基本信息
- 项目名称：
- 基于Cortex-M3控制的智能音箱
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 在当前大型商业场所中，音响已经成为了不可或缺的宣传设备。场所的不同地点人员密集程度也不同。由此，不同区域需要的最适音量值也不同。但是，由于设备自身制约，音量不能根据环境噪音大小来实时调节，使得部分相对安静的环境中的音响系统有着不必要的过大音量。由此也造成了大量能源的浪费。此作品设计的目的就在于让音响系统具有感知环境噪音和自动调节功能，可以根据环境噪音实时调节自身音量以此减少音响系统不必要的功耗。
- 详细介绍：
- 使用以ARM Coretx-M3为核心的STM32103FVCT6微控制器为主控芯片，并利用其自身集成的双路高速ADC构成检测模块，检测音响自身播放的音量大小与环境噪音强度。 使用两个驻极体话筒采集不同的音频信号，并使用由NE5532运算放大器构成的信号放大模块进行信号的放大和初步处理。 使用DS1801双路数字电位器制造调音模块，搭配12864液晶显示屏显示，并通过遥控器对音响进行控制。 本作品还通过使用CH376与VS1003模块实现，U盘MP3功能，使得音箱可以脱离外部音源而更具便携性。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品创新点为： 1. 设计了独特的噪音消除算法对采集到得信号进行处理，使系统将混在一起的并具有相似特征的音频信号分离出来。在系统对外部噪音和内部音频进行检测时，两个信号不会相互影响。 2. 将外部噪音和内部音频信号同时采样计算，并以此为根据调整输出音量，使音量的调整更使用，更人性化。 3. 采用集成多种外设的STM32为主芯片，大大提高了控制主板的集成度，使作品所用器件数目显著减少，并有助于提高稳定性和减少功耗。 技术关键点： 1. 设计音频采集系统与噪音消除算法使得进行外部噪音检测的同时，采集系统不会受到音箱自身播放音频信号的影响。 2. 对检测到的噪音信号进行处理，使得系统可以检测并分辨外部噪音的的强度大小。并智能滤除外部存在时间较短的噪音信号，并使系统只在持续的环境噪音下作出反映。 3. STM32控制器操作ADC、CH376、VS1003，等外设
科学性、先进性
- 本作品在传统的音响系统中，加入了数据采集与自动化控制功能。能大幅度的降低音响系统的功耗。 以安阳丹尼斯这样的超过10万平米的大型商场为例。20平米配备一个音响，一个音响的功率大约为60W，每天工作从早晨7点到晚上10点总共15小时，耗电量大约为1千瓦/时。整个商场一天的音响耗电量就达到了5000千瓦/时。但在这15个小时内商场至少有2个小时只需要30%的音量，除外至少还有8个小时只需要60%的音量。这样算来每天整个商场音响系统节省耗电至少1500千瓦/时，节省30%。 经过实验和测试，该作品可以达到预期的目的，实际效果与原理相符（原理图见说明文件），噪音检测与预期的一致（见说明文件），调节效果良好。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品为安阳工学院2010年科技创新项目。
作品所处阶段
- 实验室
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 成品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品在传统的音响系统中，加入了数据采集与自动化控制功能。能大幅度的降低音响系统的功耗。 以安阳丹尼斯这样的超过10万平米的大型商场为例。20平米配备一个音响，一个音响的功率大约为60W，每天工作从早晨7点到晚上10点总共15小时，耗电量大约为1千瓦/时。整个商场一天的音响耗电量就达到了5000千瓦/时。但在这15个小时内商场至少有2个小时只需要30%的音量，除外至少还有8个小时只需要60%的音量。这样算来每天整个商场音响系统节省耗电至少1500千瓦/时，节省30%。 经过实验和测试，该作品可以达到预期的目的，实际效果与原理相符（原理图见说明文件），噪音检测与预期的一致（见说明文件），调节效果良好。
同类课题研究水平概述
- 现今市场上出售的音箱中几乎没有有关音量自动控制的产品出现，相关专利也比较少。 与音量自动控制的相关专利有： 2007年10月，炬力集成电路设计有限公司设计的自动控制和调节播放音量的方法，能从收听时间和上限音量两个方面上对音量进行完善的自动控制和调节 2008年11月，苏州顺芯半导体有限公司研制的数字音频领域中的音量自动控制方法及电路，自动控制电路自动监控输入信号的最大幅值，以避免突来的陡然激增的音响为用户带来不舒适的听觉感受 以上两个专利都有音频检测与自动控制功能，但只是在峰值过大时采取控制措施，并没有提及输入音频能量过小时的应对办法。 本作品的音频控制系统相比除了具备前文两个专利提到的的峰值保护功能。还包含如下的智能控制功能。 1. 可将信号强度不同的音源信号加以稳定，使音响输出功率在一个相对稳定的范围内。 2. 检测环境噪音，并依据环境噪音和实际的功放输出功率来调节增益，尽可能的减少环境噪音对音响听感的影响。
