【文章內(nèi)容簡介】 支持遠(yuǎn)程通信喚醒。 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。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。它內(nèi)置有非特定語音識別的 DSP 算法，支持動態(tài)添加 50 條識別指令，該芯 片注重節(jié)能和高效因此無需外掛其他輔助器件，單一芯片即可完成語音識別。它只需要一個 MCU 與其并行鏈接，寫入識別短語，就可以對其進(jìn)行語音控制。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(jìn)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。識別準(zhǔn)確率高達(dá) 95%。 繼電器是我們生活中常用的一種控制設(shè)備，通俗的意義上來說就是開關(guān)， 在特定的條件下打開或者關(guān)閉 。繼電器的開關(guān)特性在很多的控制系統(tǒng) 特別是在 離散的控制系 統(tǒng)中得到 非常 廣泛的 使用 。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(jī)械設(shè)備相交互， 因此 繼電器也 可以作為 電子設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的接口。 本設(shè)計方案中只要是用單片機(jī)來實現(xiàn)對開關(guān)的控制，由于語音芯片和單片機(jī)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。由于繼電器得出發(fā)電壓為5V，而語音芯片提供的輸出電壓為 ，所以在輸出端架三極管 NPN 做電壓的放大 ?？煽刂平涣?50V/3A，直流 30V/3A，完全可以滿足此次設(shè)計任務(wù)的要求，故開關(guān)模塊就選用 SRS05VDCSL 繼電器對開關(guān)進(jìn)行控制。 最佳主體方案 本課題設(shè)計語音智能開關(guān)采用了以單片機(jī)為語音智能控制開關(guān)的核心部件件，對語音芯片LD3320 的信息進(jìn)行處理，并對開關(guān)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(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)又可實現(xiàn)很多對電器的控制，從而實現(xiàn)語音智能控制，整個系統(tǒng)硬件設(shè)計合理軟件設(shè)計可行，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)，實現(xiàn)了預(yù)想中的功能。 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(jī)，時鐘電路組成。通過麥克風(fēng)把語音信號收集進(jìn)來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，并能對聲音進(jìn)行識別，控制繼電器輸出實現(xiàn)電器開關(guān)功能，通過對聲音指令的識別，來產(chǎn)生控制信號， 以控制外繼電器的終端，以此來控制外部開關(guān)的動作。 STC11L08XE具有 44個引腳，其封裝為 LQF44。 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 ，包含以下幾個方面 ●一個八位微處理器 CPU ●片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM和特殊功能寄存器 SFR ●片內(nèi)程序存儲器 ROM ●兩個定時 /計時器 T0,T1，可用作定時器，也可用作對外脈沖進(jìn)行 ● 四個八位可編程的并行 I/O端口，每個端口即可做輸入也可作輸出 ●一個串行端口，用做數(shù)據(jù)的串行通信 ●中斷系統(tǒng) ●時鐘電路 時 鐘 電 路定 時 / 計數(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 鐘 源T 0 T 1P 0 P 1 P 3P 2T X DR X DI N T 1I N T 0 圖 STC11L08XE 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 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）時鐘電路引腳 XTAL1和 XTAL2 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 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 時鐘時，該引腳必須接地。 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。 （ 3） 復(fù)位信號 RST 該信號高電平有效，在輸入端保持兩個周期的高電平后，完成復(fù)位操作。 （ 4） 地址鎖存允許 ALE 系統(tǒng)擴(kuò)展時， ALE 用于控制地址鎖存器鎖存 P0 口輸出的低 8 位地址，從而實現(xiàn)了 P0 口數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用 （ 5）最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括 CPU、供電系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、復(fù)位系統(tǒng)。 （ 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。 ◆ P0口。 P0口共 8根 I/O口線，分別為： ，做一般 I/O口使用。 ◆ P1 口。 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。 ◆ P2口。 P2口共 8根 I/O口線，分別為： ，做一般 I/O口使用。 ◆ P3口。 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。 ◆ P4口。 P4 口共 8 根 I/O口線，分別為： ，其中 、 P4， 7 具有復(fù)用功能。具體如表3所示。 表 1 p1 口的 復(fù) 用功 能 端口引腳 復(fù)用功能 CLKOUT2：可編程時鐘輸出引腳 2，利用獨立波特率發(fā)生器 BRT 的益處 作為時鐘輸出 INT :擴(kuò)展外部中斷觸發(fā)或節(jié)電模式的喚醒引腳，可設(shè)置為外部下降沿中斷，并可在停機(jī)、省電模式時，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 第 8 頁 共 56 頁 表 2 P2 口的復(fù)用功能 端口引腳 復(fù)用功能 INT :擴(kuò)展外部中斷觸發(fā)或節(jié)電模式的喚醒引腳，可設(shè)置為外部下降沿中斷，并可在停機(jī)、省電模式時，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 0INT :外部中斷 0 中斷請求輸入端 1INT :外部中斷 1 請求輸入端 CLKOUT0:可編程時鐘輸出引腳 0，利用 T0 的益處作為時鐘的輸出 INT :擴(kuò)展外部中斷觸發(fā)或節(jié)電模式的喚醒引腳，可設(shè)置為外部下降沿中斷，并可在停機(jī)、省電模式時將 MCU 喚醒 CLKOUT1:可編程時鐘輸出引腳 1，利用 T1 的益處作為時鐘的輸出 INT :擴(kuò)展外部中斷觸發(fā)或節(jié)電模式的喚醒引 腳，可設(shè)置為外部下降沿中斷，并可在停機(jī)、省電模式時將 MCU 喚醒 WR:擴(kuò)展外數(shù)據(jù)存儲器的寫擴(kuò)展端 RD:擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲器的讀控制端 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 第 9 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 時鐘輸入 448MHZ 3438 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。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。 LD3320 芯片是“語音識別”專用芯片。 芯片包括 了語音識別處理器和一些外部電路， 有 ADC、 DAC 轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng) 接口、聲音輸出接口等。 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。 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)的拼音串。 另外 ，識別句內(nèi)容 是能隨意 動態(tài)編輯修改 的 ， 所以 一個系統(tǒng) 能完成 多種場景。芯 用 片采用 48腳QFN塑料封裝，工作 供電 固定 為 。芯片內(nèi)部電路 圖描述 如圖 。 芯片的主旨就是 是語音識別運算器， 加上 輸入、輸出、 AD/DA轉(zhuǎn)換等模塊，完成語音識別的功能。 LD3320還支持并行和串行接口與其他模塊的連接。 LD3320內(nèi)部集成了快速穩(wěn)定的優(yōu)化算法，因此不需要外接 Flash和 RAM等存儲設(shè)備，并且也不需要用戶事先經(jīng)過語音訓(xùn)練和錄音來完成非特定的語音識別，所以 LD3320的識別率比較高，也比較穩(wěn)定。 M B SV R E FM U XA D CD A CMUXD A CMUXC l o c kP L L語 音 識 別 運 算 器并 行 和 串 行 （ S P I ） 接 口輸 入電 源H P O LL O U T LE Q 1E Q 2E Q 3L O U T RV D D V D D I OV D D AP 0 P 7控 制 信 號 圖 LD3320 內(nèi)部電 路的邏輯框圖 時鐘（ Clock）芯片必須連接外部時鐘，可接受的頻率范圍是 2— 34MHz,而芯片內(nèi)部還有 PLL頻率合成器，可產(chǎn)生特定的頻率供內(nèi)部模塊使用。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。如果沒有后續(xù)的指令（對寄存器的設(shè)置），復(fù)位后芯片將進(jìn)入休眠狀態(tài)。此后，一個 CSB*信號就可以重新激活芯片進(jìn)入工作狀態(tài)。并行芯片可通過并行方式和外部主 CPU 連接，此時使用 8 根數(shù)據(jù)線（ P0P7）， 4 個控制信號 （ WRB*, RDB*, CS*， A0）， 以及一個中斷返回信號（ INTB*）。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。此時只使用 4 個管腳：片選（ SCS*）、 SPI 時鐘（ SDCK）、 SPI 輸入 (SDI)和 SPI輸出（ SDO）。 寄存器對芯片的設(shè)置和命令，包括傳送數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)，都是通過對寄存器 控制來完成的。例如進(jìn)行語音識別時，設(shè)置識別的關(guān)鍵詞語列表，設(shè)定芯片的識別模式，識別完成后獲得識別結(jié)果都是通過讀 /寫寄存器來完成。播放聲音時，就是將 MP3格式的數(shù)據(jù)循環(huán)放 入 FIFO對應(yīng)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計