徐國成

摘 要：本系統(tǒng)設計的智能家居系統(tǒng)，是基于LD3320語音識別芯片的非特定人識別的功能而設計的，實現(xiàn)語音控制設計了了兩級語音指令來控制，控制電位器打開與關閉，進而來控制與之相連的電器，實現(xiàn)用戶發(fā)出語音指令后精確控制電器開、關的功能，可以給我們的生活帶來極大的便利。

關鍵詞：語音識別;單片機

0 引言

語音處置和分辨技術始于1950年以后，經(jīng)過70年科研人員的不斷摸索和鉆研，已趨于成熟，從孤立、單一詞組的識別到非固定人、大詞匯量的連續(xù)語音識別甚至固定人的語音識別，一系列的創(chuàng)新使得人類與計算機之間的溝通橋梁增加了一個人類語音。近年來，作為直接有效的人與機器之間的交互方式，語音識別在工業(yè)制造過程、現(xiàn)代化居家生活和醫(yī)療衛(wèi)生體系等方面應用逐漸增加，在嵌入式系統(tǒng)領域中，具有很高研究價值及發(fā)展?jié)摿Α?/p>

讓機械理解聽懂人類的聲音，這是我們長期以來求之不得的事情。語音識別是一個復雜有深度的學科，涉及到多學科、多領域的研究分析，語音識別的發(fā)展與其他領域密不可分，依賴于眾多領域上的研究成果。語音識別技術就是讓機器通過分辨和聽懂人們的語言，把聲音信號轉(zhuǎn)換為對應的機械動作或者指令的一種高新技術。

語音識別系統(tǒng)的分類方式及依據(jù)是根據(jù)對說話人說話方式的要求，可以大致分為兩類，一類是：單個字（詞）語音識別系統(tǒng)，另一類是：多個字語音識別系統(tǒng)，以及多個詞組語音識別系統(tǒng)。深一步可以分為兩個方向：一是根據(jù)對說話人的關聯(lián)程度可以劃分為固定人和非固定人語音識別系統(tǒng);二是根據(jù)字詞數(shù)量的多少，可以分為小詞組系統(tǒng)、中等詞組系統(tǒng)、大詞組系統(tǒng)，以及無限詞組系統(tǒng)。不同的語音識別系統(tǒng)，每種系統(tǒng)的實現(xiàn)方式可能不一樣，單是所用的基礎處理方式大致都一樣。

1 系統(tǒng)方案設計

此次設計制作的語音控制系統(tǒng)，語音識別部分核心原件使用的LD3320芯片，控制系統(tǒng)的單片機用的是STC89C52單片機。通過主控單片機控制LD3320語音芯片內(nèi)部寄存器以此達到實現(xiàn)語音識別控制的效果。通過聲音采集器將聲音信息采集傳送到LD3320進行頻譜解析，解析后將獲取到的語音特點和自定義的識別詞組列表中的關鍵詞組進行對比匹配，找出關鍵詞組作為語音識別結果輸出給主控單片機，單片機根據(jù)不同的語音輸入情況改變P1端口的電頻實現(xiàn)對家用電器的智能控制。

2 硬件電路設計

2.1 控制模塊設計

系統(tǒng)主控單元采用是STC89C52型單片機。與其他單片機相比STC89C52具有較強的數(shù)據(jù)處理功能，且I/O口控制靈活。

2.2 語音識別模塊設計

采用LD3320 芯片作為語音識別芯片，該芯片之所以不需要接外部存儲設備，是因為它內(nèi)部已經(jīng)集成了大量的簡便算法，識別起來快速并且穩(wěn)定性很高，因此廣受設計者的使用，在完成非特定人的語音識別時，使用LD3320芯片就不需要使用者在使用前來錄取聲音作為標本，語音識別率波動性一直都較小，誤差率要比較低。

2.3語音識別原理

語音識別主要原理是：先分析語音特征，建立起合理的需要識別的語言模型，再將這些模型轉(zhuǎn)化為語音指令詞語列表，寫入LD3320芯片內(nèi)，然后通過聲音采集器獲取語音特征樣本，將采集到的聲音信號送入芯片內(nèi)部，然后芯片將收到的信息進行分析，提取特征，并根據(jù)它內(nèi)部的特殊算法和編輯好的關鍵詞列表一一匹配，將匹配結果一串口的形式發(fā)給單片機。

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 系統(tǒng)初始化

在開始識別之前，需要你對系統(tǒng)進行初始化操作。接通好電源后，給單片機提供電源，程序開始執(zhí)行，調(diào)用初始化函數(shù)對單片機進行初始化處理，然后指示燈是否正常量滅，以此來驗證單片機是否工作。緊接著對LD3320其進行初始化，再對串口進行初始化，設置語音模塊寄存器對其識別指令、ASR進行初始化操作。

3.2 指令設置

為降低其他音源影響，減小識別誤差，本系統(tǒng)使用兩級指令進行控制。在程序中定義多個維度的數(shù)組的寫入我們需要識別的關鍵詞，設置開始時的語音指令為“智能家居”，第二次語音指令為“開燈”、“關燈”，“開空調(diào)”、“關空調(diào)”、“開窗簾”、“關窗簾”、“開電視”、“關電視”等;所有的指令，都是以漢字拼音的方式添加數(shù)組中，作為識別關鍵字，例如添加“智能家居”命令，則寫入其漢字拼音“zhi neng jia ju”，漢字拼音之間需要用空格隔開。當語音模塊采集到語音指令“智能家居”時，提示燈閃爍一下，表示采集到聲音，然后接收到語音指令“開空調(diào)”時，空調(diào)自動打開，接收語音指令“關空調(diào)”時，空調(diào)自動關閉。

3.3 中斷處理

當語音模塊采集到音頻信號時，返回語音模塊內(nèi)部寄存器的識別狀態(tài)碼，進入到單片機中斷處理函數(shù)，開始執(zhí)行識別驗證，如果讀取到的識別狀態(tài)碼在寄存器中有相應的存儲值與其匹配，那么可以認為語音指令正確，將數(shù)據(jù)通過串口串口傳送給主控單片機，單片機接收到語音模塊的信號后控制相應的引腳進行高低電平輸出，進而控制燈泡量滅。

4 系統(tǒng)測試

4.1? 綜合調(diào)試

把硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行整合，對期間出現(xiàn)的故障進行排除，使兩者融合，實現(xiàn)完整的系統(tǒng)功能。選取了不同的人來進行測試，以此來驗證系統(tǒng)的對非特定人的語音識別效果，判定系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性，每個人都進行了20次測試，本語音識別對于非特定人的識別誤差率控制在10%以內(nèi)，識別正確率達到設計預期要求。

5 結論

本語音識別控制系統(tǒng)用的是價格較低廉LD3320語音識別芯片作為識別主要部件而設計、制作的。芯片LD3320擁有強大的非特定人語音識別能力，能夠?qū)崟r修改編寫識別詞組列表，使用者只需要把要識別的語音關鍵字的拼音，寫入到LD3320芯片就可以進行識別。某種意義上說做到了單個芯片的語音識別，大量的語音識別搜索引擎以及海量的語音記錄都被集成在芯片里面，內(nèi)部配置完整高效的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，用52級別的單片機采用并口連接的方式與LD3320相連，就可以實現(xiàn)語音識別功能。

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