專利名稱：語音控制風(fēng)扇及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)扇，尤其涉及一種語音控制風(fēng)扇及使用方法。
背景技術(shù)：
電風(fēng)扇是一種納涼避暑、排氣通風(fēng)的重要電器，具有價格低廉，使用方便的特點， 在家居生活和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。目前，雖然在廣大城市以及部分農(nóng)村地區(qū)空調(diào)等降溫制冷設(shè)備日益普及，但電風(fēng)扇因使用的便利性、良好的環(huán)境適應(yīng)能力以及日益優(yōu)越的性能仍然備受青睞。隨著生活水平的日益提高，人們對電風(fēng)扇等家電產(chǎn)品的新穎性、趣味新和智能化的要求越來越高。目前，電風(fēng)扇的機械構(gòu)造和控制技術(shù)種類繁多，至于采用聲音或語音控制電風(fēng)扇也屢見不鮮。例如某專利利用風(fēng)扇對人聲音來源方位的判斷，能夠自動調(diào)整朝著用戶所在的方向吹風(fēng)。又如美國通用電氣公司研制出的一種聲控電風(fēng)扇配有微型電子接收器，用戶只需連續(xù)拍手兩次風(fēng)扇就會自動轉(zhuǎn)動；若再連續(xù)拍手三次，風(fēng)扇又會自動停轉(zhuǎn)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 與聲音控制相關(guān)的風(fēng)扇基本上都是在手動或遙控的基礎(chǔ)上附加了一點聲控的元素，還未出現(xiàn)一款對用戶而言，無需任何語音訓(xùn)練、完全由語音控制的、富含傳統(tǒng)風(fēng)扇配套功能的以及實現(xiàn)人機對話的風(fēng)扇。隨著語音識別和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，單一功能的語音處理芯片或者含有語音處理模塊的中央處理器的出現(xiàn)，給語音控制風(fēng)扇的發(fā)明提供的可能。本發(fā)明在研發(fā)團隊數(shù)次開發(fā)有關(guān)語音控制技術(shù)項目的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前風(fēng)扇的主流功能需求，應(yīng)運而生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種完全由語音控制的電風(fēng)扇及其操作方法，該風(fēng)扇基本具備傳統(tǒng)風(fēng)扇的所有功能，操作方便，娛樂性強。該方案如下語音控制風(fēng)扇，包括電扇主體和與之相連接的含有調(diào)速模塊的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括一語音控制模塊，所述語音控制模塊包括—語音輸入單元，同中央處理器相連，以輸入外部語音信息；一含語音處理單元的中央處理器，該語音處理單元處理外部語音信息轉(zhuǎn)化為語音矢量序列指令，該中央處理器同風(fēng)扇操作模塊相連接以控制電扇主體運行；一存儲語音矢量序列指令的存儲器，該存儲器同中央處理器相連以傳輸并存儲語首{曰息。風(fēng)扇主體在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，裝有可多維轉(zhuǎn)動的電機，該電機可以帶動電扇主體上下擺、左右擺和8子吹風(fēng)。語音輸入單元可選用MIC4^6YMM傳感器。存儲模塊具體可用來儲存系統(tǒng)出廠前預(yù)知的男女生普通話語音數(shù)據(jù)模型，以及用戶想要個性化語音控制時，訓(xùn)練后生成的語音模型數(shù)據(jù)。進一步，所述風(fēng)扇操作模塊包括調(diào)速模塊、和/或搖頭模塊、和/或定時模塊、和/
3或顯示模塊、和/或溫度檢測模塊、和/或語音報播模塊同中央處理器相連接，以受該處理器控制進行相應(yīng)動作。溫度檢測模塊可選用Smartec溫度傳感器。顯示模塊可選用LED數(shù)顯，風(fēng)扇工作時可以實時顯示風(fēng)速、定時剩余時間以及環(huán)境溫度，非常便利地給用戶提供當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)。語音播報模塊，能夠在系統(tǒng)對用戶命令識別成功后作出聲音反饋，如用戶發(fā)出 “一檔”指令，系統(tǒng)不僅要改變檔位狀態(tài)，而且也可發(fā)出“一檔”的反饋語音，也可以通過“靜音” “解除”等命令關(guān)閉或開啟。若用戶感到該聲音反饋影響休息，只需發(fā)出“靜音”的語音控制命令即可，此后，語音控制指令依舊能夠識別，只是不再有聲音反饋。一種前述語音控制風(fēng)扇的控制方法，包括以下步驟步驟1語音輸入單元接收用戶發(fā)出的語音指令，傳輸至中央處理器內(nèi)含的語音處理單元，語音處理單元將其轉(zhuǎn)換為語音矢量序列指令；步驟2中央處理器將步驟1中所獲得的語音矢量序列指令同存儲器內(nèi)存儲的語音矢量序列指令進行比對，并按該語音矢量序列輸出所對應(yīng)指令至同中央處理器所連接的對應(yīng)風(fēng)扇操作模塊；步驟3風(fēng)扇操作模塊執(zhí)行指令，風(fēng)扇主體按該指令運行。進一步，所述風(fēng)扇操作模塊包括調(diào)速模塊、和/或搖頭模塊、和/或定時模塊、和/ 或顯示模塊、和/或溫度檢測模塊、和/或語音報播模塊，其對應(yīng)指令信息包括風(fēng)速信息、和 /或搖頭信息、和/或定時信息、和/或顯示信息、和/或溫度檢測信息、和/或語音播報信息。調(diào)速信息可包括開機、關(guān)機、1檔、2檔、3檔、4檔、5檔、6檔等，搖頭信息可包括正常風(fēng)、 左右搖、上下?lián)u、8字、搖頭關(guān)等，定時信息可包括1-7小時定時(7個命令)、定時加0. 5小時、定時減0. 5小時、定時關(guān)，以及包括組合搖頭、風(fēng)速等條件的自然風(fēng)、睡眠風(fēng)。進一步，所述語音輸入信息語義含義同所對應(yīng)指令執(zhí)行內(nèi)容不一致，比如語音“小黑”可以作為對應(yīng)關(guān)閉風(fēng)扇的指令，以增加趣味。一種如前述語音控制風(fēng)扇的控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1啟動訓(xùn)練程序；步驟2語音輸入單元接收用戶發(fā)出的語音指令，傳輸至中央處理器內(nèi)含的語音處理單元，語音處理單元將其轉(zhuǎn)換為語音矢量序列指令，存入存儲器。進一步，在步驟1后還包括以下步驟，中央處理器判斷存儲器中語音矢量序列指令是否有足夠存儲空間如沒有存儲空間，則刪除存儲器內(nèi)一條語音信息；如有存儲空間， 則繼續(xù)。由此可見，本發(fā)明實現(xiàn)了語音對風(fēng)扇各功能的控制，設(shè)計了良好的風(fēng)扇主體、控制功能、控制系統(tǒng)和使用方法，并且解決了以下問題1)通過中央處理器內(nèi)部的語音處理單元，根據(jù)不同語音模塊的識別算法，如采集數(shù)百人語音特征、預(yù)處理、特征值提取、建立語音模型、訓(xùn)練和模式匹配等，高效地實現(xiàn)了系統(tǒng)對非特定人模糊識別這一核心問題。2)結(jié)合市場上主流智能風(fēng)扇特性要求，開發(fā)了能夠針對數(shù)十條語音控制功能和后圍驅(qū)動的程序代碼，實現(xiàn)了語音多方面輸入和控制輸出。3)各傳感器和中央處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸，采用I2C總線同時滿足了眾多種類的數(shù)據(jù)輸入和輸出，使各模塊實現(xiàn)良好的兼容工作。4)設(shè)法改善本發(fā)明，以使語音控制模塊能通過GB4706. 1等家電標準測試(主要是電磁兼容)；此外還包括高低溫交變測試、3個月壽命測試、煙霧測試等。


圖1為本發(fā)明實施例的風(fēng)扇主體示意圖。圖2為本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)模塊組成框圖。圖3為本發(fā)明實施例控制方法和語音功能解析圖。圖4為本發(fā)明實施例的用戶訓(xùn)練程序算法流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處描述的具體實施例僅用以介紹本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。參見圖1，為本發(fā)明實施例設(shè)有風(fēng)扇主體。所述風(fēng)扇主體設(shè)有電源開關(guān)1、MI C傳感器2、溫度數(shù)顯3、風(fēng)速數(shù)顯4、定時數(shù)顯5、揚聲器6、復(fù)位按鍵7、訓(xùn)練按鍵8、初始化按鍵 9、上下電機10、扇葉電機11、連桿12、支架13、底座14、升降螺旋15、插頭16等。其裝配結(jié)構(gòu)及位置連接關(guān)系如圖所示。其中風(fēng)扇主體中的扇葉電機11、連桿12、支架13、底座14、升降螺旋15、插頭16等與普通風(fēng)扇雷同。電源開關(guān)1、MIC傳感器2、溫度數(shù)顯3、風(fēng)速數(shù)顯4、定時數(shù)顯5、揚聲器6、 復(fù)位按鍵7、訓(xùn)練按鍵8、初始化按鍵9、上下電機10的功能說明如下電源開關(guān)1 接通交流電后，按下此鍵實現(xiàn)控制系統(tǒng)和電機供電。MIC傳感器2 語音通過此連接ADC，數(shù)字化后輸入中央處理器。溫度數(shù)顯3 =LED顯示當(dāng)前環(huán)境溫度，輸出范圍為0 60°C。風(fēng)速數(shù)顯4 =LED顯示當(dāng)前風(fēng)扇檔位，即風(fēng)速大小，范圍1 7檔位。定時數(shù)顯5 :LED顯示當(dāng)前定時剩余時間。比如顯示數(shù)字為6. 3，表示6小時30分鐘。揚聲器6 實現(xiàn)語音控制播報反饋?？梢酝ㄟ^“靜音” “解除”等命令關(guān)閉或開啟。復(fù)位按鍵7 不確因素導(dǎo)致風(fēng)扇無法響應(yīng)時，按下此鍵可排除故障。訓(xùn)練按鍵8:當(dāng)用戶想實現(xiàn)用非普通話的方言對風(fēng)扇語音控制時，按單擊此鍵后跟隨語音提示進行1 觀條指令的語音輸入，每次指令要輸入兩遍，若某條指令前后兩遍不一致，系統(tǒng)會提示重新輸入。雙擊此鍵，也是進行語音訓(xùn)練，但不會覆蓋前一次自己或他人訓(xùn)練生成的語音模型；總共可以存儲5個人的語音模型數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)诹坞p擊訓(xùn)練時則會覆蓋第一次的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，往后依次類推。訓(xùn)練完成后，用戶可以使用訓(xùn)練時的說話方式和命令字對其進行個性化控制。初始化按鍵9 切換到出廠設(shè)置狀態(tài)，但不會刪除用戶訓(xùn)練的結(jié)果；再按一次會再次切換到。當(dāng)使用個性化語音控制時，此鍵中心的LED燈點亮，依次判斷到底處于何種控制狀態(tài)。上下電機10 實現(xiàn)風(fēng)扇頭部上下擺動，與左右擺動同時作用可實現(xiàn)立體送風(fēng)。參見圖2，為本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)模塊組成框圖，該控制系統(tǒng)設(shè)有一含語音處理單元的中央處理器20，該語音處理單元處理外部語音信息轉(zhuǎn)化為語音矢量序列指令，該中央處理器20的輸入端口同語音輸入單元18、溫度檢測模塊19的輸出端口連接以接收語音、溫度信息，該中央處理器20的輸出端口同風(fēng)扇操作模塊相連接以通過向操作模塊輸出指令控制電扇主體運行，如圖所示，操作模塊包括調(diào)速模塊22、搖頭模塊23 (上下、左右)、 定時模塊M、顯示模塊25以及語音播報模塊沈等。中央處理器20還同一存儲語音矢量序列指令的存儲器21相連接，該存儲器21同中央處理器20相連以傳輸語音信息。其中各模塊的能量供應(yīng)由電源模塊17提供。其中，存儲器21預(yù)存多組語音指令信息，其中可設(shè)定多組語音指令信息構(gòu)成一語音模型，以供使用比對，并可進一步存儲修改新的語音指令信息及語音模型。本實施例所采用的語音模型為普通話男女聲模型，是采集數(shù)百名人員的語音特征所實現(xiàn)，使用時無需訓(xùn)練便可直接語音控制，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的語音識別，在不覆蓋出廠語音命令數(shù)據(jù)的條件下訓(xùn)練學(xué)習(xí)，并能夠進一步同時保存五組用戶語音模型，該語音可以是方言或其他語種；在下次使用時能快速匹配出該用戶的語音型號，進行準確識別。如之后不想使用個性化控制，還能通過按鈕切換到出廠設(shè)置。具體實施為例，中央處理器可采用SPCE061A微處理器，語音輸入單元18可選用 MIC4^6YMM傳感器，即為前述MIC傳感器2，溫度檢測模塊19可選用Smartec溫度傳感器， 存儲器21可采用HM6^126，顯示模塊可采用LED數(shù)碼管。前述指令信息包括風(fēng)速信息、和/或搖頭信息、和/或定時信息、和/或顯示信息、 和/或溫度檢測信息、和/或語音播報信息。調(diào)速信息可包括開機、關(guān)機、1檔、2檔、3檔、4 檔、5檔、6檔等，搖頭信息可包括正常風(fēng)、左右搖、上下?lián)u、8字、搖頭關(guān)等，定時信息可包括 1-7小時定時(7個命令)、定時加0. 5小時、定時減0. 5小時、定時關(guān)，以及包括組合搖頭、 風(fēng)速等條件的自然風(fēng)、睡眠風(fēng)。舉例而言相應(yīng)的控制功能所對應(yīng)的命令文字如下表所示表1控制功能-—命令文字對應(yīng)表
權(quán)利要求
1.語音控制風(fēng)扇，包括電扇主體和與之相連接的含有調(diào)速模塊的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括一語音控制模塊，所述語音控制模塊包括一語音輸入單元，以輸入外部語音信息；一含語音處理單元的中央處理器，同語音輸入單元相連，該語音處理單元將外部語音信息轉(zhuǎn)化為語音矢量序列指令，該中央處理器同風(fēng)扇操作模塊相連接以控制電扇主體運行；一存儲語音矢量序列指令的存儲器，該存儲器同中央處理器相連以傳輸并存儲語音信肩、O
2.如權(quán)利要求1所述的語音控制風(fēng)扇，其特征在于，所述風(fēng)扇操作模塊包括調(diào)速模塊、 和/或搖頭模塊、和/或定時模塊、和/或顯示模塊、和/或溫度檢測模塊、和/或語音報播模塊同中央處理器相連接，以受該處理器控制進行相應(yīng)動作。
3.—種如權(quán)利要求1所述語音控制風(fēng)扇的控制方法，其特征在于，無需用戶語音訓(xùn)練直接可以語音控制，包括以下步驟步驟1語音輸入單元接收用戶發(fā)出的語音指令，傳輸至中央處理器內(nèi)含的語音處理單元，語音處理單元將其轉(zhuǎn)換為語音矢量序列指令；步驟2中央處理器將步驟1中所獲得的語音矢量序列指令同存儲器內(nèi)存儲的語音矢量序列指令進行比對，并按該語音矢量序列輸出所對應(yīng)指令至同中央處理器所連接的對應(yīng)風(fēng)扇操作模塊；步驟3風(fēng)扇操作模塊執(zhí)行指令，風(fēng)扇主體按該指令運行。
4.如權(quán)利要求3的控制方法，其特征在于，所述風(fēng)扇操作模塊包括調(diào)速模塊、和/或搖頭模塊、和/或定時模塊、和/或顯示模塊、和/或溫度檢測模塊、和/或語音報播模塊，其對應(yīng)指令信息包括風(fēng)速信息、和/或搖頭信息、和/或定時信息、和/或顯示信息、和/或溫度檢測信息、和/或語音播報信息。
5.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4的控制方法，其特征在于，所述語音輸入信息語義含義同所對應(yīng)指令執(zhí)行內(nèi)容不一致。
6.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4的控制方法，其特征在于，所述多組語音矢量序列指令組成一語音模板，語音矢量序列按語音模板存儲。
7.—種如權(quán)利要求1所述語音控制風(fēng)扇的控制方法，其特征在于，也可以進行個性化控制，具體包括以下步驟步驟1啟動訓(xùn)練程序；步驟2語音輸入單元接收用戶發(fā)出的語音指令，傳輸至中央處理器內(nèi)含的語音處理單元，語音處理單元將其轉(zhuǎn)換為語音矢量序列指令，存入存儲器。
8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，在步驟1后還包括以下步驟，中央處理器判斷存儲器中語音矢量序列指令是否有足夠存儲空間如沒有存儲空間，則刪除存儲器內(nèi)一條語音信息；如有存儲空間，則繼續(xù)。
9.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述多組語音矢量序列指令組成一語音模板，語音矢量序列按語音模板存儲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)扇，尤其涉及一種語音控制風(fēng)扇及使用方法，該語音控制風(fēng)扇，包括電扇主體和與之相連接的含有調(diào)速模塊的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括一語音控制模塊，所述語音控制模塊包括一語音輸入單元，以輸入外部語音信息；一含語音處理單元的中央處理器，同語音輸入單元相連，該語音處理單元將外部語音信息轉(zhuǎn)化為語音矢量序列指令，該中央處理器同風(fēng)扇操作模塊相連接以控制電扇主體運行；一存儲語音矢量序列指令的存儲器，該存儲器同中央處理器相連以傳輸并存儲語音信息。該種風(fēng)扇通過接收用戶語音指令，通過中央處理器的語音處理單元生成語音矢量序列指令以同存儲器中指令比對，以操控風(fēng)扇實行相關(guān)動作。
文檔編號F04D27/00GK102506026SQ20111038834
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者劉志強, 張璐芳 申請人:上海交通大學(xué)