【文章內(nèi)容簡介】 ICEO 越大。一般說來，中、小功率硅管、鍺材料低頻管，其阻值應(yīng)分別在幾百千歐、幾十千歐及十幾千歐以上，如果阻值很小或測試時(shí)萬用表指針來回晃動(dòng)，則表明 ICEO 很大，管子的性能不穩(wěn)定。 (c) 測量放大能力 (β )。目前有些型號的萬用表具有測量三極管hFE 的刻度線及其測試插座，可以很 方便地測量三極管的放大倍數(shù)。開關(guān)撥到 ADJ 位置，把紅、黑表筆短接，調(diào)整調(diào)零旋鈕，使萬用表指針指示為零，然后將量程開關(guān)撥到 hFE 位置，并使兩短接的表筆分開，把被測三極管插入測試插座，即可從 hFE 刻度線上讀出管子的放大倍數(shù)。 另外：有此型號的中、小功率三極管，生產(chǎn)廠家直接在其管殼頂部標(biāo)示出不同色點(diǎn)來表明管子的放大倍數(shù)β值，其顏色和β值的對應(yīng)關(guān)系如表所示，但要注意，各廠家所用色標(biāo)并不一定完全相同。 ② 檢測判別電極 (a) 判定基極。用萬用表 R 100 或 R 1k 擋測量三極管三個(gè)電極中每兩個(gè)極之間的正、反向電阻值。當(dāng)用第一根表筆接某一電極 ，而第二表筆先后接觸另外兩個(gè)電極均測得低阻值時(shí)，則第一根表筆所接的那個(gè)電極即為基極 b。這時(shí)，要注意萬用表表筆的極性，如果紅表筆接的是基極 b。黑表筆分別接在其他兩極時(shí)，測得的阻值都較小，則可判定被測三極管為 PNP 型管；如果黑表筆接的是基極 b，紅表筆分別接觸其他兩極時(shí)，測得的阻值較小，則被測三極管為 NPN 型管。 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 13 (b) 判定集電極 c 和發(fā)射極 e。 (以 PNP 為例 )將萬用表置于 R100 或 R 1k 擋，紅表筆基極 b，用黑表筆分別接觸另外兩個(gè)管腳時(shí)，所測得的兩個(gè)電阻值會(huì)是一個(gè)大一些，一個(gè)小一些。在阻值小的一次測量中，黑表 筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測量中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。 ③ 判別高頻管與低頻管 高頻管的截止頻率大于 3MHz，而低頻管的截止頻率則小于 3MHz，一般情況下，二者是不能互換的。 ④ 在路電壓檢測判斷法 在實(shí)際應(yīng)用中、小功率三極管多直接焊接在印刷電路板上，由于元件的安裝密度大，拆卸比較麻煩，所以在檢測時(shí)常常通過用萬用表直流電壓擋，去測量被測三極管各引腳的電壓值，來推斷其工作是否正常，進(jìn)而判斷其好壞。 電路方框圖及說明 系統(tǒng)原理框圖如圖 1 所示。主控元件采用凌陽 SPCE061A 單片機(jī)，屬于凌陽 u’ 16 位結(jié)構(gòu)的微控制器。在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A 里只內(nèi)嵌 32K 字的閃存（ FLASH），但用在此系統(tǒng)上已經(jīng)綽綽有余。較高的處理速度使 u’ 、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。因此以 u’ SPCE061A 微控制器也適用在數(shù)字語音識別應(yīng)用領(lǐng)域。 SPCE061A 在 ～ 工作電壓范圍內(nèi)的工作速度范圍為 ～ ，較高的工作速度使其應(yīng)用領(lǐng)域更加拓寬。 2K 字 SRAM 和 32K 字 FLASH 僅占一頁存儲空間， 32 位可編程的多功能 I/O 端口；兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 32768Hz 實(shí)時(shí)時(shí)鐘；低電壓復(fù)位 /監(jiān)測功能； 8 通道 10 位模 數(shù)轉(zhuǎn)換輸入功能并具有內(nèi)置自動(dòng)增益控制功能的麥克風(fēng)輸入方式；雙通道 10 位 DAC 方式的音頻輸出功能，這就為本系統(tǒng)的特定人辨識和語音播報(bào)打下了基礎(chǔ)。 各部分電路設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 14 電機(jī)的選擇 市場上的電機(jī)種類很多，有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 電機(jī)類別如 表 2： 電動(dòng)機(jī) 交直流兩用電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 交流電機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī) 同步電 機(jī) 異步電機(jī) 直流電機(jī) 電磁式直流電動(dòng)機(jī) 他勵(lì) 并勵(lì) 串勵(lì) 復(fù)勵(lì) 永磁直流電動(dòng)機(jī) 直流伺服電動(dòng)機(jī) 直流力矩電動(dòng)機(jī) 無刷直流電動(dòng)機(jī) 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 小車控制分為：前進(jìn)、倒退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止。如果考慮用單向電機(jī)來控制，將不能使電機(jī)進(jìn)行反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，也就不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。再考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)惠，決定用直流伺服電動(dòng)機(jī)。 繼電器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 由于單片機(jī) I/O 口提供的電流太小，不能直接驅(qū)動(dòng)繼電器工作。在這里采用 8050NPN 管來提供一個(gè)開關(guān)電 壓，實(shí)現(xiàn) I/O 口對繼電器的驅(qū)動(dòng)；用 IN4007 去掉繼電器斷開時(shí)線圈產(chǎn)生的反向電流，保護(hù)8050NPN 管不被損壞。繼電器驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示 。 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 15 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 行駛狀態(tài)控制電路設(shè)計(jì) 如圖 13 所示為行使?fàn)顟B(tài)控制電路，整個(gè)小車的行駛狀態(tài)由兩個(gè)電機(jī) MOTOR A 和 MOTOR B 來控制 ； MOTOR A 控制小車的左邊兩個(gè)輪子，MOTOR B控制小車右邊兩個(gè)輪子。 具體控制如表 4所示 行駛狀態(tài)控制電路 表 4 行駛狀態(tài)控制表 8050NPN R1 1K VCC_BAR DIODE D1 J1 RELAY 1N0 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 16 行駛狀態(tài) IOB08 IOB09 IOB10 IOB11 地址 繼電器狀態(tài) 前進(jìn) 1 0 1 0 0x00A0 RE1， RE3 閉合 倒退 0 1 0 1 0x0050 RE2， RE4 閉合 左轉(zhuǎn) 0 1 1 0 0x0060 RE2， RE3 閉合 右轉(zhuǎn) 1 0 0 1 0x0090 RE1， RE4 閉合 注：圖中的兩個(gè)電機(jī)完全相同，這樣能更好地保持小車的穩(wěn)定性，在前進(jìn)上兩個(gè)電機(jī)能在加減速度上完全達(dá)到同步，不會(huì)走 S 路線，如果考慮用一個(gè)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向，而另外一個(gè)控制速度和返回的話，由于控制轉(zhuǎn)向 的電機(jī)電路未接入分壓電阻，當(dāng)速度不處于最快速度時(shí)，小車前進(jìn)不能走直線，而是向一邊偏，導(dǎo)致路線不對。 麥克錄音輸入及 AGC電路 麥克風(fēng)電路如圖 16 所示。凌陽的 SPCE061A 是 16 位單片機(jī)，具有 DSP 功能，有很強(qiáng)的信息處理能力，最高時(shí)鐘可達(dá)到 49M，具備運(yùn)算速度高的優(yōu)勢等等，這為語音的播放、錄放、合成及辨識提供了條件。本系統(tǒng)接入 MIC 電路如下圖所 示， MIC 為錄制語音辨識命令服務(wù)。 麥克錄音輸入及 AGC電路 下圖是 MIC 錄放流程圖。 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 17 MIC 錄放流 程圖 下圖是簡化的語音識別原理圖，其中實(shí)線部分成為訓(xùn)練模塊，虛線部分為識別模 塊。辨認(rèn)特 定的使用者 即特定語者 (Speaker Dependent， SD)模式，使用者可針對特定語者辨認(rèn)詞匯 (可由使用者自行定義，如人名聲控?fù)芴?)，即在啟動(dòng)小車前，系統(tǒng)將會(huì)提示輸入語音命令作簡單快速的訓(xùn)練紀(jì)錄，在這里輸入“啟動(dòng)”“停止”“返回”和“模式切換”四個(gè)語音命令，通過使用者的聲音特性來加以辨認(rèn)。隨著技術(shù)的成熟，進(jìn)入語音適應(yīng)階段 SA(speaker adaptation),使用者 只要對于語音辨識核心，經(jīng)過一段時(shí)間的口音訓(xùn)練后， 即可擁有不錯(cuò)的辨識率。 開始 ADC 音頻初始化 定時(shí)器初始化為 8K 空操作 中斷入口 取 AD 數(shù)據(jù) 送 DA通道 清中斷 退出中斷 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 18 語音識別原理圖 語音播報(bào)電路 音頻部分的原理圖如下所示，在下圖 中可以看到兩個(gè)跳線，其作用在于可以測量 DAC 的輸出波形；另外拔掉跳線，可以斷開 DAC 到喇叭放大的通路，使得 DAC 通道處于開路狀態(tài)。這樣便于用 DAC 做其他用途，用戶可以用過這個(gè)跳線來加入自己的外圍電路。 音頻原理及放大電路圖 聲學(xué)模式訓(xùn)練 復(fù)雜聲學(xué)、言語條件下的語音輸入 語音匹配 語音模式訓(xùn)練 語音模型 識 別 結(jié)果、理解結(jié)果 語音處理 語言模型 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 19 凌陽音頻壓縮算法根據(jù)不同的壓縮比分為以下幾種： SACMA2020：壓縮比為 8:１， 8:， 8: SACMS480： 壓縮比為 80:3， 80: SACMS240： 壓縮比為 80: 按音質(zhì)排序： A2020S480S240 用凌陽 Compress Tool 事先把所需要的語音信號錄制好，本系統(tǒng)共包括十多個(gè)語音資源，整個(gè)語音信號經(jīng)凌陽 SACM_S480 壓縮算法壓縮只占有 存儲空間， SPCE061A 單片機(jī)具有 32k 閃存，使用內(nèi)部flash 即可滿足要求。凌陽 SPCE061A 單片機(jī)自帶雙通道 DAC 音頻輸出， DAC DAC2 轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號分別通過 AUD1 和 AUD2管腳輸出， DAC 輸出為電流型 輸出，所以 DAC 輸出經(jīng)過 SPY0030 音頻放大，以驅(qū)動(dòng)喇叭放音，放大電路如圖 19(只列出了 DAC1,DAC2 類似 )，這為單片機(jī)的音頻設(shè)計(jì)提供了極大方便。在它們后面接一個(gè)簡單的音頻放大電路和喇叭即可實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)功能，音頻的具體功能主要通過程序來實(shí)現(xiàn)。 3 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)部分是小車控制的的核心，通過軟件編程來控制小車的行駛狀態(tài)。 軟件流程圖及設(shè)計(jì)思路說明 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 20 軟件流程圖 程序設(shè)計(jì) 主程序見附錄（ 1） 模塊設(shè)計(jì) 中斷流程圖部分 SPCE061 單片機(jī)有兩個(gè)外 部中斷，分別為 EXT1 和 EXT2，兩個(gè)外部輸入腳分別為 B 口的 IOB2 和 IOB3 的復(fù)用腳。 EXT1（ IOB2）和 EXT2（ IOB3）兩條外部中斷請求輸入線，用于輸入兩個(gè)外部中斷源的中斷請求信號，并允許外部中斷以負(fù)跳沿觸發(fā)方式來輸入中斷請求信號。開始 語音切換命令 語音命令訓(xùn)練 語音啟動(dòng)訓(xùn)練 掃描IOB4 、IOB5 和IOB6 等待語音命令 進(jìn)行拐彎和返回處理 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 21 EXT1（ IOB2）為黑線檢測，確定小車位置， EXT2（ IOB3）為輪子轉(zhuǎn)數(shù)檢測用于計(jì)算路程。 IRQ4 用做整個(gè)行程的時(shí)間計(jì)數(shù)。 中斷服務(wù)流程圖 開 IRQ3 和IRQ4 寄存器組出棧 清中斷標(biāo)志位 清中斷標(biāo)志位 寄存器壓棧保護(hù) 中斷返回 是 IRQ3中斷嗎 IRQ3_EXT1 中斷嗎 清中斷標(biāo)志位 IRQ3_EXT2 中斷嗎 車輪轉(zhuǎn)速 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 22 語音識別部分 在這里我們用的是 SPCE061 的特定語者辨識 SD（ Speaker Dependent）， SD 即語音樣板由單個(gè)人訓(xùn)練，也只能識別訓(xùn)練某人的語音命令，而他人的命令識別率較低或幾乎不能識別。 (1) 語音的準(zhǔn)備： 可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行錄音，選擇錄音效果一般的 MIC 比較好，因?yàn)樾≤嚺軇?dòng)時(shí)要受環(huán)境的影響，效果一般的 MIC 錄制的音更加接近凌陽單片機(jī)上的 MIC 所錄制的。錄制語音可為：“ yeah”，“煩不煩”，“前進(jìn)”，“倒退”，“拐就拐”。分別保存名稱為： 、 、 . 語音錄制時(shí)，注意錄制屬性設(shè)置，最好選擇為 8Khz, 16 位，單聲道。語音錄制好后，保存格式為“ .wav”，利用凌陽單片機(jī)光盤內(nèi)目錄“ \TOOLS\s480\”下的工具進(jìn)行語音壓縮后放在程序目錄“ \voice”下邊，然后修改配置文件“ Makefile”中的 OBJFILES 的值以及對應(yīng)的語音文件的目錄地址值和“ clean”的值 ，并且配置值順序必須對應(yīng)于語音訓(xùn)練的過程。 該程序 模塊包括三部分：訓(xùn)練樣本、識別、語音提示。具體程序見主程序。見下圖 整體框圖。 語音辨識整體框圖 在程序中我們通過五條語 句的訓(xùn)練演示特定人連續(xù)音識別，其中第一條語句為觸發(fā)名稱。另外四條為命令，訓(xùn)練完畢開始辨識當(dāng)識別出觸發(fā)名稱后，開始發(fā)布命令，則會(huì)聽到自己設(shè)置的應(yīng)答，具體流程初始化BSR_DeleteSDGroup(0) 啟動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控BSR_EnableCPUIndicator() 調(diào)用訓(xùn)練模塊TrainWord(intWordID, intRespondID) 初 始 化識別器BSR_InitRecognizer(BSR_MIC) 辨 識處 理BSR_GetResult() 基于單片機(jī)的語音識別系統(tǒng) 23 圖如圖 22。 (2) 關(guān)于語音識別庫函數(shù)的算法分析： 眾所周知，嵌入式語音識別最大難點(diǎn)在于如何在硬件資源相對有限（相對與 PC 機(jī)而言）的情況下，實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)處理的語音識別算法。特別的， SPCE061A 自帶 2K 字的 RAM，這樣小容量的 RAM 空間是如何存儲數(shù)據(jù)量較大的語音命令，是值得探討的問題。 時(shí)域分析中，語音信號作為緩慢時(shí)變的信號，在一小段時(shí)間里，例如 10ms～ 20ms，語音信號的特性基本不變，這些短段具有固定特性，短段間經(jīng)常有一定的重疊，組合成一段語音，我們把語音信號