陳俊　張劍　葉浩邦　韓博文　陳杏

摘要：民用航空地空通信是民航通信系統(tǒng)中重要技術(shù)，針對地空通信可靠性問題，設(shè)計了一種語音回放文字轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，以STC89C516單片機為主控核心，采用ISD4004語音芯片實現(xiàn)語音錄放，通過LD3320芯片根據(jù)關(guān)鍵詞播放相應(yīng)的語句，實現(xiàn)語音的錄制、選擇播放以及文字顯示功能。

關(guān)鍵詞：地空通信;語音回放;語音識別

Design of Speech Recognition and Playback System for Radiotelephony Communication of Civil Aviation

Chen?JunZhang?JianYe?Haobang?Han?bowen?Chen?Xing

School?of?Air?Transportation，Shanghai?University?of?Engineering?ScienceShanghai?201620

Abstract：Radiotelephonycommunication is an important technology in civil aviation communication system. Aiming at the communication quality problem caused by signal attenuation in radiotelephony communication， a speech playback and text conversion system is designed. STC89C516 single chip microcomputer is used as the main control core， ISD4004 voice chip realizesspeech recording and playback， LD3320 chipplays the corresponding speech record according to the keyword. The system realizes the functions of speech recording， selective playback and text display.

Key words：Radiotelephonycommunication;speech playback;speech recognition

近年來，我國民航事業(yè)發(fā)展迅速，航空流量的持續(xù)增大對空中安全管制有了更高的要求。地空通信通話伴有噪音及語音失真現(xiàn)象，飛行員在語音通信時也會難免存在口音問題，會影響飛行員與空中管制人員的正常交流，可能導(dǎo)致理解錯誤，另外在多語言環(huán)境以及飛行員承受巨大壓力下導(dǎo)致部分信息遺忘，這些都會制約著機組和管制人員的交流。

為方便機組人員理解查找，避免遺忘，實現(xiàn)更加可靠的與地空通信，本文設(shè)計了一種民航地空通信語音文字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計以STC89C516單片機為主控核心，采用ISD4004語音芯片實現(xiàn)語音錄放，通過按鍵控制啟動LD3320芯片根據(jù)關(guān)鍵詞選擇播放需要的語句，文字顯示部分采用9648液晶屏。系統(tǒng)模塊包括中斷按鍵模塊、語音信號識別模塊等。系統(tǒng)實現(xiàn)了語音的錄制、選擇播放以及文字顯示功能，該系統(tǒng)設(shè)計對于增強飛行員空中信息交流有一定幫助。

1系統(tǒng)方案設(shè)計

系統(tǒng)通過控制核心單片機STC89C516來控制各個模塊，總體框架如圖1所示。

本設(shè)計選用的STC89C516單片機采用8051內(nèi)核，工作頻率范圍在 0 到 35 MHz 之間，有 5 個可處理的中斷源，中斷源還可以對外部進行擴展ROM^[3]。ISD4004片采用直接模擬量存儲，不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮，開發(fā)應(yīng)用的外圍電路簡單^[1]。錄制時間長，可以達到16分鐘，并且采樣頻率層次豐富，可以從4.0、5.3、6.4到8.0kHz語音音質(zhì)高。LD3320芯片是基于非特定人語音識別專用芯片，可以識別多項候選識別句，每一個識別句可以為單詞、詞組以及短語，但長度有規(guī)定，不可以超過10個漢字或者79個字節(jié)的拼音串，本設(shè)計中LD3320接口采用串行方式^[2]，與外界模塊連接起來更方便。

系統(tǒng)主要有五個部分，語音輸入、控制處理、數(shù)據(jù)存儲、中斷按鍵和液晶顯示部分。語音輸入電路選用三極管對信號進行功放電路，可以提高信號的信噪比，使得語音信號經(jīng)過駐極體話筒的電信號質(zhì)量更好。語音輸入電路如圖2所示。LM386音頻功放電路加強語音輸入電路輸出的語音信號，加入功率放大電路便于驅(qū)動揚聲器，如圖3所示。按鍵電路采用四個按鍵的非編碼式鍵盤，分為錄音鍵、放音鍵、停止鍵以及啟動LD3320芯片定時識別的觸發(fā)按鍵。

2 軟件設(shè)計

該設(shè)計采用51單片機作為核心控制，語音芯片ISD4004實現(xiàn)語音錄放，芯片LD3320語音識別關(guān)鍵詞，選出關(guān)鍵句播放，文字顯示部分采用9648液晶屏。軟件調(diào)試部分采用Keil C51 ^[4]。圖4為主程序流程圖，圖5為LD3320定時識別流程圖。

錄音子程序中最關(guān)鍵部分就是是找出存放錄音子程序的地址，然后在存放地址的數(shù)組中找到對應(yīng)的首地址，并且向ISD4004芯片發(fā)送SETREC指令，ISD4004收到指令后，開始錄音。

LD3320是一種識別關(guān)鍵詞的芯片，識別過程是主控MCU對LD3320寄存器讀和寫的過程^[5]。本設(shè)計采用中斷模式對LD3320進行編程，MCU接收到外界的觸發(fā)啟動定時識別過程。語音識別的操作流程有四個步驟：首先就是要初始化每一個寄存器;接著對待識別的短語進行編號列表，列表規(guī)定每一個特定編號對應(yīng)一個識別語句;然后開始識別，打開中斷允許位，準(zhǔn)備中斷函數(shù);最后是響應(yīng)中斷，麥克風(fēng)采集到聲音后產(chǎn)生中斷信號，中斷程序?qū)拇嫫髦袛?shù)值進行分析比較，讀取寄存器數(shù)值，選出最可能的正確答案。

從錄音語句中選取關(guān)鍵詞，作為待識別的短語寫入列表，要實現(xiàn)對存儲在ISD芯片中語句的播放，在選擇放音程序時，要讀取程序存儲器中對應(yīng)內(nèi)容的地址，然后進一步處理。

本系統(tǒng)設(shè)計通過實體測試實現(xiàn)如下功能：

1. 駐極體話筒實現(xiàn)了對語音信息的處理，語音信號經(jīng)過功率放大電路后送入到芯片ISD4004中，并且存儲相應(yīng)的信息。
2. 主控核心單片機實現(xiàn)了對語音信息的處理，以及信息顯示。
3. 按鍵模塊實現(xiàn)了錄音、放音和暫停功能。

3 結(jié)論

本文針對目前民航地空通信系統(tǒng)中通信質(zhì)量問題，提出了一種語音文字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計，該系統(tǒng)以單片機STC89C516作為主控核心，語音芯片ISD4004實現(xiàn)語音錄放，LD3320芯片實現(xiàn)定時識別，并根據(jù)關(guān)鍵詞播放相應(yīng)的語句，文字顯示部分采用9648液晶屏。系統(tǒng)實現(xiàn)了語音的錄制、選擇播放以及文字顯示功能，該系統(tǒng)設(shè)計對于增強飛行員空中信息交流有一定幫助。但由于時間關(guān)系和水平有限，設(shè)計中存在一些缺陷和不足，有待于今后的進一步設(shè)計和改善。

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