对不受麦克风灵敏度和环境噪声影响的声控开关的相关研究

李卓然

（延边大学，延边 133002）

声控开关的原理便是将声音信号，通过声电转换器转换成电信号，再把信号放大后送到处理器进行处理，处理器将幅度、频率各不相同的一群声波信号转化成一次状态改变的控制信号，经执行机构直接控制负载动作，完成设计要求。[1]

现有的声控开关以降低触发灵敏度方法来克服环境噪声，但只有发出较大的声音时才能被触发，使用很不方便。而且声控开关的灵敏度受麦克风灵敏度的影响很大，在批量生产中会带来很多问题。另外在长期使用时由于环境粉尘的影响麦克风的灵敏度会逐渐下降，导致声控开关反应迟钝。而且现有的声控开关方法并不能有效地区分噪声和有用信号，导致开关频繁误动作，且受麦克风灵敏度的影响很大，通常用于控制照明灯以便达到节能的目的。声控开关对环境噪声敏感，噪声稍大声控开关被误触发导通，声控灯就变成常亮灯，为此给我们的生活造成了很多的不便。

在本文中，我们探讨的是一种已获得国家实用新型专利的不受麦克风灵敏度和环境噪声影响的声控开关，包括麦克风偏置、信号放大器、信号移送器、信号处理单片机、受控开关：所述麦克风偏置部分，提供麦克风工作所需要的工作电压；所述信号放大器，把麦克风产生的信号放大；所述信号移送器，把麦克风放大器产生的信号移送到VC/2的电压上；所述信号处理单片机，对输入信号进行采样处理分析后输出控制信号；所述受控开关，受控于信号处理单片机进行开关动作。利用本实用新型专利可实现不受麦克风灵敏度大小不同和环境噪声影响的声控开关。

本开关采用多种信号处理技术（算法），克服了声控开关受环境噪声及麦克风灵敏度不同带来的影响。

下述为本专利的工作详情：

（2）信号移送器中，R4=R5 因此可得到VC/2 的电压，把电压通过电容C2 移送到VC/2 的电压上，在P0 中可得到

经过采样、减法、积分、除法等多种算法对信号处理后，声控开关基本不受环境噪声及麦克风灵敏度不同带来的影响。因此提高了声控开关在各种噪声环境中的应用范围，降低了批量生产时对麦克风灵敏度的要求，可大大提高生产效率及产品的一致性，同时解决了因长期使用声控开关时灵敏度下降带来的问题。为了简化硬件电路，把复杂的信号处理用软件实现，有利于批量生产，降低成本。

图1

图2

下面将结合图1、图2说明具体实施方法：

信号移送器中，C2=0.47uF、R4=R5=100K，单片机使用MK7A23。MK7A23 具有14 位的ADC，转换结果用4 位的16 进制数XXXXH 方式表示，读入VC 电压时数值为7FFFH。

按下面步骤进行运算：

（1）噪声平均周期时间T 可以取0.3～0.6S 内的任意值，因此MK7A23的ADC 采样时间设定为260us，进行2048次采样时所需要的时间T ≈0.53s。

（3）继续进行下一批2048次采样，并判断声控开关通、断条件，若则开关断开，若则进行运算，如果满足条件则开关导通，S 值决定声控开关的触发灵敏度，取值范围是20～80内设定的常数，取值越大声控开关的触发灵敏度越高。

此开关第一解决了现有的声控开关受环境噪声影响的问题，从而克服了因频繁误动作造成的电能浪费现象，扩展了使用环境（如：卫生间有排风扇的环境）；第二解决了现有的声控开关受麦克风灵敏度不同带来的不良影响，声控开关的灵敏度与麦克风灵敏度及放大器放大倍数无关，因此在批量生产中对麦克风的要求不高，可大大提高生产效率及产品的一致性，同时解决了长期使用时由于环境粉尘造成麦克风的灵敏度逐渐下降，导致声控开关反应迟钝的问题，从而延长产品的使用寿命，减少维护工作量。