[发明专利]LED灯控制系统

权利要求书

1.一种LED灯控制系统，其特征在于，包括控制端和LED灯，其中，

所述LED灯包括LED灯珠和主控电路板，所述主控电路板包括：主控芯片、LED驱动电路、电源管理电路、光敏模块、蓝牙模块、热释电模块；

其中所述LED驱动电路为PWM调光电路以通过调整脉冲周期内脉冲方波的占空比来实现等效模拟电压输出的；其中所述PWM调光电路包括PNP三极管，所述PNP三极管的基极连接主控芯片的输出端，发射极连接参考电压，集电极连接LED灯珠；当主控芯片输出低电平时三极管将信号放大并输送到LED灯珠，当主控芯片输出高电平时三极管截止以使所有LED灯珠熄灭；

其中所述光敏模块用于检测外界的亮度以控制LED灯珠亮度，所述光敏模块包括光敏电阻、A/D转换芯片；其中所述光敏电阻连接分压电阻，并通过A/D转换芯片连接主控芯片，以使主控芯片根据光敏电阻测量的外界亮度控制LED灯珠；其中所述A/D转换芯片可以为ADC0832芯片；

其中热释电模块用于检测红外特征以确定是否有人；所述热释电模块包括HC-SR501热释电红外线传感器和BISS0001信号处理芯片，所述HC-SR501热释电红外线传感器通过BISS0001信号处理芯片连接主控芯片以使主控芯片根据HC-SR501热释电红外线传感器检测结果控制LED灯珠；

所述控制端包括控制模块、语音信号模块、手动控制信号模块、蓝牙模块；其中所述语音信号模块、手动控制信号模块都连接控制模块，且控制模块通过蓝牙模块连接LED灯以根据手动控制信号模块或语音信号模块收到的用户指令控制所述LED灯工作。

2.根据权利要求1所述的LED灯控制系统，其特征在于，其中所述语音信号模块用于执行以下操作：

对接收到的语音进行预处理并滤除噪音，然后进行端点检测、特征参数提取；对于提取出的特征通过模板库中的模板进行匹配以输出决策；其中模板库是根据提取出的特征进行训练获得的；其中，

预处理包括：利用预设的时间窗对语音信号进行重叠分帧，其中重叠分帧是指相邻的两个帧的一部分相互重叠；强化语音信号抽样附近的波形并弱化其他部分；利用汉明窗作为窗函数对语音信号进行加窗处理；

信号去噪包括：利用谱减法对语音信号进行去噪，具体包括：

设s(t)为纯净语音，n(t)为噪声信号，y(t)为带噪语音，则有：

y(t)＝s(t)+n(t) (式1)

用Y(ω)、S(ω)、N(ω)分别表示y(t)、s(t)、n(t)的傅里叶变换，则可得：

Y(ω)＝S(ω)+N(ω) (式2)

由于假定信号与加性噪声是相互独立的，则有：

|Y(ω)|＝|S(ω)|+|N(ω)| (式3)

如果用Py(ω)、Ps(ω)、Pn(ω)分别表示y(t)、s(t)、n(t)的功率谱，则有：

P_y(ω)＝P_s(ω)+P_n(ω) (式4)

由于平稳噪声的功率谱在发声前和发声期间可以认为基本无变化，这样可估计出功率谱Pn(ω)：

P_s(ω)＝P_y(ω)+P_n(ω) (式5)；

其中端点检测包括：

定义语音信号x(n)分帧后得到第i帧语音信号yi(n)；则第i帧语音信号yi(n)的短时能量公式为

过零率公式则表示样本数值改变符号的次数，同样定义语音信号x(n)分帧后得到第i帧语音信号yi(n)；其过零率公式为

式中sgn[ ]是符号函数

其中特征参数提取包括：采用语音特征梅尔倒谱系数MFCC来提取特征参数，具体包括：

对输入的语音信号进行分帧、加窗，然后作离散傅立叶变换，获得频谱分布信息；设语音信号的DFT为：

式中x(n)为输入的语音信号，N表示傅立叶变换的点数；

求频谱幅度的平方，得到能量谱；

将能量谱通过一组Mel尺度的三角形滤波器组；

定义一个有M个滤波器的滤波器组(滤波器的个数和临界带的个数相近)，中心频率为f(m，m＝1，2，..M)，设计取M＝24；各f(m)之间的间隔随着m值的减小而缩小，随着m值的增大而增宽。

三角滤波器的频率响应定义为：

其中

计算每个滤波器组输出的对数能量：

经离散余弦变换(DCT)得到MFCC系数：

其中语音信号匹配包括：

利用DTW算法将时间规整和距离测度计算结合起来进行非线性规整，它寻找一个规整函数im＝Φ(in)，将测试矢量的时间轴n非线性地映射到参考模板的时间轴m上，并使该函数满足：

其中D为处于最优时间规整情况下两矢量的距离。