【正文】 指令做出智能反應(yīng)，實現(xiàn)了預(yù)想中的功能。從 其他方面來說 ， 因 為 一些其他 用途設(shè)計使用的電子電路， 最后多少都可能會 和 其他 機械設(shè)備相交互， 因此 繼電器也 可以作為 電子設(shè)備和機械設(shè)備的接口。并且關(guān)鍵詞列表是可以任意編輯的 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 56 頁 所謂的非特定語音輸入指的就是針對不同音色音調(diào)的的人，不需要對其進行語音訓(xùn)練，即使不同年齡不同性別的人，只要說出同一個設(shè)定的詞語，它都可以識別。 LD3320 是一顆由 ICRouat 公司生產(chǎn)的基于非特定人語音識別 (SIASR， Speaker Independent Automatic Speech Recognition)技術(shù)的語音識別 /聲控芯片。 下圖是一個構(gòu)件圖，它可以用來說明本系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。 ： （ 1) 掌握語音識別的工作原理，使用語音識別芯片完成硬件設(shè)計； (2) 能實現(xiàn)語音控制開關(guān)的開啟和關(guān)閉； (3) 系統(tǒng)集成，焊接電路板，調(diào)試。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 56 頁 (5)智能玩具。個人數(shù)字助理的語音交互界面， PDA 的體積 非常小 ，人機界面 始終 是 它應(yīng)用和技術(shù)的 困難 之一 ，因為 PDA 上使用鍵盤 是特別麻煩的 ，因此，現(xiàn)在 通常使用 手寫體識別的 辦法錄入 和 搜索 信息。 而且 ，對汽車的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的操作 、以及車內(nèi)其他功能的操作 同樣 使用 語音 實現(xiàn)控制 。語音識別系統(tǒng)的核心 就是解碼器 ， 它的作用是 是對輸入的信號 ，根據(jù)聲學(xué)，語言模型 和 詞典 找出可以 以最大 幾率 輸出 這個 信號的詞串。發(fā)音詞典 在本質(zhì)上為聲學(xué)建模單元與語言模型建模單元間 提供了 映射。 （ 2）統(tǒng)計聲學(xué)模型。 不過 ， 與 真正意義上的完 全語音模糊參數(shù)的人機對話模式的 實現(xiàn)還差很多 ，這中間還有重大的技術(shù)領(lǐng)域需要突破，不過 ， 可以肯定的是伴隨著 語音識別，語音合成，信息綜合，網(wǎng)絡(luò)通信等 許多 技術(shù)的攻克和發(fā)展，人類這一 夢寐以求 的 夢想 的 一定會在不遠的將來實現(xiàn)，它的 前 景 是一片光明璀璨和無限美妙 ， 目前，主流的大詞匯量語音識別系統(tǒng)采用統(tǒng)計識別技術(shù)。 DARPA（ Defense Advanced Research Projects Agency） 這一個 10 年計劃是由 由美國國防遠景研究計劃局資助的， 它的重要意義是鼓勵 語言理解系統(tǒng)的 研發(fā) ；到了 80 年代，美國國防部遠景研 究計劃局 又一次出資贊助 一項為期 10 年的 DARPA 的項目 ， 它涵蓋了 噪聲下的語音識別和會話（口語）識別系統(tǒng)，識別任務(wù)設(shè)定為 “（ 1000 單詞）連續(xù)語音數(shù)據(jù)庫管理”；到了 90 年代，這一 DARPA 計劃仍然在持續(xù)進行中。 非 特定人連續(xù)語音識別 ， 在研究 方法 上也 產(chǎn)生了翻天覆地的變化 ， 也就是說 傳統(tǒng)的基于標(biāo)準(zhǔn)模板匹配的技術(shù)思路 轉(zhuǎn)變成 基于統(tǒng)計模板（ HMM）的技術(shù) 方法 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 56 頁 1952 年貝爾研究所 Davis 等人 研發(fā)出 了 全球 上第一個 可以 識別 10 個英文字母發(fā)音的實驗系統(tǒng)。當(dāng)分類 有錯誤 時 就能依據(jù) 語言模型、語法結(jié)構(gòu)、語義學(xué)進行 糾錯 ， 尤其 是一些同音字必須經(jīng)過 全文結(jié)構(gòu)才 可以肯定 詞義 ， 語言學(xué)理論 涵蓋 語義結(jié)構(gòu)、語法結(jié)構(gòu)、語言 的數(shù)學(xué)模型等 全方位 。聲學(xué)模型 是為了 是提供一種 快捷 的 辦法 計算語言的特征矢量序列 與 每個發(fā)音模板之間的距離。同時，還可以在很 多先驗知識的幫助下，提高識別的準(zhǔn)確率。語音信號識別 必不可缺 的一 步 就是特征參數(shù)提取。 語音識別的 大概 過程 依據(jù)在 實際中的 不同作用 ，語音識別系統(tǒng)可以分為：特定人與非特定人的識別、獨立詞與連續(xù)詞的識別、小詞匯量與大詞匯量以及無限詞匯量的識別。近二十年來，語音識別技術(shù) 取得革命性的進步 ，開始 走進我們生活的方方面面 。語音智能家居控制是智能家居中很重要的部課題主要研究內(nèi)容。智能語音家電控制系統(tǒng)實質(zhì)上就是一個替代傳統(tǒng)手動開關(guān)的受聲控制的電子開關(guān)。 畢業(yè)設(shè)計進度安排 : ─ ：查閱資料（參考文獻不少于 10 篇），進行方案論證，完成開題報告。 題 目 基于單片機的語音 控制開關(guān)設(shè)計 學(xué)生姓名 朱 楠 學(xué)號 1113024050 所在學(xué)院 物 理 與 電 信 工 程 學(xué) 院 專業(yè)班級 通 信 工 程 專 業(yè) 1102 班 指導(dǎo)教師 鄭 爭 兵 完成地點 物 理 與 電 信 工 程 學(xué) 院 實 驗 室 2020 年 6 月 03 日 畢業(yè)論文 ﹙ 設(shè)計 ﹚ 任務(wù)書 院 (系 ) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 通信 1102 學(xué)生姓名 朱楠 一、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚題目 基于單片機的語音控制開關(guān)設(shè)計 二、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚工作自 _2020 _年 _ 1__月 _10_日 起至 _2020__年 6 月 _ 10 日止 三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚進行地點 : 物理與電信工程學(xué)院實驗室 四、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚的內(nèi)容要求： 智能家居作為一個新生產(chǎn)業(yè)，目前處于一個導(dǎo)入期與成長期的臨界點，隨著智能家居市場推廣普及的進一步落實，培育起消費者的使用習(xí)慣，智能家居市場的消費潛力必然是巨大的，產(chǎn)業(yè)前景光明。完成不少于 3000 字的外文翻譯； ─ ：設(shè)計硬件電路，編寫相關(guān)軟件、完成電路仿真及樣機調(diào)試； ─ ：完善系統(tǒng)調(diào)試，撰寫論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計驗收等工作； ：整理資料，修改論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。此系統(tǒng)以 STC11L08XE和 LD3320語 音芯片為硬件核心 ,對語音芯片 LD3320的信息進行處理，并對開關(guān)進行控制，通過 LD3320外界的麥克風(fēng)采集聲音信號，再通過 LD3320語音芯片進行頻譜分析，在提取語音特征，之后和關(guān)鍵詞語列表中的關(guān)鍵詞進行對比匹配，最后找出得分最高的關(guān)鍵詞作為識別結(jié)果輸出給單片機，單片機進行處理后，再輸出信號來控制繼電器，再通過繼電器來控制開關(guān)工作，開關(guān)又可實現(xiàn)對電器的控制。 機器進行語音交流，讓機器明白 人類語言 ， 從而可以通過語音控制機器，是人類一直研究的課題 。人們預(yù)計，未來 10 年內(nèi)，語音識別技術(shù)將進入工業(yè)、家電、通信、汽車電子、醫(yī)療、家庭服務(wù)、消費電子產(chǎn)品等各 個領(lǐng)域。 但是任何一個 語音識別系統(tǒng)， 它的理論基礎(chǔ) 和處理 步驟 都 基本一致 。提取的特征參數(shù) 需要達到 以下要求： （ 1）提取的特征參數(shù) 可以很好的表現(xiàn)出它自身的特征 ， 比較容易區(qū)分 ； （ 2）各階參數(shù)之間有 都有各自 良好的 區(qū)分特征 ； 特征參數(shù)要計算方便， 使用效率高的算法 ， 是語音有所保證 。 （ 1） 語音特征提?。?是為了 從語音波形中 得到 隨時間變化的語音特征序列； （ 2）聲學(xué)模型與模式匹配（識別算法）：聲學(xué)模型 一般情況下 將獲 得 的語音特征通過學(xué)習(xí)算法 獲取 。聲學(xué)模板的設(shè)計和語言發(fā)音特點密切相關(guān)，聲學(xué)模型單元大?。ㄗ职l(fā)音模型、半音節(jié)模型、因素模型）對語音訓(xùn)練數(shù)據(jù)量 的多少 、系統(tǒng)識別率， 包括 靈活 性都會產(chǎn)生很大的作用 。 現(xiàn)在相對成功的語言模型 一般使用 統(tǒng)計語法的語言模型 和 基于規(guī)則法結(jié)構(gòu)命令語言模型。 1960 年英國的 Denes 等人 研發(fā)出 了 人類 第一個計算機語音識別系統(tǒng)。此外，再次提出了將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入語音識別問題的技術(shù) 方法 。其研究重點已轉(zhuǎn)向識別裝置中的自然語言處理部分，識別任務(wù)設(shè)定為“航空旅行信息檢索”。 典型的 基于在 計模式識別方法的語音識別系統(tǒng)由以下幾個基本模塊所構(gòu)成： （ 1）信號處理及特征提取模塊。典型系統(tǒng)多采用基于一階隱馬爾科夫模型進行建模。 （ 4）語言模型。 (1)電話通信的語音撥號。 (3)工業(yè)控制及醫(yī)療領(lǐng)域。 不過 ， 用戶依然感覺這些辦法很麻煩 。 我們可以使用 語音識別技術(shù) 和 智能娃娃 交流 ， 也能使用 語音對玩具發(fā)出 指令 ，讓 它去做 一 點可行 的任務(wù)， 也能生產(chǎn)出可以帶有 語音鎖功能的電子看門狗，智能玩具有 不可估量的市場價值 ， 它的 關(guān)鍵 之處就是要減少 語音芯片的價格。 ： （ 1）具有語音控制功能； （ 2）完成接口電路的設(shè)計，完成控制程序的編寫； （ 3） 設(shè)計硬件電路，編寫相關(guān)軟件、完成電路仿真及樣機調(diào)試。 電 源復(fù) 位 電 路時 鐘 電 路開 關(guān) 電 路語 音 識 別 芯聲 音 轉(zhuǎn) 化為 電 信 信息 號 的 裝置單片機 圖 整體系統(tǒng)框圖 現(xiàn)在市面上單片機的種類比較多，每種單片機都有自己的優(yōu)缺點， STC 系列單片機是由深圳宏晶科技公司研發(fā)的增強型內(nèi)核單片機，相對于傳統(tǒng)的 8051 內(nèi)核單片機，在片內(nèi)資源、性能以及工作速度上都有很大的改善，尤其采用了基于 Flash 的在線系統(tǒng)（ ISP）技術(shù)，而且， STC11L08XE 可在系統(tǒng)編程，不需要專用的編程器，也不需要專用的仿真，使得單片的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)變得簡單。該芯片集成了語音處理器和一些外部電路，包括 AD、 DA 轉(zhuǎn)換、麥克風(fēng)接口、聲音輸出接口等， LD3320 芯片是一款“語音識別”專用芯片。識別準(zhǔn)確率高達 95%。 本設(shè)計方案中只要是用單片機來實現(xiàn)對開關(guān)的控制，由于語音芯片和單片機的控制電壓都為,所以觸發(fā)電平必須是 ，設(shè)計初衷是應(yīng)用到智能家居這一方面，所以選用交流繼電器，SRS05VDCSL 是一款可以任意選擇高電平或低電平觸發(fā)的 5V 繼電器。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 56 頁 3 硬件設(shè)計及實現(xiàn) 本系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)主要由電源語音識別系統(tǒng)，復(fù)位電路，單片機，時鐘電路組成。 XTAL2:接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒向放大器的出端，若使用外部 TTL 時鐘時，該引腳為外部時鐘 的輸入端。 ◆ P0口。 ◆ P2口。 ◆ P4口。在 WRB 有效時， 高電平表示 P0P7 是地址， 而低電平表示 P0P7 是數(shù)據(jù) 45 RDB I D 讀允許低電平有效連接上拉電阻 46 MD I D 0：并行工作方式 1：串行工作方式 連接上拉電阻 47 RSTB I D 復(fù)位信號低電平有效 連接上拉電阻 48 INTB O D 中斷輸出信號低電平有效 連接上拉電 阻 25 根據(jù)電路原理圖連接上拉電阻 12 MBS A 麥克風(fēng)偏置 18 VREF A 聲音信號參考電壓 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 56 頁 LD3320是一顆基于非特定人語音識別 (SIASR， Speaker Independent Automatic Speech Recognition)技術(shù)的語音識別 /聲控芯片。 而且 ， 語音芯片的 關(guān)鍵詞語列表 能夠被隨意的 動態(tài) 改變的 的 ,本文介紹如何編寫程序?qū)崿F(xiàn)芯片的功能 LD3320完成非特定人語音識別，每次識別 能 設(shè)置 50項候選 句以供識別參考 ，單字、詞組或短句 都可以作為識別的句子 ， 每個是別句的 長度 應(yīng)該少于 10個漢字 或 79個字節(jié)的