單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能家居的遠(yuǎn)程控制
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4 語音識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介
語音識(shí)別技術(shù)就是一種讓機(jī)器通過識(shí)別和理解過程把語音信號(hào)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的文本或命令的技術(shù)。機(jī)器對(duì)語音進(jìn)行識(shí)別、處理的過程與人對(duì)語音進(jìn)行識(shí)別、處理的過程基本上是一致的。目前主流的語音識(shí)別技術(shù)是基于統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的基本理論。一個(gè)完整的語音識(shí)別系統(tǒng)可大致分為語音特征提取、聲學(xué)模型與模式匹配（識(shí)別算法）和語義理解三部分。其基本原理如下圖所示。
從圖中我們可以看出語音識(shí)別一般分為兩個(gè)步驟：
第一步是系統(tǒng)“學(xué)習(xí)”或“訓(xùn)練”階段，這一個(gè)階段的任務(wù)是建立識(shí)別基本單元的聲學(xué)模型以及進(jìn)行文法分析的語言模型， 即構(gòu)建參考模式庫。第二步是“識(shí)別”或“測(cè)試”階段，根據(jù)識(shí)別系統(tǒng)的類型選擇能夠滿足要求的識(shí)別方法，采用語音分析方法分析出這種識(shí)別方法所要求的語音特征參數(shù)，按照一定的準(zhǔn)則和測(cè)度與參考模式庫中的模型進(jìn)行比較， 通過判決得出結(jié)果。
在本應(yīng)用中，語音識(shí)別技術(shù)方面采用凌陽SPCE061A作為關(guān)鍵器件，同時(shí)凌陽公司提供bsrv222SDL.lib 庫函數(shù)支持，在使用時(shí)通過調(diào)用庫函數(shù)里相關(guān)的API 函數(shù)來實(shí)現(xiàn)所要求的功能。
5 主要硬件模塊設(shè)計(jì)
下面主要對(duì)主控制器和語音提示電路作介紹。
5.1 主控制器
系統(tǒng)主控制器主要由MIC 輸入模塊、控制模塊、存儲(chǔ)模塊、功放和喇叭輸出模塊四部分組成，其結(jié)構(gòu)如下。
?。?） 控制單元與語音識(shí)別：由SPCE061A 單片機(jī)完成。
?。?） MIC 輸入模塊：SPCE061A 的A/D 轉(zhuǎn)換器有8個(gè)通道，其中有一個(gè)通道是MIC_IN 輸入，專門對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣。選用駐極體話筒，其偏壓由SPCE061A 的VMIC 腳提供。該模塊電路比較簡(jiǎn)單，只需外接三個(gè)電阻和電容對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行濾波就可以了。
?。?） 功放和喇叭輸出模塊：SPCE061A 提供雙通道10 位的D/A 輸出AUD1、AUD2,每個(gè)通道的輸出能力是30mA。為了能驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器放音，我們將輸出電路設(shè)計(jì)為由負(fù)載電阻和三極管8050 組成的功放電路。
?。?） 存儲(chǔ)模塊：由于芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間有限，為了運(yùn)行復(fù)雜的識(shí)別程序，必須通過擴(kuò)展必要的存儲(chǔ)芯片來完成系統(tǒng)的功能。在本系統(tǒng)中我們采用SPBA01B 和W29C040 來對(duì)SPCE061A 進(jìn)行Memory 擴(kuò)展。
5.2 語音提示單元
本系統(tǒng)主要由語音識(shí)別電路和語音提示電路來完成人機(jī)交互，其中語音提示電路的電路原理圖如圖4 所示。
圖4 語音提示電路
數(shù)碼語音芯片選用的是單片語音錄放集成電路ISD25120,它具有抗斷電、音質(zhì)好、使用方便、無需專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。錄音時(shí)間為120s,能重復(fù)錄放達(dá)10 萬次。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，省去了A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器。每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè)存儲(chǔ)單元中， 因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲。
SPCE061A的IOA11~IOA15 與ISD25120 的地址線相連，用以設(shè)置語音段的起始地址。IOB11 和IOB13 用以控制錄放音狀態(tài)。IOB12 連接一按鍵，供錄放音測(cè)試時(shí)使用。ANA IN 與ANA OUT 是模擬信號(hào)的輸入端和輸出端，它們之間連接耦合電容，通常取值為0.22~1uF。
語音信號(hào)由SP+ 和SP- 端經(jīng)耦合器耦合到電話線或由揚(yáng)聲器直接播放。錄音時(shí)，單片機(jī)通過口線設(shè)置語音段的起始地址，再使端PD 端和P/ R 端和CE 為低電平啟動(dòng)錄音。結(jié)束時(shí)，單片機(jī)又讓CE 端回到高電平，即完成一段語音的錄制。放音時(shí)，根據(jù)需要播放的語音內(nèi)容，找到相應(yīng)的語音段起始地址，并通過口線送出。再將P/ R端設(shè)為高電平， PD 端設(shè)為低電平，并讓CE 端產(chǎn)生一負(fù)脈沖啟動(dòng)放音，這時(shí)單片機(jī)只需等待ISD25120 的信息結(jié)束信號(hào)，即低電平EOM 的產(chǎn)生。結(jié)束信號(hào)為一負(fù)脈沖，在負(fù)脈沖的上升沿， 標(biāo)志著該段語音播放結(jié)束。
6 軟件設(shè)計(jì)
6.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
軟件的設(shè)計(jì)不僅要考慮到各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能，而且要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理和協(xié)調(diào)。在此基礎(chǔ)之上，才能夠從整個(gè)系統(tǒng)的角度全面完善地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需要的各項(xiàng)功能。本系統(tǒng)的軟件主要包括一個(gè)主程序和四個(gè)子程序， 其總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。
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