王霞英

（山西工程職業(yè)學院，山西 太原 030000）

1 概述

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)。

2 硬件設計

2.1 系統(tǒng)設計方案

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 系統(tǒng)硬件設計

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

3 軟件設計

3.1 整體設計

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

3.2 語音識別設計

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。

結束語

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。