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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于Cortex-M3控制的智能音箱
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 在當(dāng)前大型商業(yè)場(chǎng)所中，音響已經(jīng)成為了不可或缺的宣傳設(shè)備。場(chǎng)所的不同地點(diǎn)人員密集程度也不同。由此，不同區(qū)域需要的最適音量值也不同。但是，由于設(shè)備自身制約，音量不能根據(jù)環(huán)境噪音大小來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使得部分相對(duì)安靜的環(huán)境中的音響系統(tǒng)有著不必要的過大音量。由此也造成了大量能源的浪費(fèi)。此作品設(shè)計(jì)的目的就在于讓音響系統(tǒng)具有感知環(huán)境噪音和自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，可以根據(jù)環(huán)境噪音實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)自身音量以此減少音響系統(tǒng)不必要的功耗。
- 詳細(xì)介紹：
- 使用以ARM Coretx-M3為核心的STM32103FVCT6微控制器為主控芯片，并利用其自身集成的雙路高速ADC構(gòu)成檢測(cè)模塊，檢測(cè)音響自身播放的音量大小與環(huán)境噪音強(qiáng)度。 使用兩個(gè)駐極體話筒采集不同的音頻信號(hào)，并使用由NE5532運(yùn)算放大器構(gòu)成的信號(hào)放大模塊進(jìn)行信號(hào)的放大和初步處理。 使用DS1801雙路數(shù)字電位器制造調(diào)音模塊，搭配12864液晶顯示屏顯示，并通過遙控器對(duì)音響進(jìn)行控制。 本作品還通過使用CH376與VS1003模塊實(shí)現(xiàn)，U盤MP3功能，使得音箱可以脫離外部音源而更具便攜性。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品創(chuàng)新點(diǎn)為： 1. 設(shè)計(jì)了獨(dú)特的噪音消除算法對(duì)采集到得信號(hào)進(jìn)行處理，使系統(tǒng)將混在一起的并具有相似特征的音頻信號(hào)分離出來。在系統(tǒng)對(duì)外部噪音和內(nèi)部音頻進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，兩個(gè)信號(hào)不會(huì)相互影響。 2. 將外部噪音和內(nèi)部音頻信號(hào)同時(shí)采樣計(jì)算，并以此為根據(jù)調(diào)整輸出音量，使音量的調(diào)整更使用，更人性化。 3. 采用集成多種外設(shè)的STM32為主芯片，大大提高了控制主板的集成度，使作品所用器件數(shù)目顯著減少，并有助于提高穩(wěn)定性和減少功耗。 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)： 1. 設(shè)計(jì)音頻采集系統(tǒng)與噪音消除算法使得進(jìn)行外部噪音檢測(cè)的同時(shí)，采集系統(tǒng)不會(huì)受到音箱自身播放音頻信號(hào)的影響。 2. 對(duì)檢測(cè)到的噪音信號(hào)進(jìn)行處理，使得系統(tǒng)可以檢測(cè)并分辨外部噪音的的強(qiáng)度大小。并智能濾除外部存在時(shí)間較短的噪音信號(hào)，并使系統(tǒng)只在持續(xù)的環(huán)境噪音下作出反映。 3. STM32控制器操作ADC、CH376、VS1003，等外設(shè)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品在傳統(tǒng)的音響系統(tǒng)中，加入了數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化控制功能。能大幅度的降低音響系統(tǒng)的功耗。 以安陽丹尼斯這樣的超過10萬平米的大型商場(chǎng)為例。20平米配備一個(gè)音響，一個(gè)音響的功率大約為60W，每天工作從早晨7點(diǎn)到晚上10點(diǎn)總共15小時(shí)，耗電量大約為1千瓦/時(shí)。整個(gè)商場(chǎng)一天的音響耗電量就達(dá)到了5000千瓦/時(shí)。但在這15個(gè)小時(shí)內(nèi)商場(chǎng)至少有2個(gè)小時(shí)只需要30%的音量，除外至少還有8個(gè)小時(shí)只需要60%的音量。這樣算來每天整個(gè)商場(chǎng)音響系統(tǒng)節(jié)省耗電至少1500千瓦/時(shí)，節(jié)省30%。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，該作品可以達(dá)到預(yù)期的目的，實(shí)際效果與原理相符（原理圖見說明文件），噪音檢測(cè)與預(yù)期的一致（見說明文件），調(diào)節(jié)效果良好。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品為安陽工學(xué)院2010年科技創(chuàng)新項(xiàng)目。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 成品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品在傳統(tǒng)的音響系統(tǒng)中，加入了數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化控制功能。能大幅度的降低音響系統(tǒng)的功耗。 以安陽丹尼斯這樣的超過10萬平米的大型商場(chǎng)為例。20平米配備一個(gè)音響，一個(gè)音響的功率大約為60W，每天工作從早晨7點(diǎn)到晚上10點(diǎn)總共15小時(shí)，耗電量大約為1千瓦/時(shí)。整個(gè)商場(chǎng)一天的音響耗電量就達(dá)到了5000千瓦/時(shí)。但在這15個(gè)小時(shí)內(nèi)商場(chǎng)至少有2個(gè)小時(shí)只需要30%的音量，除外至少還有8個(gè)小時(shí)只需要60%的音量。這樣算來每天整個(gè)商場(chǎng)音響系統(tǒng)節(jié)省耗電至少1500千瓦/時(shí)，節(jié)省30%。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，該作品可以達(dá)到預(yù)期的目的，實(shí)際效果與原理相符（原理圖見說明文件），噪音檢測(cè)與預(yù)期的一致（見說明文件），調(diào)節(jié)效果良好。
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)今市場(chǎng)上出售的音箱中幾乎沒有有關(guān)音量自動(dòng)控制的產(chǎn)品出現(xiàn)，相關(guān)專利也比較少。 與音量自動(dòng)控制的相關(guān)專利有： ? 2007年10月，炬力集成電路設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)播放音量的方法，能從收聽時(shí)間和上限音量兩個(gè)方面上對(duì)音量進(jìn)行完善的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié) ? 2008年11月，蘇州順芯半導(dǎo)體有限公司研制的數(shù)字音頻領(lǐng)域中的音量自動(dòng)控制方法及電路，自動(dòng)控制電路自動(dòng)監(jiān)控輸入信號(hào)的最大幅值，以避免突來的陡然激增的音響為用戶帶來不舒適的聽覺感受 以上兩個(gè)專利都有音頻檢測(cè)與自動(dòng)控制功能，但只是在峰值過大時(shí)采取控制措施，并沒有提及輸入音頻能量過小時(shí)的應(yīng)對(duì)辦法。 本作品的音頻控制系統(tǒng)相比除了具備前文兩個(gè)專利提到的的峰值保護(hù)功能。還包含如下的智能控制功能。 1. 可將信號(hào)強(qiáng)度不同的音源信號(hào)加以穩(wěn)定，使音響輸出功率在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。 2. 檢測(cè)環(huán)境噪音，并依據(jù)環(huán)境噪音和實(shí)際的功放輸出功率來調(diào)節(jié)增益，盡可能的減少環(huán)境噪音對(duì)音響聽感的影響。
