所述盖板(8)的正面上一体设置有与第一螺钉连接柱(103)向匹配套接的螺钉套接柱(802)，螺钉套接柱(802)与第一螺钉连接柱(103)通过第一螺钉组(9)连接。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，其特征在于：所述显示盒(4)的背面固定设置有若干个第二螺钉连接柱(401)，所述第二螺钉连接柱(401)的端部贯穿电磁铁(6)之间的空隙并与壳体(1)的正面抵靠，第二螺钉连接柱(401)与壳体(1)通过第二螺钉组(10)连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，其特征在于：所述显示盒(4)与电磁铁(6)之间还设置有垫板(11)。

10.根据权利要求1所述的一种基于语音识别的磁感应文本显示装置，其特征在于：所述显示盒(4)有若干个,并与电磁铁一一对应排布。

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