【正文】 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(jī)，單片機(jī)進(jìn)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(shí)現(xiàn)很多對電器的控制，從而實(shí)現(xiàn)語音智能控制，整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)合理軟件設(shè)計(jì)可行，測試可表明，在環(huán)境背景的噪聲不是太大，控制者發(fā)音不模糊的前提下，語音控制開關(guān)的語音語音識別系統(tǒng)能對語音指令做出智能反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)想中的功能。的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，包含以下幾個(gè)方面●一個(gè)八位微處理器 CPU●片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 和特殊功能寄存器 SFR●片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM●兩個(gè)定時(shí)/計(jì)時(shí)器 T0,T1，可用作定時(shí)器，也可用作對外脈沖進(jìn)行● 四個(gè)八位可編程的并行 I/O 端口，每個(gè)端口即可做輸入也可作輸出●一個(gè)串行端口，用做數(shù)據(jù)的串行通信●中斷系統(tǒng)●時(shí)鐘電路時(shí) 鐘 電 路 定 時(shí) / 計(jì) 數(shù) 器R O MS F R 和 R A MC P U系 統(tǒng) 總 線并 行 端 口 串 行 端 口 中 斷 系 統(tǒng)時(shí) 鐘 源T 0 T 1P 0 P 1 P 3P 2 T X DR X DI N T 1I N T 0圖 STC11L08XE 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 引腳描述其引腳功能分別為（1）電源引腳 Vcc 和 GND Vcc 電源端接 + GND 接 1 （2）時(shí)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 6 頁 共 56 頁XTAL1:接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒向放大器的入端，若使用外部 TTL 時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。（6）I/O 口功能STCL1108XE 共有五組 I/O 端口，每組八路，共 40 根 I/O 口線。P1 口共 8 根 I/O 口線，分別為：，其中 ， 具有復(fù)用功能，具體如表 1 所示。P3 口共 8 根 I/O 口線，分別為：，每一位都具有復(fù)用功能，具體如表 2 所示。表 1 p1 口的復(fù)用功能端口引腳 復(fù)用功能 CLKOUT2：可編程時(shí)鐘輸出引腳 2，利用獨(dú)立波特率發(fā)生器 BRT 的益處作為時(shí)鐘輸出 :擴(kuò)展外部中斷觸發(fā)或節(jié)電模式的喚醒引腳，可設(shè)置INT為外部下降沿中斷，并可在停機(jī)、省電模式時(shí)，將 MCU喚醒RXD:可設(shè)置為串行口的數(shù)據(jù)接收端，用作第二串口 TDX:可設(shè)置為串行口的數(shù)據(jù)發(fā)送，用做第二串口表 3 P3 口的復(fù)用功能端口引腳 復(fù)用功能 ALE：訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址鎖存端沖輸出端 RST：片外復(fù)位信號輸入端陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 7 頁 共 56 頁表 2 P2 口的復(fù)用功能端口引腳 復(fù)用功能 :擴(kuò)展外部中斷觸發(fā)或節(jié)電模式的喚醒引腳，可設(shè)置INT為外部下降沿中斷，并可在停機(jī)、省電模式時(shí)，將 MCU喚醒RXD:可設(shè)置為串行口的數(shù)據(jù)接收端，用作第二串口 TXD：串行口的默認(rèn)數(shù)據(jù)發(fā)送端 :外部中斷 0 中斷請求輸入端I :外部中斷 1 請求輸入端T CLKOUT0:可編程時(shí)鐘輸出引腳 0，利用 T0 的益處作為時(shí)鐘的輸出:擴(kuò)展外部中斷觸發(fā)或節(jié)電模式的喚醒引腳，可設(shè)置IN為外部下降沿中斷，并可在停機(jī)、省電模式時(shí)將 MCU 喚醒 CLKOUT1:可編程時(shí)鐘輸出引腳 1，利用 T1 的益處作為時(shí)鐘的輸出:擴(kuò)展外部中斷觸發(fā)或節(jié)電模式的喚醒引腳，可設(shè)置IT為外部下降沿中斷，并可在停機(jī)、省電模式時(shí)將 MCU 喚醒 :擴(kuò)展外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫擴(kuò)展端WR :擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀控制端D 語音控制部分說明：IO方向: I表示輸入 O表示輸出 AD分類: A表示模擬信號 D表示數(shù)字信號 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 8 頁 共 56 頁 表4 LD3320部分管腳說明管腳標(biāo)號 管腳名稱 IO 方向 AD 方向 說明31 CLK I D 時(shí)鐘輸入 448MHZ3438 P7P3 I/O D 并行口連接上拉電阻39 P2/SDCK I/O D并行口第 2 位共用 SPI 時(shí)鐘，上拉電阻40 P1/SDO I/O D 并行口第 1 位，公用 SPI 輸出41 P0/SDI I/O D 并行口第 0 位，公用 SPI 輸入42 WRB/SPIS I D寫允許低電平有效，公用 SPI 允許連接上拉電阻43 CSB/SCS I D并行方式片選信號，公用 SPI 片選信號連接上拉電阻44 A0 I D地址或數(shù)據(jù)選擇。LD3320芯片可以不連接任何外部的輔助芯片如Flash、RAM 等，直接集成在自身的產(chǎn)品中就能完成語音識別/聲控/人機(jī)對話功能。芯片的主旨就是是語音識別運(yùn)算器，加上輸入、輸出、AD/DA轉(zhuǎn)換等模塊，完成語音識別的功能。對芯片的復(fù)位信號（RSTB*）必須在VDD/VDDA/VDDIO 都穩(wěn)定后進(jìn)行,無論芯片正在進(jìn)行何種運(yùn)算，復(fù)位信號都可以使它恢復(fù)初始狀態(tài)，并使各寄存器復(fù)位。串行接口通過 SPI 協(xié)議和外部主 CPU 連接，首先要將 MD 接高電平，而將（SPIS*）接地。播放聲音時(shí)，就是將 MP3 格式的數(shù)據(jù)循環(huán)放入 FIFO 對應(yīng)的寄存陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 10 頁 共 56 頁器。LD3320 和 STC11L08XE 采用同一個(gè)外部 時(shí)鐘，MBS 作為麥克風(fēng)偏置，并接一個(gè) RC 電路，以保證輸出一個(gè)浮動(dòng)電壓給麥克風(fēng)。比如在編輯關(guān)鍵詞的時(shí)候，是單片機(jī)通過把關(guān)鍵詞語的拼音串設(shè)置進(jìn)LD3320有關(guān)寄存器來完成關(guān)鍵字編輯的。 我們將演示程序全部燒錄在MCU內(nèi)置的Flash中，主控MCU直接控制LD3320完成所有語音識別工作。 MCU的P0端口的8根線和LD3320的并行方式連接，控制線也分別連接，此外還要連接復(fù)位信號和中斷信號。上電復(fù)位就是在接通電源后自動(dòng)完成復(fù)位操作。常用的是上電或開關(guān)復(fù)位電路。Cl＝10uF，R1＝1kΩ C2＝104本次電路采用的是上電與上電復(fù)位。電路中的 CC2 的選擇在 30PF 左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。根據(jù)動(dòng)作的原理不同，繼電器可以分為：電磁式、感應(yīng)式、電子式、熱效應(yīng)式、氣動(dòng)式和電動(dòng)機(jī)式等，最常用的是電磁式繼電器，它是根據(jù)吸引線圈中的電流量的大小來動(dòng)作的。使繼電器動(dòng)作的功率通常是非常小的，而被其觸點(diǎn)所控制電路的功率要大得多，因此繼電器電路必須有放大功率的作用，從而可以實(shí)現(xiàn)對電路的控制。H 為高電平觸發(fā)選擇端，即短接 H 處，H_IN 為高電平觸發(fā)輸入端，L 為高電平觸發(fā)選擇端，即短接 L 處，L_IN 為高電平觸發(fā)輸入端，高電平觸發(fā)指的是信號輸入端與地之間有電壓的觸發(fā)方式，可以理解為信號輸入端與 VCC 正極短路觸發(fā)的一種方式，低電平觸發(fā)指的是信號輸入端與地之間的電壓為 0V 的觸發(fā)方式，可以理解為信號輸入端與 GND 所示 KQ5DiodeN47GR6VJrt陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 13 頁 共 56 頁 圖 繼電器電路 單片機(jī) 口與繼電器電路相連，繼電器電路由 1K 電阻，PNP 型三極管，二極管和繼電器組成，三極管在電路中的作用是放大，而放大的極限就是開關(guān)，而此處就用到了三極管的開關(guān)作用，通過放大單片機(jī) 端口的信號，來控制繼電器吸合或張開。所謂中斷模式，就是系統(tǒng)的主控 MCU 在接收到外界一個(gè)觸發(fā)后(比如用戶按動(dòng)某個(gè)按鍵)，啟動(dòng) LD3320 芯片的一個(gè)定時(shí)識別過程(比如 5s)，要求用戶在這個(gè)定時(shí)過程中說出要識別的語音關(guān)鍵詞語。在編程時(shí)，由于是本次論文是聲控語音識別開關(guān)，講究的實(shí)用方便。實(shí)踐證明，這種方式可以滿足語音控制的要求，但是語音識別的速度，即實(shí)時(shí)性還有待改進(jìn)。列表的規(guī)定是，每個(gè)識別條目對應(yīng)一個(gè)特定的編號（一個(gè)字符），不同識別條目的編號可以一樣，但是可以不用連續(xù)，不過數(shù)值一定不大于于256（00HFFH）。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 15 頁 共 56 頁向 寄 存 器 寫 入 ADC增 益清 空 寄 存 器設(shè) 置 寄 存 器 設(shè) 置 芯 片 狀 態(tài)空 閑 ？設(shè) 置 寄 存 器 準(zhǔn) 備 開 始 識 別設(shè) 置 寄 存 器 IC開 啟 ADC設(shè) 置 寄 存 器 開 中 斷YN 語音芯片中斷流程圖本芯片的各種操作，都必須通過寄存器的操作來完成。 寫和讀的時(shí)序圖如下：圖 并行方式寫時(shí)序陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 16 頁 共 56 頁 圖 并行方式讀時(shí)序由時(shí)序圖可以看到，A0 用來識別芯片是數(shù)據(jù)段還是地址段。寫和讀的時(shí)序圖如下圖 SPI 方式寫時(shí)序在寫的時(shí)候首先給 SDI 發(fā)送一個(gè)“寫”指令（04H），再給 SDI 發(fā)送 8 位寄存器地址，然后給SDI 發(fā)送 8 位數(shù)據(jù)。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 17 頁 共 56 頁圖 SPI 方式讀時(shí)序 B5寄存器在檢測完語音數(shù)據(jù)段以后還會(huì)有噪音，連續(xù)監(jiān)測到多長時(shí)間的背景噪音才確認(rèn)是真正的語音結(jié)束，通常情況下的默認(rèn)值是600毫秒，這個(gè)設(shè)定值也不能太小，否則用戶在中間的小小的停頓也會(huì)被判定為錄音結(jié)束；修改麥克風(fēng)音量的是35寄存器，它的數(shù)值一般設(shè)定在40H58H之間，具體數(shù)值根據(jù)麥克風(fēng)以及使用的環(huán)境來確定，本次程序使用的是43H；值越大代表MIC音量越大，識別啟動(dòng)越靈敏，但可能帶來更多的誤識別；值越小代表MIC音量越小，但是需要近距離說話才能啟動(dòng)識別功能，好處是對于外界的干擾沒有反應(yīng)。如果將該功能關(guān)閉，也就是參數(shù)設(shè)置為’0’，則所有的語音數(shù)據(jù)都會(huì)被用來執(zhí)行語音識別的搜索運(yùn)算。建議數(shù)值的范圍在10~40之間。 在本時(shí)間長度內(nèi)，如果檢測到說話聲音，語音識別模塊將會(huì)給出識別結(jié)果；如果始終沒有說話聲音，將會(huì)返回0識別，見BA寄存器，并發(fā)出中斷。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 18 頁 共 56 頁ASR：識別過程強(qiáng)制結(jié)束，在ASR進(jìn)行過程中，可以設(shè)置本寄存器提前結(jié)束本次ASR過程；寫07H，停止錄音，但對已有聲音進(jìn)行識別運(yùn)算，可能會(huì)有最優(yōu)識別候選，返回BA=04； 寫08H，強(qiáng)制停止ASR運(yùn)算，返回BA=51H。但是ASR不能識別關(guān)鍵詞中的一部內(nèi)容，除非這部分自身也是一個(gè)關(guān)鍵詞，也不識別與關(guān)鍵詞列表中不相符的情況，比如后面添加“恩啊”之類的詞語。 LD3320是支持中文普通話的一款語音芯片，有些外文或者方言音無法用拼音拼寫出來的，LD3320就不一定能夠完成對應(yīng)的外文或者方言的識別。/*寫35H 對LD3320 進(jìn)行軟復(fù)位。LD_ReadReg(0x06)。LD_WriteReg(0xCF, 0x43)。 /*0xcb ASR：讀取 ASR結(jié)果（候補(bǔ) 4） *//*PLL setting*/LD_WriteReg(0x11, LD_PLL_11)。/*0x1b 時(shí)鐘頻率設(shè)置 3*/LD_WriteReg(0x1D, LD_PLL_ASR_1D)。*/LD_WriteReg(0x17, 0x4c)。*/delay(5)。 /*0xcf 內(nèi)部省電模式設(shè)置 初始化時(shí) 寫入 43H。 /*text.....* break。LED = 0。LED = 1。PrintCom(“開門”命令識別成功\r\n)。 /*text.....*/break。 /*text.....*/break。步驟 2：打開文件，打開要下載到單片機(jī)中的程序，是經(jīng)過編譯而生成的機(jī)器代碼文件，擴(kuò)展名為“.HEX”。當(dāng)程序下載完成后，單片機(jī)自動(dòng)運(yùn)行用戶程序。在禁止布線層上，沿設(shè)計(jì)的 PCB 邊畫邊框線，就是指定自動(dòng)布局的一個(gè)范圍。布局的好不好會(huì)導(dǎo)致 PCB板的電氣性能和布局的功能，這也是是 PCB 板設(shè)計(jì)過程中最費(fèi)時(shí)、最繁瑣的。布線就是在元器件引腳之間放置覆銅連線的過程，這個(gè)過程可以不僅可以手工完成，而且也可以自動(dòng)進(jìn)行。⑤ 開始設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn) DRC，此步驟利用 PCB 提供的 DRC 功能對完成布線的 PCB 板進(jìn)行檢查，此步驟由軟件自動(dòng)完成。設(shè)計(jì)值的字符參數(shù)放在元器件框外，要清楚可以一目了然。 硬件電路板的制作在畫原理圖的過程中，原理圖中的元件庫中可能找不到自己要找的元件，要自己畫元件。同樣，部分元件的封裝在 PCB 庫中找不到或者是有出入，如按鍵開關(guān)，2 位撥碼開關(guān)在 PCB 庫中找不到，所以需要自己根據(jù)元件的實(shí)際大小和相應(yīng)的原理圖中引腳編號，做出正確的封裝。在軟件調(diào)試過程中要仔細(xì)耐心，即便是多寫或少些一兩個(gè)字符，都無法編譯成功。調(diào)試過程需要注意以下幾點(diǎn)： (1) 檢查電源是否完好。 (4) 使用萬用表排查電路中是否存在斷路或者短路情況。(2) 智能開關(guān)無論是精度還是反應(yīng)速度，都優(yōu)于斷路器，智能開關(guān)的反應(yīng)速度，主要由單片機(jī)的運(yùn)算速度決定，從電流變化開始到開關(guān)動(dòng)作結(jié)束，智能開關(guān)的反應(yīng)時(shí)間僅僅為微秒(拌5)級，而斷路器的反應(yīng)時(shí)間達(dá)到為毫秒(ms)級。 在測試這一部分電路的時(shí)候，最簡單的辦法是將自己焊接的按鍵電路用杜邦線接到開發(fā)板上，讓其控制燈的亮滅，若工作正常則說明硬件電路焊接正確，各按鍵焊接正確。 通 過對軟件中參數(shù)的修改雖然有所改善，但是還沒有達(dá)到最理想的結(jié)果，但是達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，也實(shí)現(xiàn)了預(yù)想中的功能。 最后， 通過各種測試與調(diào)試讓設(shè)計(jì)更好的完成系統(tǒng)要求。與我們?nèi)祟惖纳疃枷⑾嚓P(guān)的。 而采用語音控制的智能化辦法、 更體現(xiàn)了與時(shí)俱進(jìn)的思想。最后，我要感謝我的母校——陜西理工學(xué)院 ，大學(xué)四年對我們的精心栽培，還為我們提供