【正文】 3）兩個 16位可編程定時 /計數(shù)器；（ 4）時鐘頻率 0～ 24MHZ； (5)兩個外部中斷源；（ 6）可直接驅(qū)動 LED；（ 7）低功 耗睡眠功能；（ 8）可編程 UARL 通道；（ 9） 2k可反復(fù)擦寫 （ 1000次） Flash ROM；（ 10） 6 個中斷源；（ 11） ～ 的寬工作電壓范圍；（ 12） 128x8bit內(nèi)部 RAM；（ 13）兩個串行中斷；（ 14） 兩級加密位；（ 15）內(nèi)置一個模擬比較放大器。 AT89C2051 管腳封裝圖如圖 所示。 DTMF 信號通過 IN－端輸入 MT8870,GS 引腳接反饋電阻對輸入的 DTMF 信號進(jìn)行放大， OSC1 和 OSC2 引腳之間接一個 的晶振，產(chǎn)生 DTMF 信號雙音對中各單音比較信號。 DTMF 信號解碼為 4 位二進(jìn)制碼，由 Q1～ Q4 直接輸出，如按下電話“ 1”號鍵 ,則電話線上就有高頻 1200HZ 和低頻 697HZ 的 DTMF 信號 .此信號進(jìn)入 MT8870進(jìn)行解碼，解碼的結(jié)果由 Q Q2， Q Q4，輸出， MT8870 輸出結(jié)果與電話按鍵的對應(yīng)關(guān)系 如表格所示。 TOE 為低電平時 Q1～ Q4 引腳為高阻態(tài)。 家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 12 1 182 173 164 155 146 137 128 119 10I N +I N GSU r e fICICO S C 1O S C 2U s sU ddS T / G TE S TS T DQ3Q2Q1Q0T O EM T 8 87 0 圖 MT8870 管腳封裝圖 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 振鈴檢測電路 振鈴檢測電路由光耦 LE 以及門電路 G4 等元件組成。當(dāng)用戶呼叫時，電話交換機(jī)發(fā)來振鈴信號， 89C2051 單片機(jī)驅(qū)動摘掛機(jī)控制開關(guān)電路， DTMF 信號譯碼電路，鈴流檢測電路和語音提示電路等電路設(shè)備。當(dāng)電容上電壓充到開門電平時，與門 G4 輸出高電平并由 AT89C2051 的 檢測，每振鈴一次，門 G1 輸出一次高電平即一個正脈沖。 3V 的正弦波，電壓有效值為 90177。正脈沖信號可以直接輸出至單 片機(jī)的中斷計數(shù)器輸入口，完成整個振鈴音檢測和計數(shù)的過程。 家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 13 R3R1R2C3C1C2D1J K aJ K bBR6R7D2C8G4V c c 圖 振鈴檢測電路 模擬摘掛機(jī)電路 AT89C2051 首先從 檢測與門 G4 的輸出 ,G4 每輸出一個正脈沖，電話振鈴一聲； 必須檢測到 8 個正脈沖信號時，才從 送出低電平使三極管 T7 導(dǎo)通，于是繼電器 JK 吸合使兩對常開觸點 JKa 和 JKb 閉合，并使 500 歐電阻〈與小音頻變壓器繞組串聯(lián)〉被接入電話線，實現(xiàn)了“模擬提機(jī)”。 掛機(jī)命令的執(zhí)行信號是從 輸出的，當(dāng) =1 時， T7 截止，繼電器釋放，即實現(xiàn)了“模擬掛機(jī)”。但由圖中可知， 并沒有直接接到T1?? 并沒有直接接到 T5，而是隔了一片集成塊 74LS273。若清零端 CLR 加以低電平，則器件復(fù)零， Q0～ Q7 輸出全為零，若清零端為高電平，則每當(dāng)觸發(fā)端 CLK 有一個電平的上跳變時（從“ 0”變到“ 1”的瞬間），輸入端 D0～ D7 的家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 14 狀態(tài)就會被鎖存到器件內(nèi)并從 Q0～ Q7 輸出，只要 CLK 端不再觸發(fā)，這一狀態(tài)就會被永遠(yuǎn)記住。 74LS273 的輸入端 D0～ D7 能接受輸入信號的必要條件是 CLK 端有正跳變出現(xiàn)，這必須同時滿足兩個條件：其一是 DTMF解碼器的 STD 端須為高電平，也就是遙控發(fā)送端有 DTMF 信令送到；其二是 AT89C2051的 必須送出一個由“ 0”變到“ 1”的跳變信號。 設(shè)計摘掛機(jī)控制電路如圖 所示。當(dāng)電路接口中的 JKa 和JKb 閉合時，由發(fā)送端送來的 DTMF 信號進(jìn)入 MT8870 的 IN端，經(jīng)過 DTMF 解碼，家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 15 得到 4 位二進(jìn)制碼從 Q3Q0 輸出，同時由 STD 端給出一個正脈沖，該正脈沖的出現(xiàn)表明 Q3Q0 已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，就可以被讀取了。它是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號。 MT8870 與 AT89C2051 單片機(jī)的接口電路如圖 4 所示。然后 等待 DTMF解碼器 STD 端正脈沖的到來，一旦識別到 STD 端的正脈沖， ～ 即讀入 DTMF解碼器的輸出的二進(jìn)制碼信息，這個信息就是遙控命令， AT89C2051 能對其進(jìn)行判別 究竟是密碼還是控制某路開，關(guān)的命令，或是掛機(jī)命令。經(jīng)過翻閱大量的文獻(xiàn)資料，我發(fā)現(xiàn)使用電話專用的雙音頻編解碼芯片進(jìn)行輸入雙音頻信號的解碼，是比較常用的一種方法。經(jīng)過專用集成電路的解碼，信號轉(zhuǎn)換成為不同的碼制信號，可以直接被單片機(jī)讀取。有關(guān) MT8870 的詳細(xì)介紹請見下文。 R4C4Y1I N +U d dI N T O EGSS T / G TUrE S TS T DQ3O S C 1 Q2O S C 2 Q1U s s Q0214356789181017161514131211T 8 87 0R5V C CC5P 3. 2P 3. 4P 3. 3P 3. 1P 3. 0A T 89 C 2 05 1H E A D E R 2 0 X 2 圖 DTMF解碼電路 家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 16 家用電器控制電路 該系統(tǒng)的目的是通過電話遙控，控制不同的電器的電源的通斷，在本裝置中一共有5 路電器可以控制。若 =0，則 J1 釋放??若 =1,則能使 T5 導(dǎo)通，繼電器 J5 吸合 。但由圖中可知， 并沒有直接接到 T1?? 并沒有直接接到 T5，而是隔 了一片集成塊 74LS273。若清零端 CLR 加低電平，則器件復(fù)零， Q0～ Q7 輸出全為零，若清零端為高電平，則每當(dāng)觸發(fā)端 CLK 有一個電平的上跳變時（從“ 0”變到“ 1”的瞬間），輸入端 D0～ D7 的狀態(tài)就會被鎖存到器件內(nèi)并從 Q0～ Q7 輸出，只要 CLK 端不再觸發(fā)，這一狀態(tài)就會被永遠(yuǎn)記住。輸入端能接受輸入信號 的必要條件是端有正跳變出現(xiàn)，這必須同時滿足兩個條件：其一是解碼器的端須為高電平，也就是遙控發(fā)送端有信令送到；其二是的必須送出一個由“ 0”變到“ 1”的跳變信號。 家用電器控制電路圖如圖 所示。編程語言為單片機(jī)匯編語言。系統(tǒng)程序主要包括管理監(jiān)控主程序和定時中斷子程序。當(dāng)檢測到有“ *”鍵按下時 ,也同樣送出摘機(jī)提示音信號 ,提示用戶輸入密碼 (對“ *”鍵的檢測是為了方便用戶在家中控制電器 ,用戶直接操作接在線路上的電話機(jī)即可 )。設(shè)定或查詢完成后 ,按“ ”鍵則系統(tǒng)掛機(jī) ,連續(xù)一定時間不輸入任何指令信號 ,系統(tǒng)也會自動掛機(jī) ,讓出電話線路。 系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計數(shù)、控制摘掛機(jī)、雙音頻信號分析處理、控制電器等部分。軟件設(shè)計程序流程圖如圖 所示。由于設(shè)計目標(biāo)是針對特定用戶的 ， 因此采用特定人識別器。下面分別介紹幾種不同的識別引擎以及各自的優(yōu)缺點。但是孤立詞識別引擎要求用戶的輸入必須是 一個個獨立的單詞 ,顯然對于連續(xù)的語音流無法處理。 連續(xù)語音識別引擎 連續(xù)語音識別引擎是以音節(jié)或者音素為單位進(jìn)行建模的 ， 很好地解決了孤立詞識別中對輸入語音的限制 ， 而且通過對常見的語氣詞以及噪聲的建模 ， 也能夠解決由其引起的識別率下降的問題。顯然連續(xù)語音識別引擎難以單獨用于家電語音控制系統(tǒng)。 它以孤立詞為模型 ， 通過對孤立詞的拼接實現(xiàn)對連續(xù)語音流的識別 。但是當(dāng)輸入語音流包含過多的音節(jié)時 ， 其識別率不可避免地會下降很多。 基于多識別引擎的識別器 設(shè)計 通過對識別引擎的分析以及對傳統(tǒng)識別引擎的介紹可以看到 ， 無論單獨選擇哪種識別引擎 ， 都不能夠完善地滿足實用的語音控制系統(tǒng)的要求 ， 因此設(shè)計了一種多識別引擎家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 21 的并行識別器 ， 能夠獲得傳統(tǒng)識別器無法兼得的優(yōu)點。 圖 基于多識別引擎的語音識別器結(jié)構(gòu)圖 基于多識別引擎的識別器工作原理 圖 中 ,識別引擎 1 為孤立詞識別引擎 ； 識別引擎 2 為連接詞識別引擎 ； 識別引擎3 為連續(xù)語音識別引擎。語音信號的切分采用的是基于能量窗計算的切分算法 ， 使得語音信號的端點更準(zhǔn)確。如果語音信號較短 ， 則采用識別引擎 2 進(jìn)行識別 ； 如果信號較長 ， 則采用識別引擎 3 進(jìn)行識別 ； 如果不能確定是孤立語音還是連續(xù)語音 ， 則同時采用三個識別引擎進(jìn)行識別。 基于多識別引擎的識別器性能分析 由于基于多識別引擎的識別器至少同時啟動了兩個或者三個識別引擎 ， 因此系統(tǒng)的語音信號 信號切分 噪聲去除 參數(shù)判斷 識別引擎選擇 識別引擎 1 識別引擎 2 識別引擎 3 候選關(guān)鍵詞 家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 22 響應(yīng)時間不可避免地要受到影響 。 同時注意到 ， 對于孤立語音來說 ， 由于識別引擎 2 的識別速度很快 ,因此完全可以滿足實時響應(yīng)的要求 ； 對于連續(xù)語音來說 ， 其識別時間主要耗費在識別引擎 3 上 ， 這是不可避免的 ， 系統(tǒng)引入的附加耗時很小 ， 因此基本上不會因此而降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度。尤其是用戶在采用連續(xù)語音輸入系統(tǒng)不能正確識別時 ,可以降低要求 ,視其為孤立語音輸入 ,這樣一方面可以正確控制家電正常運(yùn)行 ,另一方面通過自適應(yīng) ,不同識別引擎的模型都得到了更為精確的刻畫 ,逐漸提高了系統(tǒng)識別率 ,從而使得連續(xù)語音識別率也得到了提高。 家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 23 結(jié)論 語音識別是一門交叉學(xué)科，語音識別正逐步成為信息技術(shù)中人機(jī)接口的關(guān)鍵技術(shù)，語音識別技術(shù)與語音合成技術(shù)結(jié)合使人們能夠甩掉鍵盤，通過語音命令進(jìn)行操作。 與機(jī)器進(jìn)行語音交流，讓機(jī)器明白你說什么，這是人們長期以來夢寐以求的事情。語音識別是一門交叉學(xué)科。人們預(yù) 計，未來 10 年內(nèi)，語音識別技術(shù)將進(jìn)入工業(yè)、家電、通信、汽車電子、醫(yī)療、家庭服務(wù)、消費電子產(chǎn)品等各個領(lǐng)域。利用該系統(tǒng)，可以實現(xiàn)固定電話和移動電話對空調(diào)器、電熱水器、電燈等家用電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，用戶可以提前將居室的空調(diào)打開，一進(jìn)家門便享受清涼世界；用戶外出時，通過本系統(tǒng)開關(guān)居室的電燈、電視，造成有人在家的假象，提高家居安全。此外，本系統(tǒng)還可以應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，實現(xiàn)對無人值守崗位的遠(yuǎn)程控制。從我選擇這一課題開始，從一無所知，到 逐漸深入的研究，最終完成這一研究設(shè)計。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。 我在用 protel 畫圖的過程中遇到一些問題，多虧了同學(xué)們的幫助，才完成了這篇論文。 衷心地感謝在百忙之中評閱論文和 參加答辯的各位專家、教授！ 家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 27 附錄 A 硬件電路圖 R3R1R2R4R6R7R8R9R 10C3C4C1C2Y1D1D2D3D5C8C6C7T6T8J K aJ K bBD4I N +U ddI N T O EGSS T / G TUrE S TS T DQ3O S C 1 Q2O S C 2 Q1U s s Q0214356789181017161514131211M T 8 87 0V C CV C CG1 G2G4G3SC9V C CC 10R5R 14R 13R 15R 11R 16V C CC5C 12C 11T7音樂片D?V C CJKV C CY2C 13V C C1011345613201256912C L KD0D1D2D3D4U c c G N DC L RQ0Q1Q2Q3Q4X1P 1. 2UddX2USSP 3. 2P 3. 4P 3. 3P 1. 3P 3. 1P 1. 4P 3. 0P 1. 5P 1. 6P 1. 7P 3. 5R S TP 1. 1P 3. 7P 1. 0A T 8 9C 20 51R 17R 18R 20R 19G5C 14C 15D6R 12V C CT1T2T3T4T5D7D8D9D 10J1J2J3J4J57 4L S 2 73M1M2M3M4M52 20 V2 20 V2 20 V2 20 V2 20 V 家用電器語音控制系統(tǒng)設(shè)計 28 附錄 B 程序清單