基于凌陽(yáng)spce061a單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別計(jì)算器研究(編輯修改稿)
2025-07-24 19:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)C 語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)C 語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調(diào)用，并且，提供了語(yǔ)音錄放的庫(kù)函數(shù)，只要了解庫(kù)函數(shù)的使用，就會(huì)很容易完成語(yǔ)音錄放，這些都為軟件開(kāi)發(fā)提供了方便的條件：SPCE061A 片內(nèi)還集成了一個(gè)ICE（在線仿真電路）接口，使得對(duì)該芯片的編程、仿真都變得非常方便，而ICE 接口不占用芯片上的硬件資源，結(jié)合凌陽(yáng)科技提供的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（unSP IDE）用戶(hù)可以利用它對(duì)芯片進(jìn)行真實(shí)的仿真；而程序的下載（燒寫(xiě)）也是通過(guò)該接口進(jìn)行下載。下圖為SPCE061A 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖： 芯片特性簡(jiǎn)介SPCE061A 性能簡(jiǎn)介[1]： 16 位u’nSP 微處理器 工作電壓（CPU）VDD ~，（I/O）VDDH ~ CPU 時(shí)鐘：~ 內(nèi)置2K 字SRAM 內(nèi)置32K 字FLASH 可編程音頻處理 晶體振蕩器 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下（時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài)），耗電僅為2uA/ 2 個(gè)16 位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值） 2 個(gè)10 位DAC（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）輸出通道 32 位通用可編程輸入/輸出通道 14 個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A/B、時(shí)基、2 個(gè)外部時(shí)鐘源輸入和鍵喚醒 具備觸鍵喚醒的功能 使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S480 可以播放壓縮的語(yǔ)音資源 鎖相環(huán)PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)[3] 32768Hz 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 7 通道10 位電壓模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和單通道聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器，并具有自動(dòng)增益控制（AGC）功能 具備串行設(shè)備接口 具備低電壓復(fù)位功能和低電壓檢測(cè)功能 內(nèi)置在線仿真電路接口 具有WatchDog 功能[4] SPCE061A 精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板SPCE061A 精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板（簡(jiǎn)稱(chēng)61 板），是以凌陽(yáng)16 位單片機(jī)SPCE061A 為核心的精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)－仿真－實(shí)驗(yàn)板，大小相當(dāng)于一張撲克牌，是“凌陽(yáng)科技大學(xué)計(jì)劃”專(zhuān)為大學(xué)生、電子愛(ài)好者等進(jìn)行電子實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子制作及電子競(jìng)賽所設(shè)計(jì)的，也可作為單片機(jī)項(xiàng)目初期研發(fā)使用。61 板除了具備單片機(jī)最小系統(tǒng)電路外，還包括有電源電路、音頻電路（含MIC 輸入部分和DAC 音頻輸出部分）、復(fù)位電路等，采用電池供電，方便學(xué)生隨身攜帶?。?！使學(xué)生在掌握軟件的同時(shí)，熟悉單片機(jī)硬件的設(shè)計(jì)制作，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，也為單片機(jī)學(xué)習(xí)者和開(kāi)發(fā)者創(chuàng)造了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)條件和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的機(jī)會(huì)！ 61 板上有調(diào)試器接口（Probe 接口）以及下載線（EZ_Probe）接口，分別可接凌陽(yáng)科技的在線調(diào)試器、簡(jiǎn)易下載線，配合unSP IDE，可方便地在板上實(shí)現(xiàn)程序的下載、在線仿真調(diào)試。61 板上的主要功能模塊如下：SPCE061A 單片機(jī)最小系統(tǒng)外圍電路模塊；電源輸入模塊；音頻電路（包含MIC 輸入、DAC 音頻功放輸出）模塊；按鍵模塊；I/O 端口接口模塊；調(diào)試、下載接口模塊；下圖為61 板的實(shí)物圖： 51單片機(jī)驅(qū)動(dòng)彩屏模組簡(jiǎn)介 主要功能通過(guò)語(yǔ)音命令對(duì)其進(jìn)行數(shù)字輸入和控制；可以實(shí)現(xiàn)加減乘除運(yùn)算；可以和51單片機(jī)串口通信；51單片機(jī)接收數(shù)字并TFT彩屏顯示； 計(jì)算器實(shí)物圖 注意事項(xiàng)在安裝電池時(shí)注意正負(fù)極，由于2個(gè)模塊耗電量大，電池不足夠驅(qū)動(dòng)功率是可外加USB電源。5 系統(tǒng)總體方案介紹用61 板來(lái)作為語(yǔ)音識(shí)別模塊，使用了IOB10 資源作為串口通信，另外使用了揚(yáng)聲器。如圖 41 所示：系統(tǒng)主要由61 板與51單片機(jī)驅(qū)動(dòng)彩屏電路構(gòu)成。61 板作為整個(gè)系統(tǒng)的主控板。在主控板61 板的控制下完成各個(gè)功能。實(shí)現(xiàn)了特定人語(yǔ)音識(shí)別的功能，通過(guò)命令來(lái)控制計(jì)算器，使計(jì)算器智能化.5 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) SPCE061A 周邊模塊 SPCE061A 最小系統(tǒng)SPCE061A 最小系統(tǒng)當(dāng)中，包括SPCE061A 芯片外圍的基本模塊，有：晶振輸入模塊（OSC）、鎖相環(huán)外圍電路（PLL）、復(fù)位電路（RESET）、指示燈（LED）等，如下圖所示。本系統(tǒng)，有關(guān)SPCE061A 單片機(jī)的最小系統(tǒng)的各個(gè)模塊都做在61 板當(dāng)中，讀者可以查閱61 板的電路原理圖。 電源模塊SPCE061A ，而I/O 也可以接5V，所以在電源模塊（61 板上）中有一個(gè)端口電平選擇跳線，如圖中的J5，下圖為61 板上的電源模塊圖。由于本系統(tǒng)需要的端口高電平為5V，所以圖圖 52 當(dāng)中的J5 跳線需要跳到1 和2 上。 放音模塊交通燈換向時(shí)有語(yǔ)音提示。放音利用的是SPCE061A 內(nèi)部的DAC，電路如圖 53 所示。圖中的SPY0030是凌陽(yáng)公司的產(chǎn)品。和LM386 相比，SPY0030 還是比較有優(yōu)勢(shì)的，比如LM386 工作電壓需在4V 以上，而SPY0030 (兩顆電池)即可工作；LM386 輸出功率100mW 以下，SPY0030 約700mW。其他特性請(qǐng)參考SPY0030 的數(shù)據(jù)手冊(cè)。 計(jì)算器硬件驅(qū)動(dòng)電路計(jì)算器硬件原理圖如圖 54 所示：計(jì)算器顯示模板驅(qū)動(dòng)電路，以P0口和P3口驅(qū)動(dòng)控制TFT彩屏，,。6 所用語(yǔ)音算法介紹 語(yǔ)音識(shí)別算法簡(jiǎn)介 語(yǔ)音識(shí)別概述：根據(jù)對(duì)說(shuō)話人的依賴(lài)程度，分為： 特定人語(yǔ)音識(shí)別（SD）：只能辨認(rèn)特定使用者的語(yǔ)音，訓(xùn)練使用 非特定人語(yǔ)音識(shí)別（SI）：可辨認(rèn)任何人的語(yǔ)音，無(wú)須訓(xùn)練根據(jù)對(duì)說(shuō)話方式的要求，分為： 孤立詞識(shí)別：每次只能識(shí)別單個(gè)詞匯 連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別：用者以正常語(yǔ)速說(shuō)話，即可識(shí)別其中的語(yǔ)句 語(yǔ)音識(shí)別原理語(yǔ)音識(shí)別原理參看下圖： SPCE061A 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別的步驟:SPCE061A 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別的步驟，分為訓(xùn)練部分與識(shí)別部分，以及在訓(xùn)練、識(shí)別過(guò)程中中斷的情況，參考下圖： 語(yǔ)音識(shí)別API 介紹BSR_InitRecognizer(int AudioSource)。初始化識(shí)別器BSR_Train(int WordID,int TrainMode)。語(yǔ)音訓(xùn)練BSR_DeleteSDGroup(int SDGroupNo)。清除內(nèi)存BSR_PauseRecognizer()暫停識(shí)別，但不釋放中斷等資源BSR_ResumeRecognizer()恢復(fù)被暫停的識(shí)別BSR_GetRecognizerScore()獲得識(shí)別結(jié)果的可信度，返回值從4096 到4096，數(shù)值越大表示輸入語(yǔ)音與特征模型的匹配度越高。BSR_EnableCPUIndicator()開(kāi)啟CPU 狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。開(kāi)啟該功能后，IOA0 和IOA1 將發(fā)出每16ms 電平變化一次的方波。BSR_DisableCPUIndicator()關(guān)閉CPU 狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。BSR_ExportSDWord(int CommandID)使用函數(shù)庫(kù)時(shí)，會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)100 Word 的數(shù)組BSR_SDModel[100]，可以把某條訓(xùn)練命令的特征模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出到這個(gè)數(shù)組中。BSR_ImportSDWord(int CommandID)可以把BSR_SDModel 數(shù)組中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入為某條語(yǔ)音命的特征模型。unsigned int BSR_SDModel[]。配合BSR_ExportSDWord(int CommandID)與BSR_ImportSDWord(int CommandID)函數(shù)使用，此數(shù)組的作用相當(dāng)于一個(gè)暫時(shí)的存儲(chǔ)區(qū)。 凌陽(yáng)音頻概述我們所說(shuō)的音頻是指頻率在20Hz～20KHz的聲音信號(hào)，分為：波形聲音、語(yǔ)音和音樂(lè)三種，其中波形聲音就是自然界中所有的聲音，是聲音數(shù)字化的基礎(chǔ)。語(yǔ)音也可以表示為波形聲音，但波形聲音表示不出語(yǔ)言、
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