王霞英

（山西工程職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030000）

1 概述

語音識(shí)別是語音信號(hào)處理的關(guān)鍵因素，它涉及面廣且學(xué)科交叉性強(qiáng)，語音識(shí)別首先需要將輸入的模擬語音信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)其進(jìn)行編碼，使存儲(chǔ)或傳輸時(shí)的數(shù)碼率比存儲(chǔ)或傳輸原語音信號(hào)大幅度降低，且把連續(xù)的語音信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，信號(hào)傳輸過程中，容錯(cuò)率和抗干擾能力增強(qiáng)。通過研究者的不斷努力，現(xiàn)在嵌入式非特定人語音識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別精度已經(jīng)達(dá)到98%以上，而對(duì)特定人語音識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別精度就更高了[1]。

隨著語音識(shí)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(shí)用價(jià)值的語音識(shí)別芯片，使語音識(shí)別在工業(yè)、軍事、交通、醫(yī)學(xué)、民用等諸方面有著廣泛的應(yīng)用。在此社會(huì)背景下，人們對(duì)語音識(shí)別技術(shù)的實(shí)際需求愈發(fā)迫切，這極大地促進(jìn)了語音識(shí)別技術(shù)的不斷深入和發(fā)展，使語音識(shí)別系統(tǒng)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱?，從而不斷出現(xiàn)利用現(xiàn)語音識(shí)別技術(shù)的產(chǎn)品[2]。

本論文的主要內(nèi)容：

（1）本論文的設(shè)計(jì)分為軟件設(shè)計(jì)（重點(diǎn)語音識(shí)別算法）和硬件設(shè)計(jì)；闡述了語音識(shí)別原理、語音信號(hào)處理及SPCE061A 單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)。

（2）硬件設(shè)計(jì)主要包括三部分：SPCE061A 單片機(jī)的外圍電路設(shè)計(jì)、小車驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)及小車車體。

（3）在硬件系統(tǒng)搭建完成后，軟件設(shè)計(jì)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(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)語音控制功能控制智能小車系統(tǒng)。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

SPCE061A 電路板、驅(qū)動(dòng)板和小車車體是系統(tǒng)組成的三個(gè)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(hào)功率放大。小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由兩個(gè)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)和停止三種狀態(tài)切換運(yùn)行的，驅(qū)動(dòng)板部分采用四個(gè)輸入、輸出分為兩組分別控制上述兩電機(jī)。

圖1 系統(tǒng)組成框圖

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

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(zhuǎn)換魏3.3V 穩(wěn)壓直流，給主控芯片供電，同時(shí)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(fù)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(nèi)置2 路10 位DAC，實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換，如圖3-4 所示。

圖3 音頻輸出電路

2.2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

圖4 音頻輸入電路

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過控制繼電器，間接控制電機(jī)。后輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，該部分電路采用全橋設(shè)計(jì)，控制小車直線方向的前進(jìn)和后退，電路設(shè)計(jì)如圖5 所示：橋臂是由Q1、Q2、Q3、Q4 四個(gè)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(dǎo)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(gè)橋臂的通與斷控制后輪電機(jī)正反轉(zhuǎn)和停止實(shí)現(xiàn)進(jìn)控制小車的前進(jìn)和后退。

圖5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 整體設(shè)計(jì)

語音遙控小車系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括數(shù)值初始化部分、訓(xùn)練部分、語音識(shí)別處理部分和重訓(xùn)操作，如圖6 所示。本論文將重點(diǎn)介紹語音識(shí)別處理的程序?qū)崿F(xiàn)。

圖6 設(shè)計(jì)流程圖

3.2 語音識(shí)別設(shè)計(jì)

語音識(shí)別流程如圖6 所示：該部分獲取辨識(shí)器的結(jié)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(huì)返回識(shí)別結(jié)果的ID 號(hào)。ID 號(hào)對(duì)應(yīng)的內(nèi)容為名稱或者不同的動(dòng)作指令，若ID 號(hào)對(duì)應(yīng)名稱，則運(yùn)動(dòng)結(jié)束，進(jìn)入等待狀態(tài)，等待下一次的語音觸發(fā)；如果ID 號(hào)對(duì)應(yīng)動(dòng)作指令，則語音告知將要執(zhí)行的動(dòng)作，并執(zhí)行該動(dòng)作。

結(jié)束語

圖7 語音識(shí)別設(shè)計(jì)

本論文運(yùn)用語音處理技術(shù)，重點(diǎn)從硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)兩方面進(jìn)行闡述。硬件電路設(shè)計(jì)采用SPCE061A 單片機(jī)為核心器件，外圍電路設(shè)計(jì)包含語音輸入、功放輸出和驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要是依據(jù)語音識(shí)別及處理的技術(shù)理論，使用語音識(shí)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(shí)調(diào)用SPCE061A 單片機(jī)提供的語音播放API 函數(shù)，實(shí)現(xiàn)語音應(yīng)答的功能，最終實(shí)現(xiàn)小車系統(tǒng)的語音智能控制。