可切换到该节目，这样将使得电视更显得人性化。再如计算器的按 键输入完全可以通过语音控制，语音控制机器人，语音输入数字账号 号码等。同时对数值结果的显示输出是必不可少的，虽然电子显示系 统得到了广泛的应用,但是数值显示需要人眼观测，不能让人以最快 的反应速度感知数值结果,难以满足日益复杂的生产需要,例如刷卡 消费时消费金额易输错，且输错后进行账单核对时比较麻烦，甚至检 查不出，会造成比较严重的后果，而利用人耳对声音的敏感性， 通过语音输出则可完全消除这种弊端。语音识别本质上是种多维模 式识别系统，通过语音输入预处理特征提取训练语音模型库 识别模式匹配后处理流程，我们将设计出分别以凌阳单 片机的智能语音识别计算器。为了提高广大单片机爱好者学习单片机 的兴趣，凌阳科技大学计划教育推广中心推出了应用作 为主控制器，外加电机驱动电路显示制作的语音识别计算器。该计算 器采用特定人语音识别对计算器进行控制，可以完成向数值输入加 减乘除清除归等功能。该语音识别计算器可以大大提高在校学生 学习单片机的兴趣。 设计要求 利用单片机单片机彩屏，要求语音识别计算 器具有下述功能 通过语音命令对其进行数值输入。 完成语音所给数值进行计算。 简单的加减乘除功能。 彩屏显示功能。 技术要求 要求语音识别计算器可以识别条命令。 要求语音识别计算器具有彩屏显示功能。 方案概述 语音识别计算器可以充分发挥学生的创新能力，增加学生的动手实践 能力，增加学生学习单片机的兴趣爱好。本方案以单片 机为核心，以单片机驱动彩屏模块作为显示模块，组成具有语音 识别能力，根据识别的语音完成数值计算，这也是智能计算器的个 方面。 硬件框图 系统以为核心，结合单片机驱动彩屏显示模块，如下 图所示。 凌阳语音识别功能框图 凌 阳 单 片 机 语 音 识 别 喇叭播放 单 片 机 驱 动 彩 屏 彩 屏 显 示 串口通信发送语音识别结果 模组特性简介 特性简介 是凌阳科技研发生产的性价比很高的款十六位单片机， 使用它可以非常方便灵活的实现语音的录放系统，该芯片拥有路 位精度的，其中路为音频转换通道，并且内置有自动增益 电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。两路精度的 ，只需要外接功放即可完成语音的播放。另外凌 阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的套指令系统和集成开 发环境。在此环境中，支持标准语言，可以实现语言与凌阳汇 编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函 数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便 的条件 片内还集成了个在线仿真电路接口，使得对该 芯片的编程仿真都变得非常方便，而接口不占用芯片上的硬 件资源，结合凌阳科技提供的集成开发环境用户可以利 名称 第二组第三组第四组第组 下 组 下 组 下 组 等 于 清 除 下 组 用它对芯片进行真实的仿真而程序的下载烧写也是通过该接口 进行下载。 下图为单片机的内部结构框图 芯片特性简介 性能简介 位微处理器 工作电压为，为 时钟 内置字 内置字 可编程音频处理 晶体振荡器 系统处于备用状态下时钟处于停止状态，耗电仅为 个位可编程定时器计数器可自动预置初始计数值 个位数模转换电路等，采用电池供电，方便学 生随身携带,使学生在掌握软件的同时，熟悉单片机硬件的设计制 作，锻炼学生的动手能力，也为单片机学习者和开发者创造了个良 好的学习条件和开发新产品的机会,板上有调试器接口 接口以及下载线接口，分别可接凌阳科技的在线调试 器简易下载线，配合，可方便地在板上实现程序的下载 在线仿真调试。 板上的主要功能模块如下 单片机最小系统外围电路模块 电源输入模块 音频电路包含输入音频功放输出模块 按键模块 端口接口模块 调试下载接口模块 下图为板的实物图 单片机驱动彩屏模组简介 主要功能 通过语音命令对其进行数字输入和控制 可以实现加减乘除运算 可以和单片机串口通信 单片机接收数字并彩屏显示 计算器实物图 注意事项 在安装电池时注意正负极，由于个模块耗电量大，电池不足够驱动 功率是可外加电源。 系统总体方案介绍 用板来作为语音识别模块，使用了资源作为串口通信， 另外使用了扬声器。如图所示 系统主要由板与单片机驱动彩屏电路构成。板作为整个系 统的主控板。在主控板板的控制下完成各个功能。实现了特定人 语音识别的功能，通过命令来控制计算器，使计算器智能化 系统的硬件设计 周边模块 最小系统 最小系统当中，包括芯片外围的基本模块， 有晶振输入模块锁相 环外围电路复位电路指示灯等，如下 图所示。 本系统，有关单片机的最小系统的各个模块都做在板 当中，读者可以查阅板的电路 原理图。 电源模块 的内核供电为，而端口可接也可以接， 所以在电源模块板上中有 个端口电平选择跳线，如图中的，下图为板上的电源模块图。 由于本系统需要的端口高电平为，所以图图当中的跳线 需要跳到和上。 放音模块 交通灯换向时有语音提示。放音利用的是内部的， 电路如图所示。图中的 是凌阳公司的产品。和相比，还是比较有优势的， 比如工作电压需在以上， 而仅需两颗电池即可工作输出功率 以下，约。其他特 性请参考的数据手册。 计算器硬件驱动电路 计算器硬件原理图如图所示 计算器显示模板驱动电路，以口和口驱动控制彩屏，彩 屏电源需要,采用稳压管实现转电源。 所用语音算法介绍 语音识别算法简介 语音识别概述 根据对说话人的依赖程度，分为 特定人语音识别只能辨认特定使用者的语音，训练使用 非特定人语音识别可辨认任何人的语音，无须训练 根据对说话方式的要求，分为 孤立词识别每次只能识别单个词汇 连续语音识别用者以正常语速说话，即可识别其中的语句 语音识别原理 语音识别原理参看下图 实现语音识别的步骤 实现语音识别的步骤，分为训练部分与识别部分，以及在 训练识别过程中中断的情况， 参考下图 语音识别介绍 初始化识别器 语音训练 清除内存 暂停识别，但不释放中断等资源 恢复被暂停的识别 获得识别结果的可信度，返回值从到，数值越大表示输入 语音与特征模型的匹配度越高。 开启状态监测功能。开启该功能后，和将发出每 电平变化次的方波。 关闭状态监测功能。 使用函数库时，会自动创建个的数组 ，可以把条训练命令的特征模 型数据导出到这个数组中。 可以把数组中的数据导入为条语音命的特征模型。 配合与 函数使用，此数组的作用相当于个暂时的存储区。 凌阳音频概述 我们所说的音频是指频率在的声音信号，分为 波形声音语音和音乐三种，其中波形声音就是自然界中所有的声音， 是声音数字化的基础。语音也可以表示为波形声音，但波形声音表示 不出语言语音学的内涵。语音是对讲话声音的次抽象，是语言的 载体，是人类社会特有的种信息系统，是社会交际工具的符号。音 乐与语音相对更规范些，是符号化了的声音。但音乐不能对所有的 声音进行符号化。为了让数字计算机更加便利处理音频信号，需要将 模拟的连续的声音波形数字化离散化，该过程主要包括采样 和量化两个方面。数字音频的质量取决于采样频率和量化位数这两 个重要参数。此外，声道的数目相应的音频设备也是影响音频质量 的原因。 语音处理技术是建立在语言学和数字信号处理基础之上的综合 学科，其过程大致可以分为采样输入编码处理存储解码 中国矿业大学大学生实践创新训练计划 基 于 嵌 入 式 应 用 的 数 字 语 音 识 别 技 术 的 研 究 项目级别校级 指导教师殷春浩 项目主持人张浩吴松印魏江磊汪亚琦 目录 引言 设计要求 方案概述 模组特性简介 特性简介 芯片特性简介 精简开发板 单片机驱动彩屏模组简介 彩屏驱动电路图 主要功能 计算器实物图 注意事项 系统的硬件设计 周边模块 最小系统 电源模块 放音模块 彩屏驱动电路 所用语音算法介绍 语音识别算法简介 语音识别概述 语音识别原理 实现语音识别的步骤 语音识别介绍 凌阳音频概述 凌阳音频压缩算法的编码标准 压缩分类 凌阳常用的音频形式和压缩算法 凌阳语音的播放录制合成和辨识 常用的应用程序接口的功能介绍及应用 系统软件设计 擦除模块 位操作模块 语音播放函数 带权位数值结果播报函数模块 单片机驱动彩屏显示模块 应用方案的验证步骤 结语 经费使用情况 参考文献 附录源代码 摘要 在现代社会语音识别这个词语已经不再新鲜，基于语音识别的计算器 可让我们的计算省去手工输入麻烦。以单片机控制的语 音识别模块，由于同时可分辨出最多命令为条，作为语 音识别计算器需要识别加减乘除等命令远远超过条，故采用分 组命令形式，将作为第组，作为第二组， 清除等于作为第三组，加减乘除作为第四组，同时每 组加上下组命令用于切换语音识别当前所在的组。初始化时训 练特定人的语音，将其语音特征值存储至的，训练 完毕后进入识别模式根据当前组的不同将，检测到语音输入通过对比 特征值获取识别结果，并将识别结果用串口传送至单片机彩屏显 示模块，如果识别到下组时，重新将下组的个语音 特征值装载到当前内存继续识别。识别到等于命令时计算出结果， 并依照数值权位准确播报当前结果。 关键词凌阳单片机特定人语音识别语音识别计算器 , , , , , , 引言 在农业金融业商业和工业自动化生产领域中,嵌入式技术得到了 广泛应用和发展，电子技术极大地改变了人们的生活工作方式。但 是，人类的探索不会就此止步，对数据的获取普遍都是人工操作输入， 特