王霞英
(山西工程職業(yè)學院,山西 太原 030000)
語音識別是語音信號處理的關鍵因素,它涉及面廣且學科交叉性強,語音識別首先需要將輸入的模擬語音信號轉化為相應的數(shù)字信號,再對其進行編碼,使存儲或傳輸時的數(shù)碼率比存儲或傳輸原語音信號大幅度降低,且把連續(xù)的語音信號變成數(shù)字信號,信號傳輸過程中,容錯率和抗干擾能力增強。通過研究者的不斷努力,現(xiàn)在嵌入式非特定人語音識別系統(tǒng)識別精度已經(jīng)達到98%以上,而對特定人語音識別系統(tǒng)的識別精度就更高了[1]。
隨著語音識別算法、集成電路不斷地深入研究技和發(fā)展,出現(xiàn)了各種具有實用價值的語音識別芯片,使語音識別在工業(yè)、軍事、交通、醫(yī)學、民用等諸方面有著廣泛的應用。在此社會背景下,人們對語音識別技術的實際需求愈發(fā)迫切,這極大地促進了語音識別技術的不斷深入和發(fā)展,使語音識別系統(tǒng)從實驗室走向實用,從而不斷出現(xiàn)利用現(xiàn)語音識別技術的產(chǎn)品[2]。
本論文的主要內容:
(1)本論文的設計分為軟件設計(重點語音識別算法)和硬件設計;闡述了語音識別原理、語音信號處理及SPCE061A 單片機電路的設計。
(2)硬件設計主要包括三部分:SPCE061A 單片機的外圍電路設計、小車驅動控制電路的設計及小車車體。
(3)在硬件系統(tǒng)搭建完成后,軟件設計的開發(fā)環(huán)境采用凌陽公司的集成開發(fā)環(huán)境?′nSP IDE,通過軟件的編譯、鏈接、下載與仿真調試,最終實現(xiàn)語音控制功能控制智能小車系統(tǒng)。
SPCE061A 電路板、驅動板和小車車體是系統(tǒng)組成的三個要素,如圖1 所示。SPCE061A 電路板包括按鍵輸入KEY、語音輸入MIC_IN、語音信號功率放大。小車的運動狀態(tài)是由兩個電機的正、反轉和停止三種狀態(tài)切換運行的,驅動板部分采用四個輸入、輸出分為兩組分別控制上述兩電機。
圖1 系統(tǒng)組成框圖
2.2.1 主控芯片及其外圍電路
主控芯片SPCE061A 及其外圍電路如圖2。電池組輸出4.5V直流電壓,通過降壓后轉換魏3.3V 穩(wěn)壓直流,給主控芯片供電,同時也給系統(tǒng)的其他部分供電。主控芯片的外圍電路包括晶振輸入、鎖相環(huán)電路、復位電路等外圍電路。
圖2 主控芯片及其外圍電路
2.2.2 音頻輸入輸出電路
音頻包括音頻輸出、輸入兩部分,通過SPCE061A 內置2 路10 位DAC,實現(xiàn)語音信號的數(shù)模轉換,如圖3-4 所示。
圖3 音頻輸出電路
2.2.3 電機驅動電路
圖4 音頻輸入電路
電機驅動電路通過控制繼電器,間接控制電機。后輪驅動實現(xiàn)動力驅動,該部分電路采用全橋設計,控制小車直線方向的前進和后退,電路設計如圖5 所示:橋臂是由Q1、Q2、Q3、Q4 四個三極管組成,其中Q1 和Q4 組成一組,Q2 和Q3 組成另外一組,Q5 控制Q2、Q3 的通斷,Q6 控制Q1 和Q4 的導斷,而由主控芯片的輸入、輸出IOB8 和IOB9 控制Q5、Q6,通過控制四個橋臂的通與斷控制后輪電機正反轉和停止實現(xiàn)進控制小車的前進和后退。
圖5 電機驅動電路
語音遙控小車系統(tǒng)軟件設計包括數(shù)值初始化部分、訓練部分、語音識別處理部分和重訓操作,如圖6 所示。本論文將重點介紹語音識別處理的程序實現(xiàn)。
圖6 設計流程圖
語音識別流程如圖6 所示:該部分獲取辨識器的結果,首先通過程序判斷是否有語音觸發(fā),如果有語音觸發(fā)就會返回識別結果的ID 號。ID 號對應的內容為名稱或者不同的動作指令,若ID 號對應名稱,則運動結束,進入等待狀態(tài),等待下一次的語音觸發(fā);如果ID 號對應動作指令,則語音告知將要執(zhí)行的動作,并執(zhí)行該動作。
圖7 語音識別設計
本論文運用語音處理技術,重點從硬件設計和軟件實現(xiàn)兩方面進行闡述。硬件電路設計采用SPCE061A 單片機為核心器件,外圍電路設計包含語音輸入、功放輸出和驅動控制電路的設計。軟件設計主要是依據(jù)語音識別及處理的技術理論,使用語音識別算法,在集成開發(fā)環(huán)境μ′nSP IDE 下使用C語言編寫軟件程序,同時調用SPCE061A 單片機提供的語音播放API 函數(shù),實現(xiàn)語音應答的功能,最終實現(xiàn)小車系統(tǒng)的語音智能控制。