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SPCE061A在語音遙控器中的應(yīng)用
凌陽科技公司的最新產(chǎn)品SPCE061A，不但具有微控制器的功能，還具有DSP運(yùn)算功能，可以用來進(jìn)行數(shù)字語音（音樂）信號(hào)處理。根據(jù)此特點(diǎn)，我們設(shè)計(jì)了一款語音遙控器，她可以語音識(shí)別常用電臺(tái)及控制命令，如“開機(jī)”、“關(guān)機(jī)”、“頻道增加”、(范文先生網(wǎng)www.gymyzhishaji.com收集整理)“頻道減少”等遙控功能命令及“中央一臺(tái)”、“北京二臺(tái)”等電臺(tái)命令功能，對于這些電臺(tái)，用戶可以“直呼其名”切換到相應(yīng)電臺(tái)，不用每次搜索而煩惱；也方便用戶在晚上光線較暗的情況下的使用；更是視力較差、盲人的福音。
我們還加入了溫度采集、語音報(bào)溫的功能，通過按鍵控制，她采集當(dāng)前溫度，并用優(yōu)美的聲音播報(bào)“當(dāng)前溫度是xx攝氏度”。
在不增加成本的情況下，給語音遙控器加入了萬年歷計(jì)算、語音報(bào)時(shí)功能，通過按鍵，她會(huì)播報(bào)“xxxx年xx月xx日”或“上午（下午、晚上）x點(diǎn)x分”。
1 系統(tǒng)組成
目前所設(shè)計(jì)的空調(diào)語音遙控器，主要由鍵盤輸入、MIC輸入、溫度采集、語音輸出、紅外發(fā)射電路組成。按鍵用來完成按鍵遙控功能------保留按鍵功能、語音報(bào)溫、報(bào)時(shí)； SPCE061A有一路專用于語音信號(hào)采集的A/D轉(zhuǎn)換電路（MIC輸入），可以用來進(jìn)行語音識(shí)別、錄音等的語音信號(hào)輸入，本遙控器用來采集語音信號(hào)，進(jìn)行語音識(shí)別；SPCE061A有7路A/D，選其中1路進(jìn)行溫度采集，由按鍵控制溫度播報(bào)；SPCE061A有豐富的時(shí)基信號(hào)，采用2Hz進(jìn)行計(jì)數(shù)，并進(jìn)行萬年歷計(jì)算，由按鍵控制播報(bào)時(shí)間。系統(tǒng)組成如圖1所示。
2 硬件組成
硬件電路如圖2所示：
共設(shè)計(jì)了13個(gè)按鍵，采用4×4的行列式鍵盤輸入，IOA0---IOA3設(shè)置成輸入口，IOA8---IOA11設(shè)置成輸出口,預(yù)留3個(gè)按鍵作為備用。
語音識(shí)別的硬件電路比較簡單，MIC選用駐極體話筒，駐極體話筒具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、無方向性、頻率響應(yīng)寬、保真度好等優(yōu)點(diǎn)。駐極體話筒的偏壓由SPCE500A的VMIC腳提供。
SPCE061A提供雙通道10位D/A輸出AUD1、AUD2，其中每個(gè)DAC通道的輸出能力為3mA，用于輸出語音信號(hào)，考慮功耗問題，采用單通道AUD1輸出。
利用SPCE061A的IOB8輸出的PWM信號(hào)（IOB8、IOB9口的特殊功能）可以作為紅外載波信號(hào),載波頻率由可編程定時(shí)器TimerA（或TimerB）的溢出頻率決定。本遙控器用IOB8產(chǎn)生紅外載波信號(hào)。
溫度傳感器采用普通負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，熱敏電阻靈敏度高、價(jià)格便宜。('nSP(tm)內(nèi)核是一個(gè)通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可形成各種不同系列派生產(chǎn)品，以適合不同的應(yīng)用場合。這樣做無疑會(huì)使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本。
3 軟件設(shè)計(jì)
軟件采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，程序模塊包括初始化、鍵盤掃描、溫度采集、溫度播報(bào)、萬年歷時(shí)間計(jì)算、萬年歷播報(bào)、紅外發(fā)射、語音識(shí)別、語音播放模塊等，程序流程見圖3所示：
圖3 流程圖
系統(tǒng)初始化包括系統(tǒng)時(shí)鐘、IO口、萬年歷初始值、中斷（打開按鍵喚醒和2Hz中斷），然后掃描按鍵，有按鍵進(jìn)行相應(yīng)處理，無按鍵進(jìn)入睡眠，萬年歷計(jì)算在2Hz中斷服務(wù)程序中進(jìn)行。
語音播放采用凌陽科技公司提供的音頻編碼算法，先在PC機(jī)上錄好提示語音文件（WAV文件），并經(jīng)凌陽公司提供的壓縮工具壓縮處理成二進(jìn)制文件加載到用戶程序，編譯鏈接后存儲(chǔ)到單片機(jī)FLASH中，播放時(shí)再解壓縮送D/A還原出語音。用于u'nSPTM內(nèi)核的SPCE系列芯片，凌陽科技公司提供三種不同壓縮率的算法，下表是各種壓縮算法名稱及編碼率類型。
壓縮算法名稱語音壓縮編碼率類型
SACM_A2000 16KBits/s、20KBits/s、24KBits/s SACM_S480 4.8KBits/s、7.2KBits/s SACM_S240 2.4KBits/s這三種壓縮算法的區(qū)別在于壓縮率不同、音質(zhì)也不同。SACM_A2000壓縮率相對較小，音質(zhì)較好，相應(yīng)的資源占用較多。SACM_S240的壓縮率最大，音質(zhì)相對較差。SACM_S480介于這兩者之間。每種算法都有完整的庫函數(shù)供程序調(diào)用，軟件編寫非常方便。本語音遙控器采用SACM_S480算法。
語音識(shí)別分為特定發(fā)音人識(shí)別（Speaker Dependent）和非特定發(fā)音人識(shí)別（Speaker Independent）兩種方式。
特定發(fā)音人識(shí)別是指語音樣板由單個(gè)人訓(xùn)練，對訓(xùn)練人的語音命令識(shí)別準(zhǔn)確率較高，而其他人的語音命令識(shí)別準(zhǔn)確率較低或不識(shí)別。非特定發(fā)音人識(shí)別是指語音樣板由不同年齡、不同性別、不同口音的人進(jìn)行訓(xùn)練，可以識(shí)別一群人的命令。語音樣板的提取非常重要。語音遙控器就是采用非特定發(fā)音人識(shí)別方式。
語音識(shí)別分為語音樣板訓(xùn)練和語音識(shí)別兩個(gè)過程。我們將標(biāo)準(zhǔn)模式的存儲(chǔ)空間稱之為“詞庫”，而把標(biāo)準(zhǔn)模式稱之為“樣板”。所謂語音樣板訓(xùn)練，就是將待識(shí)別的命令進(jìn)行頻譜分析，提取特征參數(shù)作為識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)模式。語音識(shí)別的過程就是提取語音命令的特征參數(shù)，與詞庫中的樣板比較，取相似度最好的樣板命令序號(hào)作為識(shí)別結(jié)果。凌陽科技公司提供語音樣板訓(xùn)練工具和語音識(shí)別庫函數(shù)，每次可以識(shí)別30條語音命令，命令較多的話可以分多組進(jìn)行，語音識(shí)別流程見圖4所示：
上面介紹了采用SPCE061A來完成紅外遙控、語音識(shí)別、語音報(bào)溫、報(bào)時(shí)等綜合功能的語音遙控器，系統(tǒng)只用了單顆芯片來完成語音處理和控制功能，與專用的語音處理芯片相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，并且凌陽科技公司提供了豐富的C函數(shù)庫和語音處理函數(shù)庫，供用戶調(diào)用，縮短了開發(fā)周期。本品稍作改動(dòng)，就可用來控制空調(diào)機(jī)、錄像機(jī)等電器；利用SPCE061A的語音處理優(yōu)勢可組成語音應(yīng)答系統(tǒng)、語音合成系統(tǒng)、互動(dòng)式玩具等，具有廣闊的市場前景。
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