【正文】 域（有 10—— 30 個通道濾波組的平均譜、 DFT頻譜、模仿人耳聽覺評率特征的MFL譜等）、前 3個共振峰（有幅度、頻率、帶寬）、倒譜、線性預測系數(shù)、 PARCOR系統(tǒng) (偏自相關系數(shù) )。 超音段信心函數(shù) 包括音長、音調、音色等。特征的選擇對識別效果來說至關重要，其衡量方法是特征間的距離量度。若以前者距離與后者距離之比為優(yōu)化準則確定 “ 目標量 ” ，則應使改量最大。 3) 語音模式庫 語音模型庫即聲學參數(shù)模板。 預處理 特征提取 模式匹配 后處理 語音模式庫 輸入語音 識別 初步 識別 結果 識別 結果 訓練 圖 4 以凌陽單片機為核心的框圖 4) 模式匹配 將輸入語音的特征參數(shù)同訓練得到的語音模式庫進行比較分析，從而得到初步識別結果。 統(tǒng)計模式識別法 是目前采用最多的識別方法。 句法模式識別 類似于文章中的句法分析。句法模式識別系統(tǒng)的原理如圖 6所示。輸入的語音信號經過預處理后，對此信號作模式的描述，然后對此輸入模式作模式分析，檢查輸入模式與識別對象的模式的結構是否相同或在某范圍內結構一致，由此判定輸入模式就是某種對象模式，從而得到識別結果。目前后處理在嵌入式語音系統(tǒng)中還很難使用。利用一組濾波器來分析語音信號的頻率，是最早應用的頻譜分析法之一。其 原理圖如下（圖 7）： 預處理 模式描述 模式分析 后處理 生成規(guī)則 輸入語音 語音 識別 初步 識別 結果 識別 結果 模式采樣 濾波器 LFn fn 首先用傅立葉變換將時域信號變換成頻域信號，然后在頻域內按照 下表（表 3）的臨界頻率 和帶寬選取數(shù)字濾波器，并在頻域內進行計算處理，然后通過反傅立葉變換得到 Mel頻率倒譜系數(shù)。 量化分為兩大類：標量量化和矢量量化。 原理圖如下（圖 8） ： 圖 8 矢量量化器的原理圖 語音系統(tǒng)實現(xiàn)過程 本系統(tǒng)采用特定人語音識別是指語音模板由單人訓練 ,對訓練的語音命令識 別準確率高 ,而其他人的語音命令識別的準確率較低或者不識別。 計算最小距離 min d(Xi,Yj) 找到相應角標 jmin 從碼書中找出 Yjmix 失真測度共識 碼書 Yj j=0,1,? ,M1 碼書 Yj j=0,1,? ,M1 K 維輸入矢量 Xi jmix 信道或存儲器 jmix Yj K 維重構矢量 濾波器 LFn fn 1) 語音采集 凌陽的 SPCE061A 是 16 位單片機，具有 DSP 功能，有很強的信息處理能力，最高時鐘可達到 49M，具備運算速度高的優(yōu)勢等等，這為語音的播放、辨識提供了條件。 圖 10 簡化的語音 識別原理圖 特定語者辨識 SD（ Speaker Dependent），即語音樣板由單個人訓練，也只能識別訓練某人的語音命令。 圖 11 語音辨識的整體框圖 聲學模式訓練 語音匹配 語音模式訓練 語音處理 識別結果 理解結果 復雜聲 學、言 語條件 下的語 音輸入 語言模式 語言模式 初始化 BSR_DeleteSDG roup(0) 調用訓練模塊TrainWord(int WordID, int RespondID) 初始化識別器 BSR_InitRecogni zer(BSR_MIC) 啟動實時監(jiān)控 BSR_EnableCPU Indicator() 辨識處理 BSR_GetResult() 辨識部分 3）語音錄放 用凌陽 Compress Tool 事先把所需要的語音信號錄制好，本系統(tǒng)共包括近二十個語音資源，整個語音信號經凌陽 SACM_S480 壓縮算法壓縮不到 20K 存儲空間， SPCE061A 單片機具有 32k 閃存，使用內部 flash 即可滿足要求。在它們后面接一個簡單的音頻放大電路和喇叭即可實現(xiàn)語音播報功能。 PSTN的接口 本系統(tǒng)所有與外界相關聯(lián)的通訊均以電話為媒介，我們 利用單片機檢測電話線上的信號來得到控制信號，從而控制整個系統(tǒng)的運行。為了解決這一問題，我們在實驗過程中曾嘗試了幾個不同方案，比如用變壓器、電池供電、穩(wěn)壓整流等等，最終考慮到系統(tǒng)整體，采用光電耦合。有振鈴信號時，輸出為 低 電平，無振鈴時為 高 電平， CPU 以此來來判斷有無振鈴及振鈴次數(shù)。凌陽控制自動摘機，接通電話。查詢結束退出后，系統(tǒng)又進入待機狀態(tài)，檢測報警信號和等待電話查詢。 根據(jù)國家標準，電話主要鈴聲有以下幾種： 鈴流 鈴流用來呼叫被叫用戶。 3Hz正弦波，諧波失真不大于 10％，輸出電壓有效值 90正負 15V，振鈴采用 5s斷續(xù)，即一秒送， 4s斷，斷、續(xù)時間偏差不超過177。 撥號音 用來通知主叫用戶可以撥號。 25Hz 的交流電源，發(fā)送電平為 10177。 回鈴音 表示被叫用戶處于被振鈴狀態(tài)，采用頻率為 450177。 3dBm，它是 5s斷續(xù)的信號音，即 1s 送， 4s斷，與振鈴音一致。 25Hz的交流電源，發(fā)送電平為 10177。久叫不應 90s后送忙音。 50Hz 的交流電源，發(fā)送電平為 0～ 25dBm，發(fā)送連續(xù)信 號音，響度變化分五級，由最低級逐步升高。具體見 89C51單片機部分。整形電路見圖 14。 撥號電路，通過測試 ，電話機的鍵盤撥號原理是一個二維矩陣，用一個二維向量表示一個按鍵， 如圖17 例如按鍵 1 為 [A,E]，按鍵 2為 [B,E]芯片是通過檢測 A E， B E是否導通來檢測鍵 1 和鍵 2 的狀態(tài)，其他按鍵的檢測同理。機械按鈕的導通原理是手動按下，令其導通（如圖 15）。模擬電子開關的大致原理如下（如圖 16）：Ac是控制端，用 TTL電平就可以控制。 圖 15 機械按鈕原理圖 圖 16 模擬電子開關原理圖 整個鍵盤如圖 17所示 ,芯片原理連接圖如圖 18 所示。 液晶顯示應用 16*2 的字符型 LCD LC1621，用來實時顯示前端傳感器的監(jiān)控狀態(tài)，并能實時的顯示報警信息。所以這部分的設計的重點是軟件部分，而硬件方面相對來說比較的簡單，只要根據(jù)下面提供的 LCD管腳功能表進行連接（表 5）。本系統(tǒng)使用的 HT9170B是綜合了數(shù)字解碼器和和多帶濾波器功能的雙音頻（ DTMF）接收器，可工作在下電模式和抑制模式。 表 6： DTMF數(shù)據(jù)輸出表 低通（ Hz） 高通（ Hz） 數(shù)字 OE D3 D2 D1 D0 697 1209 1 H L L L H 697 1336 2 H L L H L 697 1477 3 H L L H H 770 1209 4 H L L L L 770 1336 5 H L H L H 770 1477 6 H L H H L 852 1209 7 H L H H H 852 1336 8 H H H L L 852 1477 9 H H L L H 941 1209 0 H H L H L 941 1336 * H H L H H 941 1477 H H L L L 697 1633 A H H H L H 770 1633 B H H H H L 852 1633 C H H H H H 941 1633 D H H H L L ANY L Z Z Z Z 傳感器（ transducer/sensor）是指能夠受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件（ sensing element）指傳感器重能直接感受（或響應）被測量的部分，轉換元件（ transduction element）指傳感器中能將敏感元件感受（或響應）的被測量轉換成適于傳輸和（或）測量的電信號部分。 傳感器是本系統(tǒng)前端的主要部分，本系統(tǒng)可以在傳感器方面選擇氣敏傳感器、熱敏傳感器、光傳感器、溫度傳感器、門磁傳感器、紅外傳感器等等。 氣敏傳感器選用的是能感應氫氣、一氧化碳、甲烷、酒精等可燃氣體 MQ7氣敏傳感器。 以上傳感器的兩條線是用來加熱電熱絲的，隨著電熱絲的發(fā)熱，一旦感應到對其敏感的氣體，另兩個腳之間的電阻將會變小，而且這種變化將是類似的線形的。再利用以下的無線收發(fā)模塊來傳感前端檢測到的信號。但是考慮到應用范圍大多是在住宅的廚房，周圍環(huán)境的變化并不是很大，所以還是具有一定的實際應用性。實質上熱釋電傳感器是對溫度敏感的傳感器。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個場效應管進行阻抗變換。當人體進入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產生 ΔT ，則有 ΔT 輸出；若人體進入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。傳感器不加光學透鏡 (也稱菲涅爾透鏡 )，其檢測距離小于 2m，而加上光學透鏡后，其檢測距離可增加到 10m左右。 本模塊是此系統(tǒng)的亮點之一。無線收發(fā)模塊是利用 315MHZ的業(yè)余頻段，并利用 226 2272的編解碼電路，此種設計的優(yōu)勢是由于采用了編解碼電路，所以在抗誤碼方面相當?shù)某錾? DF發(fā)射模塊未設編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調制三極管 Q2（如圖 22） ,這種結構使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動碼電路及 單片機接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號值的大小。 如果接收端用 PT2272或者 SM5272解碼時，可以將 DF接收模塊的數(shù)據(jù)輸出端直接接 PT2272或者 SM5272的第 14 腳， 如果利用單片機的軟件解碼可 以省略解碼芯片，使系統(tǒng)的硬件得以簡化，但是要考慮單片機的時鐘頻率的倍頻會對接收模塊的干擾，比如單片機應離開接收模塊，降低單片機的 工作頻率，中間加入屏蔽等，更應該避免共用一條地線（接收模塊電路如圖 23）。 圖 26 89C51單片機軟件模塊框圖 系統(tǒng)功能測試是關系到整個項目完成情況的實質性階段，也是檢驗 系統(tǒng)軟硬件兼容情況良好與否的必經之路。 系統(tǒng)語音訓練測試 1） 電源開啟； 2） 凌陽單片機開發(fā)板（ 61板）開始工作，并通過揚聲器第一次發(fā)聲“請輸入觸發(fā)名稱”； 3） 操作者應答，比如“ SUPER FIVE”； 4） 凌陽單片機開發(fā)板（ 61板）通過揚聲器第二次發(fā)聲“請輸入觸發(fā)名稱”； 5） 操作者再次應答，必須要同第一次的回答內容以及語調語術等都一樣； 6） 如果順利通過， 凌陽單片機開發(fā)板（ 61板）則通過揚聲器發(fā)聲“請輸入開機命令”； 7） 操作者初始化開機命令，比如“請開機”； 液晶提示開機信息 等待報警信號 采集并記錄報警類型 等待 61摘機信號 撥號 液晶顯示撥號成功 檢測回鈴音 液晶顯示對方已摘機，即線路也接通 傳送報警種類及線路接通信號給 61 液晶顯示撥號完成 液晶提示報警開始 不成功 不成功 無信號 有報警 信號 成 功 已 摘機 未摘機 對方未摘機 對方 已摘機 超時重撥 嚴重超時，電話信道不通 8） 凌 陽單片機開發(fā)板（ 61板）通過揚聲器再次發(fā)聲“請輸入開機命令”； 9） 操作者再次應答，“請開機” 10） 如果順利通過， 凌陽單片機開發(fā)板（ 61板）則通過揚聲器發(fā)聲“請輸入關機命令”； 11） 操作者初始化關機命令，比如“請關機”； 12） 凌陽單片機開發(fā)板（ 61板）通過揚聲器再次發(fā)聲“請輸入關機命令”； 13） 操作者再次應答，“請關機”； 14） 以上過程如果在哪里出現(xiàn)異常， 凌陽單片機開發(fā)板（ 61板）通過揚聲器會提醒“請再說一次”，操作者則根據(jù)語音提示繼續(xù)訓練。 電話報警測試 1）傳感器檢測并確定到有異常情況；通過無線發(fā)射部分，向 89C51單片機發(fā)送編碼信號； 2） 89C51單片機檢測到報警類刑解碼信號后，觸發(fā)凌陽單片機，同時經過處理發(fā)出警報信息，液晶顯 示報警狀況以及等級等等相關信西。 電話查詢測試 1）有遠程電話撥入； 2）凌陽單片機開發(fā)板（ 6