离线语音空调插座主控方案¶
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1 概述¶
离线语音在各类产品上的使用越来越多，这为原有的非智能产品增加了能听会说的“耳朵”和“嘴巴”，提升了用户体验。我司的智能语音芯片，既可以用串口和电控板对接的方式快速为产品增加语音功能，也可以作为部分产品的主控芯片，以兼具更小的空间及更低的成本。
该主控方案具备以下特点：
- 单芯片实现：采用我司的芯片直接进行相关的外设的控制，替换原来的MCU；
- IO资源多：每一代的芯片都具备20个以上的IO可以使用，方便控制各类外设；
- 降低成本：采用主控方案相比串口和电控通讯的方案，成本更进一步的降低。
本内容以离线语音空调插座为例，进行主控方案的描述。目前空调产品的控制方式有以下几类：
- 遥控控制：采用红外遥控或者蓝牙遥控，但遥控器有时不好找；
- 手机APP控制：每次控制需要打开手机APP，需要联网，同时与其适配的空调插座需配网，操作较为繁琐；
- 智能音箱控制：通过如天猫精灵等智能音箱直接控制，相对方便，但音箱需联网状态下才可使用，识别时有隐私安全问题，网络延时大时控制的实时性不好；
- 已经购买好了只能用以上功能控制的空调，若想重新更换带语音的空调，成本较高并且更换繁琐。
为解决上述控制的痛点，我司开发了离线语音空调伴侣，可以用较低的成本，实现将传统空调改造成语音控制的空调。已经开发的部分空调伴侣的产品如下所示：
2 方案优势¶
我司离线语音空调插座方案，可让用户通过语音控制空调插座设备，替换传统遥控器或按钮控制的方式，该方案有以下优势：
- 支持市面95%以上的空调型号，传统空调配空调插座后，秒变智能语音空调；
- 可以直接使用语音控制空调插座，且无需联网，自然方便，识别率可达95%以上；
- 空调遥控器3秒一键极速匹配；
- 内置多家空调码库，无需额外红外芯片；
- 语音控制响应快，一般在0.2~0.8s内完成；
- 可远场识别，安静情况下可达10米；
- 整套产品技术已成熟，具有完整的软件、硬件、结构设计方案，节省开发周期，降低开发难度；
- 配合我司语音AI平台开发，可灵活定制唤醒词和命令词，不需要再专门收集语料训练。
一个语音空调插座的控制使用效果图如下：
3 空调插座设计方案介绍¶
如果您是首次接触语音方案，建议先看产品设计完整流程 ☞产品方案开发流程。如果您是希望快速的完成整套方案，建议使用串口与电控通讯方案进行对接 ☞串口与电控通讯的纯离线方案。
本部分内容重点介绍方案设计中的框图，模块及结构的注意事项。该方案我司已经标准化，可以直接从文档中心下载相关的软硬件，无需修改就可以进行量产。
3.1 方案特点¶
我司的芯片内置多个IO和PWM口、集成大量的红外码库，可用单芯片实现语音控制、红外发送控制的主控方案，整体成本较低。
为了方便用户使用，我司已提前做了相应的开发，可以提供完整的语音空调插座主控软硬件方案。
3.2 方案框图¶
整个方案如上图所示，我司芯片作为主控，可以通过麦克风采集外部语音进行识别，通过红外管发出红外波形控制空调，通过功放驱动喇叭播音。用户要省成本还可以将功放和喇叭换为蜂鸣器。
3.3 硬件设计参考¶
空调插座电控板的一个硬件参考线路图及IO使用情况见下图和附件，用户可以使用CI110X系列芯片按照相同的使用方式设计硬件电路，可以方便的搭建整套空调插座方案。
3.4 主控方案SDK包说明¶
我司为用户基于上述硬件设计，提供了完整的SDK包，用户可以到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取相关SDK开发包。
本SDK包有以下功能点：
- 控制方式：通过语音控制空调，替换传统遥控器控制或其它方式；
- 控制功能：支持直接命令空调温度、制冷、加热、送风等常用模式；
- 一键匹配：支持按遥控器上面的电源键对所有的按键功能匹配.
4 产品结构相关注意事项¶
4.1 麦克风结构设计¶
空调插座产品在设计结构时，针对麦克风应当注意以下事项：
- 麦克风布局尽量远离噪声源；
- 麦克风放在空调插座的正面的位置，避免遮挡，保证拾音最大范围；
- 麦克风连线较长可选择带屏蔽的线，远离高压电路；
- 麦克风线扎捆远离电机或电控线.
下图以空调插座为例，讲述麦克风结构开孔及位置的建议方式，固定麦克风的结构件也需要考虑麦克风线是否方便引出导线和避免干扰。
4.2 喇叭结构设计¶
空调插座产品在设计结构时，针对喇叭应当注意以下事项：
- 考虑到音质，喇叭功率不能太小，建议选用1W以上喇叭，带音腔的喇叭效果会更好一点，同时注意硬件板上的功放驱动能力要匹配喇叭型号；
- 喇叭放置位置以美观及结构布局方便为主，但注意尽量避免和麦克风放在同一位置；
- 不带音腔喇叭可以在结构上做一个音腔密封后能增大音量输出。
下图是一个喇叭规格及开孔的建议。
4.3 红外管选型和结构设计¶
空调插座产品在红外管选型和设计结构可以参考如下文档：
4.4 其它注意事项¶
- 建议选择-32dB±3dB，信噪比大于70dB以上，性价比高的全向模拟麦克风；
- 若空调插座有带震的其它电路，建议选择较厚的麦克风胶套减缓震动，可减小对识别效果的影响；
- 特别注意禁止直接点热溶胶用于固定麦克风头；
- 将麦克风完全插入固定孔内部，避免歪斜，拾音孔中心孔对准麦克风的中心；
- 空调插座内部接线多容易扯松，插头配插座带卡扣会更牢固；
- 选择符合环保RoHS要求的RTV硅胶，推荐常用的硅胶有703/704/737等，或其它有机材料、单组分室温固化硅胶等；
- 多数硅橡胶灌胶厚度小于3mm以内实温完全固化时间为8 ~ 12小时，灌胶厚度 > 3mm以上完全固化时间更长，可分层多次浇灌，确保完全固化稳定密封；
- 生产工艺可把固定麦克风工序提前，另外特别注意麦克风接线在重力拉扯下，未完全固化前容易导致麦克风扯歪，也需注意将麦克风插线固定好。
5 相关参考资料列表¶
| 编号 | 参考资料描述 | 获取方式 |
|---|---|---|
| 1 | CI110X系列芯片 红外离线SDK CI110X_SDK1.3.5_V4.1_ir_data_20220317 |
请到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取 |
| 2 | CI112X系列芯片 红外离线SDK CI1122_SDK1.1.5_V4.1_ir_data_20220317 |
请到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取 |
| 3 | 测试固件 | 到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取 |
| 4 | 我司芯片和模块的选型指南 | 请点击 ☞硬件选型指南 查看 |
| 5 | 我司芯片硬件设计方法参考 | 请点击 ☞硬件设计参考 查看 |
| 6 | 麦克风和喇叭器件选型 | 请点击 ☞外围器件兼容列表 查看 |
| 7 | 产品结构设计 | 请点击 ☞产品结构设计 查看 |
| 8 | 软件开发方法和标准SDK说明 | 请点击 ☞软件开发 查看各部分内容 |
| 9 | 产品识别性能测试方法 | 请点击 ☞识别效果测试 查看 |
| 10 | 生产测试的方法 | 请点击 ☞生产测试 查看 |
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