基于單片機(jī)的LD3320實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音智能聲控家居畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）語(yǔ)音識(shí)別控制智能家居本章重點(diǎn)在于對(duì)語(yǔ)音識(shí)別智能家居的基本情況進(jìn)行分析，概括研究其背景意義及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、剖析論文研究的目的、介紹國(guó)內(nèi)外發(fā)展史以及當(dāng)下的市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。2.1選題目的、意義目前在家庭生活中，通常用手動(dòng)開(kāi)關(guān)和無(wú)線開(kāi)關(guān)這兩種方式來(lái)控制家電開(kāi)關(guān)。前者主要是以開(kāi)關(guān)按鍵形式，通過(guò)手動(dòng)操作按下開(kāi)關(guān)之后來(lái)控制通斷；后者主要是通過(guò)遠(yuǎn)程遙控，利用手機(jī)或者電腦無(wú)線控制通斷。這兩種方法在一定情況下顯得特別麻煩、不方便，需要人去直接觸碰開(kāi)關(guān)，然而有些家庭電線老化，可能存在漏電的安全隱患，同時(shí)控制距離短、控制地點(diǎn)少等缺點(diǎn)。在日常生活中，人們有時(shí)躺在床上看書(shū)或看電視，書(shū)可以很容易地放在身邊，電視可以用遙控器的按鍵關(guān)閉，但當(dāng)我們躺在床上時(shí)，另一處電器開(kāi)關(guān)如何方便控制呢?難道非要我們起床去關(guān)斷？這樣也太麻煩了吧。然而基于單片機(jī)的語(yǔ)音智能控制家電設(shè)計(jì)系統(tǒng)很好的解決了傳統(tǒng)家庭開(kāi)關(guān)的不方便、不安全、控制地點(diǎn)受限制等問(wèn)題，此設(shè)計(jì)源于大千世界聲音無(wú)處不在，聲音在空氣中傳播，當(dāng)我們使用的電器能聽(tīng)到我們的聲音之后，就能快速的關(guān)斷家電設(shè)施。于是，基于半導(dǎo)體技術(shù)的聲控開(kāi)關(guān)、基于GSM網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程遙控器、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)多功能插座等新型家電控制方式相繼出現(xiàn)，雖然在很大程度上填補(bǔ)了市場(chǎng)空白，但仍無(wú)法滿足人們，特別是老年人、殘疾人對(duì)家電控制的無(wú)接觸作、一語(yǔ)多控的個(gè)性化要求。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是一種以語(yǔ)音研究為基礎(chǔ)的人機(jī)交流技術(shù)，通過(guò)語(yǔ)音信號(hào)處理自動(dòng)識(shí)別計(jì)算機(jī)，是目前最流行、最有前途的信息技術(shù)之一。隨著電子科技的發(fā)展，語(yǔ)音信號(hào)作為一種最基本、最方便、最為直接的人機(jī)交流方式，更加受到人們的歡迎。本設(shè)計(jì)主要研究了非特定人語(yǔ)音對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，其意義不光在智能家居上得以體現(xiàn)，同時(shí)，它也可以應(yīng)用于公共照明系統(tǒng)、衛(wèi)生系統(tǒng)、樓宇對(duì)話、導(dǎo)航儀等多種領(lǐng)域。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在計(jì)算機(jī)的“語(yǔ)音輸入”中成功地應(yīng)用了它的簡(jiǎn)單、快速、靈活的優(yōu)點(diǎn)，它應(yīng)用于公共照明系統(tǒng)、衛(wèi)生系統(tǒng)、導(dǎo)航儀、自動(dòng)售貨機(jī)、感應(yīng)炊具、微波爐、智能家電方面的應(yīng)用正方興未艾。簡(jiǎn)而言之，它更加方便了人們的生活，使普通人同樣可以能夠享受科技水平提升帶來(lái)的便利。應(yīng)用LD3320語(yǔ)音芯片，編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，“語(yǔ)音識(shí)別模塊”的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“家電控制指令”識(shí)別，高識(shí)別率，而且使用起來(lái)也很簡(jiǎn)單。“聲音和家用電器”的控制，安全、便捷，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，方便老年人和殘疾人使用，前景廣闊?！爸悄芗揖印钡呐d起，是當(dāng)前各先進(jìn)領(lǐng)域的電子信息技術(shù)同居家生活有關(guān)的各種電器完美地集合。它是以住宅為平臺(tái)，集系統(tǒng)、構(gòu)造、控制于一體，綜合管理家中設(shè)備，創(chuàng)造一個(gè)便捷、高效、節(jié)能、健康、綠色的居住生活環(huán)境空間，在當(dāng)今社會(huì)，智能家居控制系統(tǒng)因?yàn)樗憬荨踩膬?yōu)勢(shì)，也越來(lái)越得到關(guān)注，與此同時(shí)，隨著人們生活水平和綠色節(jié)能意識(shí)的提高，基于單片機(jī)的語(yǔ)音智能控制家電設(shè)計(jì)系統(tǒng)也必將會(huì)得到迅速的發(fā)展。2.2國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)從20世紀(jì)八九十年代開(kāi)始，隨著HMM算法的不斷探索和發(fā)展，在貝爾實(shí)驗(yàn)室的許多科學(xué)家的努力下[3]，使HMM算法從理論變?yōu)閼?yīng)用，從框架成為工程模型，使大詞匯量、連續(xù)、非特定人的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成為可能。與此同時(shí)，作為更加先進(jìn)的，符合時(shí)代需求的語(yǔ)音識(shí)別發(fā)展方向和研究前景的重要要素之一，對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行探索與更深層次的研究就顯的尤為重要，在自我組織能力和自我學(xué)習(xí)能力這個(gè)問(wèn)題上，語(yǔ)音識(shí)別問(wèn)題已經(jīng)是當(dāng)前發(fā)展道路上的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。而20世紀(jì)90年代之后，多媒體應(yīng)用對(duì)語(yǔ)音識(shí)別的需求空前地増大。許多發(fā)達(dá)國(guó)家和公司企業(yè)，例如美國(guó)、日本等，都不惜花費(fèi)重金購(gòu)買(mǎi)語(yǔ)音庫(kù)，開(kāi)發(fā)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)從而研究并創(chuàng)建自己特有的語(yǔ)音識(shí)別實(shí)用化系統(tǒng)。在這期間，又提出一種新型的機(jī)器學(xué)習(xí)方式——支持向量機(jī)[4]，它是一種用來(lái)學(xué)習(xí)算法的監(jiān)督學(xué)習(xí)模型，具有識(shí)別模式，可以分析數(shù)據(jù)，用來(lái)分類(lèi)和回歸分析。這個(gè)時(shí)期還出現(xiàn)了基于語(yǔ)音情感的識(shí)別算法，通過(guò)使用支持向量機(jī)對(duì)人類(lèi)語(yǔ)言的情感進(jìn)行分類(lèi)，并對(duì)語(yǔ)音信號(hào)中的諧波進(jìn)行情感識(shí)別。到了21世紀(jì)，語(yǔ)音識(shí)別理論并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)突破，而是通過(guò)視覺(jué)輔助進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別的視聽(tīng)識(shí)別開(kāi)始興起[5]。將圖像信息和語(yǔ)音信號(hào)兩者進(jìn)行特征融合，再通過(guò)HMM算法進(jìn)行匹配，最終得到識(shí)別結(jié)果[6]。但該技術(shù)仍然存在著模型復(fù)雜，實(shí)時(shí)性較差的特點(diǎn)，還有待進(jìn)一步研究和完善。與此同時(shí)，語(yǔ)音識(shí)別的嵌入式系統(tǒng)得到了空前的發(fā)展，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)達(dá)和智能穿戴設(shè)備的興起，電子智能家電等，都使嵌入式平臺(tái)的語(yǔ)音設(shè)備具備了更廣闊是發(fā)展前景。在我國(guó)，雖然語(yǔ)音識(shí)別的研究開(kāi)始時(shí)間較晚，但也取得了一些成就[7]。最早的是中國(guó)科學(xué)院，這項(xiàng)研究始于上世紀(jì)50年代，其他的國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域是70-80年，從80年代開(kāi)始，因?yàn)閷?duì)中文識(shí)別交互的了解已經(jīng)達(dá)到一定程度的發(fā)展和突破。在1990初，國(guó)家在“863”計(jì)劃中增加了詞匯的研究、持續(xù)的漢語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別，意味著站在國(guó)家技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略的角度，對(duì)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的研究和發(fā)展進(jìn)行深入的探討。21世紀(jì)后,中國(guó)跟隨世界技術(shù)的步伐,隨著嵌入式芯片和云存儲(chǔ)技術(shù)的逐漸完善,出現(xiàn)了一系列支持語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的商業(yè)產(chǎn)品,如電話中的語(yǔ)音輸入法,，聽(tīng)歌識(shí)曲，智能語(yǔ)音玩具等等。2.3本文研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)以語(yǔ)音控制家電系統(tǒng)，是基于單片機(jī)技術(shù)、LD3320非特定人的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、設(shè)計(jì)“語(yǔ)音遙控器”，并且將它應(yīng)用于智能家居的開(kāi)關(guān)控制中，具有語(yǔ)音的識(shí)別與控制功能。首先采集人的“語(yǔ)音命令”[8]，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別模塊識(shí)別指令，然后單片機(jī)把控制指令轉(zhuǎn)化成家電中相應(yīng)的“操作指令”，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家電操作。本設(shè)計(jì)支持人體非特定ASR語(yǔ)音識(shí)別[9]，采用雙重口令語(yǔ)音識(shí)別控制，口令模式+IO控制模式，增加了識(shí)別的準(zhǔn)確率。在使用語(yǔ)音識(shí)別指令之前，都要先進(jìn)行一級(jí)口令識(shí)別：“小白”，然后才能進(jìn)行二級(jí)口令識(shí)別：開(kāi)燈，關(guān)燈；打開(kāi)風(fēng)扇，關(guān)閉風(fēng)扇等等控制指令，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音關(guān)斷繼電器，從而模擬智能家庭電氣控制。3語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的分類(lèi)與器件選擇本章將首先介紹語(yǔ)音識(shí)別的功能模塊并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。同時(shí)對(duì)離線語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行介紹,分析其優(yōu)勢(shì)和缺陷,。3.1語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的介紹與分類(lèi)3.1.1語(yǔ)音識(shí)別的功能語(yǔ)音識(shí)別是一種交叉學(xué)科,它必須基于了聲學(xué)、語(yǔ)音學(xué)和語(yǔ)言學(xué)等知識(shí)的處理機(jī)制，從而才能實(shí)現(xiàn)良好的應(yīng)用和發(fā)展，獲得高效的語(yǔ)音識(shí)別交互系統(tǒng)[10]。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是以特征提取技術(shù)、模式匹配準(zhǔn)則以及和模型培訓(xùn)技術(shù)為技術(shù)手段，讓機(jī)器能夠識(shí)別和理解語(yǔ)音信號(hào)。如圖2-1所示,可以將其劃分為若干個(gè)子模塊,其中特征提取模塊主要是用來(lái)采集說(shuō)話人的語(yǔ)音模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為可以進(jìn)行處理的數(shù)字信號(hào)的一種方法;聲學(xué)解碼則是用來(lái)將匹配出的向量序列而推測(cè)出候選的識(shí)別詞網(wǎng)的手段,而語(yǔ)言解碼模塊則是將候選的詞網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析處理,選出概率較大的識(shí)別詞語(yǔ)。圖3-1語(yǔ)音識(shí)別功能模塊Fig.3-1SpeechRecognitionFunctionModule3.1.2語(yǔ)音識(shí)別的分類(lèi)語(yǔ)音識(shí)別是以模式識(shí)別為基礎(chǔ)的一種分類(lèi)過(guò)程。通過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,系統(tǒng)將說(shuō)話人的語(yǔ)音內(nèi)容進(jìn)行處理并按照一定的算法對(duì)其進(jìn)行匹配分類(lèi)最后再獲得識(shí)別結(jié)果，影響語(yǔ)音識(shí)別準(zhǔn)確度的因素主要有說(shuō)話人、語(yǔ)速快慢、內(nèi)容、周邊環(huán)境[11]等。根據(jù)不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，將語(yǔ)音識(shí)別分為下幾種:1.詞語(yǔ)庫(kù)任何一個(gè)識(shí)別系統(tǒng)都有著自己的識(shí)別詞庫(kù)，系統(tǒng)將基于詞庫(kù)中的說(shuō)話者的聲音來(lái)查找相識(shí)的并對(duì)其識(shí)別。很顯然如果詞語(yǔ)庫(kù)很龐大，那么識(shí)別識(shí)別過(guò)程就變得更復(fù)雜，識(shí)別難度也隨之増大。2.講話風(fēng)格顧名思義，舉止指說(shuō)話人的講話風(fēng)格不同，相應(yīng)的識(shí)別難度也會(huì)略有不同。因此可以分為兩種:第一種是比較正規(guī)的說(shuō)話方式，如演講、播音等，說(shuō)話緩慢有停頓;第二種是我們平時(shí)生活中的說(shuō)話方式，屬于非正規(guī)方式。后者在識(shí)別過(guò)程中更為困難。3.識(shí)別對(duì)象由于每個(gè)人說(shuō)話時(shí)發(fā)出的語(yǔ)音信號(hào)可對(duì)其數(shù)字化和分類(lèi)，其分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)則是聲紋迭個(gè)概念。不同的人有不同的聲紋特征。然而同樣的語(yǔ)音識(shí)別識(shí)別比各種不同的語(yǔ)音識(shí)別識(shí)別更簡(jiǎn)單。這就是特定人與非特定人之間識(shí)別語(yǔ)言的區(qū)別，后者需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)而前者則是對(duì)單個(gè)人進(jìn)巧訓(xùn)練便可得到匹配模板。4.識(shí)別環(huán)境識(shí)別環(huán)境可以分為兩種:其一就是圖書(shū)館環(huán)境、家庭環(huán)境等這樣比較安靜的環(huán)境;第二種則是不良語(yǔ)音環(huán)境,例如工廠、鬧市還有汽車(chē)等機(jī)械或者人為噪音的環(huán)境下識(shí)別。很顯然后者的識(shí)別難度遠(yuǎn)大于前者。3.1.3離線語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)離線語(yǔ)音識(shí)別，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)其實(shí)就是本地語(yǔ)音識(shí)別，與它相關(guān)的的是在線語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。前者是在離線下的語(yǔ)音識(shí)別，通常具有以下一些基本特征[12];詞語(yǔ)庫(kù)量即可比較小，不依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，識(shí)別過(guò)程在系統(tǒng)硬件內(nèi)部自動(dòng)完成。但由于受嵌入式硬件平臺(tái)的限制，導(dǎo)致離線語(yǔ)音識(shí)別不能占有過(guò)多的存儲(chǔ)空間，而且運(yùn)算處理不能進(jìn)行過(guò)于復(fù)雜。目前主要以嵌入式平臺(tái)為主，通過(guò)啟動(dòng)專(zhuān)用語(yǔ)音識(shí)別芯片的方法來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別。而后者是一種可對(duì)大型詞匯表進(jìn)行連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別得分布式語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)在服務(wù)器中存儲(chǔ)算法和單詞庫(kù)，每次識(shí)別前將需要識(shí)別的語(yǔ)音內(nèi)容上傳至服務(wù)器，服務(wù)器進(jìn)行運(yùn)算處理后與詞語(yǔ)庫(kù)進(jìn)行匹配，最后選出最相近的結(jié)果反饋給說(shuō)話者。離線語(yǔ)音識(shí)別是一種在本地實(shí)現(xiàn)的快速識(shí)別模式，包括語(yǔ)音信號(hào)的采取，預(yù)處理，特征提取[13]，進(jìn)行識(shí)別分類(lèi)等這些過(guò)程。它不受網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度的限制，不存在識(shí)別延遲等問(wèn)題，應(yīng)用于移動(dòng)環(huán)境是一種更理想的識(shí)別模式。而在線識(shí)別系統(tǒng)則更適合在固定的以及網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較為穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)行識(shí)別。3.2基于LD3320語(yǔ)音識(shí)別芯片的方案設(shè)計(jì)和器件選擇3.2.1硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求本文依靠的課題是人機(jī)交互方向的語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)這一部分,目的是實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別聲控智能家居,具體需要實(shí)現(xiàn)下功能:1.實(shí)現(xiàn)男女聲的識(shí)別功能,即非特定人語(yǔ)音識(shí)則;2.保持90%以上的識(shí)別準(zhǔn)確率;3.豐富的語(yǔ)料庫(kù)和關(guān)鍵詞列表;4.動(dòng)態(tài)添加識(shí)別指令;5.識(shí)別結(jié)果以中文形式體現(xiàn)；為了可以在任何場(chǎng)景進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別,滿足家庭環(huán)境下的特定需求,而且不受信號(hào)強(qiáng)弱限制,并且盡可能小的占用CPU資源等這些條件,本文選擇非特定人離線語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)[13]LD3320。它的優(yōu)勢(shì)在于:無(wú)須訓(xùn)練,識(shí)別快速?zèng)]有延時(shí)。但是缺點(diǎn)在于存儲(chǔ)命令太少,更改匹配指令列表的過(guò)程復(fù)雜(需要燒寫(xiě)程序)等。3.2.2硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)之前所說(shuō)的具體需求,我們需要通過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的語(yǔ)音識(shí)別芯片進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)的處理和識(shí)別,通過(guò)一個(gè)單片機(jī)為主控芯片加以控制。與此同時(shí),為了更好地解決離線語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的缺點(diǎn),我們通過(guò)外接一個(gè)可在單片機(jī)上直接擦寫(xiě)的外部寄存器,并用于主控芯片對(duì)其讀寫(xiě)。送樣可以動(dòng)態(tài)地添加和編輯需要識(shí)別的詞語(yǔ)庫(kù),不僅改善了系統(tǒng)的交互友善度,更在本質(zhì)上提高了對(duì)詞語(yǔ)庫(kù)的識(shí)別范圍。讀寫(xiě)寄存器的加入,使得我們可以任意修改需要識(shí)別的操作指令而不需要通過(guò)燒寫(xiě)程序來(lái)修改單片機(jī)ROM中的程序內(nèi)容,這樣就避免了存儲(chǔ)命令過(guò)少和內(nèi)容死板的問(wèn)題。專(zhuān)用的語(yǔ)音識(shí)別芯片可以用麥克風(fēng)(MIC)接收說(shuō)話者的語(yǔ)音信號(hào),進(jìn)行處理和識(shí)別,最終通過(guò)MCU主控芯片將結(jié)果發(fā)送至單片機(jī),進(jìn)行控制。3.2.3嵌入式語(yǔ)音識(shí)別框架本文主要通過(guò)研究基于專(zhuān)用嵌入式識(shí)別芯片,設(shè)計(jì)相關(guān)的功能和模塊,從而實(shí)現(xiàn)具體的需求。嵌入式語(yǔ)音識(shí)別的傳統(tǒng)框架中,整個(gè)系統(tǒng)主要由MCU主控芯片、專(zhuān)用語(yǔ)音識(shí)別芯片、識(shí)別列表以及語(yǔ)音采集等幾個(gè)主要模塊組成。1.核心控制器:用來(lái)控制專(zhuān)用語(yǔ)音識(shí)別芯片的主控芯片,可以對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能,本文通訊方式采用的是串口的方式。2.語(yǔ)音采集:用來(lái)采集語(yǔ)音信號(hào)的一個(gè)模塊,并將采集來(lái)的語(yǔ)音模擬信號(hào)送入端點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè),預(yù)處理之后變?yōu)閿?shù)字信號(hào),目的是為了對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行特征提取模式匹配得到最終的識(shí)別結(jié)果。3.識(shí)別列表:作為離線語(yǔ)音識(shí)別最具特征性的一個(gè)模塊。它是在識(shí)別列表中臨時(shí)存儲(chǔ)，它較在線識(shí)別相比，不能使用網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)用語(yǔ)音識(shí)別庫(kù)[14]。與識(shí)別芯片的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行匹配，從而得到匹配度最高的識(shí)別結(jié)果反饋給用戶(hù)。3.3主流專(zhuān)用語(yǔ)音識(shí)別芯片比較目前主流的專(zhuān)門(mén)用來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別的芯片主要有三種。分別是ICRoute公司的LD3320,凌陽(yáng)公司的SPCE061A和科大訊飛的XFS5152CE等,如下表3-1所示:表3-1主流識(shí)別芯片對(duì)比Tab.3-1Comparisonofmainstreamidentificationchips芯片是否訓(xùn)練非特定人列表指令個(gè)數(shù)市場(chǎng)價(jià)格SPCE061A是否<30￥25XFS5152CE否是<50￥50LD3320否是<50￥35凌陽(yáng)公司的SPCE061A是一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)處理語(yǔ)音信號(hào)的一種16位控制芯片,可完成對(duì)于特定人語(yǔ)音識(shí)別訓(xùn)練和識(shí)別的功能?？拼笥嶏w的XFS5152CE是于2013年推出的輕量級(jí)主要用作語(yǔ)音合成的芯片,其語(yǔ)音識(shí)別的命令存儲(chǔ)不能超過(guò)30條;ICRoute公司推出的LD3320芯片是基于關(guān)鍵詞語(yǔ)列表的識(shí)別芯片，尤其在對(duì)于非恃定人和中文識(shí)別領(lǐng)域非常成熟，與前一種相比，存儲(chǔ)容量相對(duì)較大，是特殊芯片的自然語(yǔ)音識(shí)別。由于語(yǔ)音識(shí)別芯片設(shè)計(jì)能夠滿足需求的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，因此在權(quán)衡上面三種芯片的條件之后,本文選用LD3320芯片進(jìn)行開(kāi)發(fā)。3.4單片機(jī)選型目前，大多選用的單片機(jī)位STC89C52RC和STC89C51RC，價(jià)格也相對(duì)便宜，而宏晶科技公司生產(chǎn)的STC12系列單片機(jī)價(jià)格稍微高些，但是它較普通的8051單片機(jī)相比，它以高速／低功耗／超強(qiáng)抗干擾的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)越于傳統(tǒng)8051，并且指令代碼包含傳統(tǒng)8051，響應(yīng)速度快8-12倍。內(nèi)部集成復(fù)位電路，可以用于高速通信、智能控制和強(qiáng)干擾場(chǎng)合。12系列MCU計(jì)時(shí)器0/定時(shí)器1/串口與傳統(tǒng)的8051相兼容，獨(dú)立的波特率發(fā)生器，消除了對(duì)定時(shí)器2的需要。全面提高傳統(tǒng)的8051111指令執(zhí)行速度[15]。同STC12LE5A60S2是3.3V的，而STC12C5A60S2是5V的，對(duì)于STC單片機(jī)來(lái)說(shuō)，芯片型號(hào)里的“LE”代表它是3.3V的單片機(jī)，“C”代表它是5V的單片機(jī)，再比如STC89LE52RC為3.3V單片機(jī)，STC89C52RC為5V單片機(jī)LD3320的官方數(shù)據(jù)手冊(cè)明確要求LD3320的工作電壓為3.3V以及跟LD3320連接的單片機(jī)的IO口的高電平電壓也為3.3V，所以如果我們要用單片機(jī)來(lái)控制LD3320，就必須要用3.3V的單片機(jī)，不能用5V的單片機(jī)?。?！綜合上述，由于性能的優(yōu)越性及電源電壓的需求，所以采用STC12LE5A60S2單片機(jī)作為控制器。4系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)本章首先對(duì)硬件設(shè)計(jì)的具體要求與方案進(jìn)行闡述，之后對(duì)目前主流的專(zhuān)用語(yǔ)音識(shí)別芯片做出比較和選擇。然后闡明了LD3320語(yǔ)音識(shí)別芯片的功能以及原理。設(shè)計(jì)基于該芯片的嵌入式識(shí)別系統(tǒng)，主要包括單片機(jī)STC12LE5A60S2為主控芯片的模塊、外圍接口電路模塊等[16]。分析了硬件各部分的工作原理，提出了具體需求的設(shè)計(jì)思路和解決方案，闡述了各模塊的通信方式，并給出了硬件模塊的接線圖，最后給出了一個(gè)總結(jié)。4.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)圖4-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.4-1systemblockdiagram整個(gè)系統(tǒng)由家用電器語(yǔ)音控制平臺(tái)組成，分為以下部分:語(yǔ)音識(shí)別芯片、51單片機(jī)、外部接口電路等。整個(gè)系統(tǒng)由核心控制和語(yǔ)音識(shí)別組成的硬件電路?？刂撇糠质荢TC12LE5A60S2單片機(jī)，語(yǔ)音識(shí)別部分是LD3320語(yǔ)音識(shí)別芯片系統(tǒng)。在用戶(hù)輸出口令傳遞至語(yǔ)音識(shí)別模塊后，LD3320與單片機(jī)并行處理數(shù)據(jù)[17]，再由單片機(jī)發(fā)送命令對(duì)電器實(shí)施遠(yuǎn)程控制操作。4.2微處理器電路模塊4.2.1STC12xx系列單片機(jī)簡(jiǎn)介12系列單片機(jī)有以下特點(diǎn):1.工作電壓：STC12Cxx系列工作電壓：5.5V-4.1V/3.7V(5V單片機(jī))；STC12Lxx系列工作電壓：3.6V-2.4V/2.1V(3V單片機(jī))；2.STC12xx系列單片機(jī)是片上集成了1280字節(jié)或256字節(jié)RAM；通用IO口有36/40/12/14/16個(gè)；并且每個(gè)IO口都具有驅(qū)動(dòng)20mA的能力，復(fù)位后為(1)準(zhǔn)雙向口／弱上拉（普通8051傳統(tǒng)IO口）；(2)可設(shè)置成四種模式：3.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），可通過(guò)串口(RxD/P3.0，TxD/P3.1)引腳直接下載編程程序，下載速度數(shù)秒即可完成。4.它具有EEPROM功能。5.它共2個(gè)16位定時(shí)器（與傳統(tǒng)8051兼容的16位定時(shí)器T0和T1）；STC12xx有1個(gè)獨(dú)立波特率發(fā)生器。4.2.2STC12LE5A60S2系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)STC12LE5A60S2系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4-2所示。圖4-2單片機(jī)引腳圖Fig.4-2single-chippindiagram1.復(fù)位電路在單片機(jī)的九引腳是復(fù)位引腳（Reset），當(dāng)這個(gè)引腳連接到一個(gè)超過(guò)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，可以產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位動(dòng)作。將外部電解電容與復(fù)位引腳相連接，即為電源復(fù)位。當(dāng)復(fù)位引腳連接到Vcc時(shí)，此時(shí)電容是短路的。在短時(shí)間內(nèi)，電容器將被充電。此刻電路等效于斷路。另一個(gè)是手動(dòng)復(fù)位是選擇的設(shè)計(jì)，它的連接如圖4-3所示，是在STC12LE5A60S2復(fù)位引腳外部的電容并行連接到一個(gè)開(kāi)關(guān)上。當(dāng)開(kāi)關(guān)沒(méi)有按下時(shí)，電容器就處于充電狀態(tài);當(dāng)按下按鈕時(shí)，電容器就會(huì)在此時(shí)開(kāi)始放電，這樣就可以在復(fù)位引腳上產(chǎn)生一個(gè)高電平，從而使電路復(fù)位。圖4-3復(fù)位電路Fig.4-3Resetcircuit2.晶振電路圖4-4晶振電路Fig.4-4crystaloscillatorcircuit石英振蕩器簡(jiǎn)稱(chēng)晶體振蕩器，晶振分為有源晶振和無(wú)源晶振兩種，它的作用是在電路中產(chǎn)生振蕩電流，發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。晶振電路是以集成電路和其他部件的方式提供參考頻率，它也是時(shí)鐘電路中的一員。振蕩電路是由晶體振蕩器和單片機(jī)XTAL0和XTAL1構(gòu)成，他的作用是產(chǎn)生諧波，這個(gè)諧波對(duì)電路幾乎沒(méi)有影響，但會(huì)降低電路時(shí)鐘振蕩器的穩(wěn)定性。為削減偕波對(duì)電路的穩(wěn)定性的影響，ATMEL公司將晶振的兩引腳接入兩個(gè)一定型號(hào)的瓷片電容接地，作用是穩(wěn)定電路的穩(wěn)，通常晶振所配的電容在10pf-50pf之間，接法如圖4-4所示。4.3基于LD3320語(yǔ)音識(shí)別芯片的硬件設(shè)計(jì)LD3320芯片是利用了“關(guān)鍵詞列表”匹配的方法的識(shí)別技術(shù)。用戶(hù)在使用前將需要識(shí)別的指令按照數(shù)字序號(hào)和拼音字符串對(duì)應(yīng)的格式，然后寫(xiě)入主控芯片的ROM中，每次識(shí)別時(shí)，主控芯片會(huì)將這些識(shí)別指令列表按順序?qū)懭胄酒拇嫫髦?，芯片將處理每個(gè)語(yǔ)音信號(hào)并識(shí)別它，然后在關(guān)鍵字列表中使用“候選”指令來(lái)匹配最高匹配結(jié)果的識(shí)別，然后反饋給了單片機(jī)，然后將結(jié)果回饋到控制器當(dāng)中。芯片使用了非特異性語(yǔ)音識(shí)別技術(shù),這種技術(shù)是基于一種語(yǔ)言學(xué)家使用語(yǔ)言的建模技術(shù),在中國(guó)近百G的聲音數(shù)據(jù)分析的前提下成立后的中文語(yǔ)音數(shù)學(xué)模型,然后在經(jīng)過(guò)成千上萬(wàn)的算法工程師運(yùn)用演算的數(shù)學(xué)模型和算法的研究結(jié)果取最優(yōu)的每個(gè)關(guān)鍵的基元語(yǔ)音特性集成在芯片中,這是最好的統(tǒng)計(jì)概率[18]。4.3.1芯片LD3320功能介紹1.該公司具有了獨(dú)特的快速、穩(wěn)定的優(yōu)化算法，用戶(hù)也不需要訓(xùn)練聲音模型，然后就可以進(jìn)行非特定人語(yǔ)音識(shí)別，識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)了95%以上。2.芯片本身不需要任何外部輔助器件如RAM芯片以及和AD/DA芯片等，自身就可以獨(dú)立完成了語(yǔ)音識(shí)別。它真正的是單芯片語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。3.每次識(shí)別最多可以設(shè)置為50個(gè)關(guān)鍵語(yǔ)句，單詞、短語(yǔ)或短句都可以，但是長(zhǎng)度不得超過(guò)10個(gè)中文字符或79個(gè)字節(jié)的拼音字符串。另一方面，可以動(dòng)態(tài)編輯標(biāo)識(shí)的內(nèi)容，以便使用更加多樣化的內(nèi)容。4.芯片內(nèi)含16位A/D轉(zhuǎn)換器、16位D/A轉(zhuǎn)換器和放大器電路，麥克風(fēng)和單聲道揚(yáng)聲器可在使用，通過(guò)插拔或焊接連接其他器件。5.芯片支持了對(duì)于軟件和硬件的串行和并行兩種時(shí)序的讀寫(xiě)方式，用戶(hù)可以根據(jù)需要自己選擇。6.芯片具備自我休眠功能，這種方式實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能源。7.工作供電為3.3V，方便攜帶。4.3.2電路說(shuō)明這個(gè)芯片的簡(jiǎn)單邏輯圖如圖所示，通過(guò)每個(gè)引腳的定義我們可以更加方便我們連接導(dǎo)線。圖4-5LD3320內(nèi)部邏輯圖Fig.4-5LD3320internallogicdiagram芯片管腳輸入的電壓范圍如下:高電壓(邏輯為“1”):0.7*VDDIO-VDDIO，低電壓(邏輯為“0”):0-0.3*VDDIO。因此，我們要求單片機(jī)輸入的工作電壓穩(wěn)定在3.3V，并且LD3320器件要求電源輸入不得超過(guò)3.3V.4.3.3LD3320芯片電路設(shè)計(jì)1.LD3320與MCU通信方式通訊方式是硬件平臺(tái)當(dāng)中最為核心的一環(huán)，語(yǔ)音識(shí)別芯片LD3320與主控制芯片STC12LE5A60S2之間的讀寫(xiě)過(guò)程主要是通過(guò)功能寄存器完成的。語(yǔ)音芯片LD3320的寄存器分別支持了軟件、硬件的串行SPI讀寫(xiě)方法、軟件模擬并行讀寫(xiě)和硬件并行讀寫(xiě)四種讀寫(xiě)方式。本文使用的是并行的軟件模擬時(shí)序。并行寫(xiě)的時(shí)序如圖所示:圖4-6并行寫(xiě)時(shí)序Fig.4-6Parallelwritetiming當(dāng)準(zhǔn)備好讀寫(xiě)的地址之后，在并行讀寫(xiě)時(shí)序中，對(duì)于寫(xiě)入地址，我們需要令A(yù)0為1，然后再拉低CSB*以及拉高WRB*;當(dāng)開(kāi)始讀入數(shù)據(jù)時(shí)，令A(yù)0等于我們拉低CSB*和將RD*拉高。圖4-7并行讀時(shí)序Fig.4-7Parallelreadtiming在這種讀寫(xiě)情況下芯片的MD管腳需要拉低，這是一個(gè)需要值得注意的問(wèn)題。此時(shí)DELAY_NOP有關(guān)部件會(huì)有較長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)，這對(duì)于0x37寄存器進(jìn)行寫(xiě)入數(shù)據(jù)的操作會(huì)受很大的影響，芯片此時(shí)也會(huì)受到干擾導(dǎo)致工作不正常。在進(jìn)行識(shí)別工作時(shí)，0x37寄存器開(kāi)始控制芯片工作的入口[19]，從而啟動(dòng)芯片識(shí)別的運(yùn)算和整個(gè)識(shí)別流程。2.芯片內(nèi)部的簡(jiǎn)單邏輯圖如上圖所示，通過(guò)各個(gè)引腳的定義我們可以清楚地了解它與單片機(jī)連接時(shí)候需要注意的一些關(guān)鍵問(wèn)題。表4-1管腳說(shuō)明Tab.4-1PinDescription管腳標(biāo)號(hào)名稱(chēng)IO方向AD分類(lèi)說(shuō)明1,32VDDIO--數(shù)字I/O電路用電源輸入7VDD-D數(shù)字邏輯電路用電源8，33GNDD-DIO和數(shù)字電路用接地9，10MIC[P,N]IA麥克風(fēng)輸入（正負(fù)端）11MONOIA單聲道LineIn輸入12MBS-A麥克風(fēng)偏置續(xù)表4-1管腳標(biāo)號(hào)名稱(chēng)IO方向AD分類(lèi)說(shuō)明13，14LIN[L,R]IA立體聲LineIn（左右端）15，16HPO[L,R]OA耳機(jī)輸出（左右端）17GNDA-A模擬電路用接地18VREF-A聲音信號(hào)參考電壓19，23VDDA-A模擬信號(hào)用電源20EQ1OA喇叭音量外部控制121EQ2IA喇叭音量外部控制222EQ3OA喇叭音量外部控制324GNDA-A模擬電路用接地25，26SPO[N,P]OA喇叭輸出27，28LOUT[L,R]OALineOut輸出31CLKID時(shí)鐘輸出4-48(MHz)34P7I/OD并行口（第7位）35P6I/OD并行口（第6位）36P5I/OD并行口（第5位）37P4I/OD并行口（第4位）38P3I/OD并行口（第3位）39P2/SDCKI/OD并行口（第2位），共用SPI時(shí)鐘40P1/SDOI/OD并行口（第1位），共用SPI輸出41P0/SDII/OD并行口（第0位），共用SPI輸入42WRB*/SPIS*ID寫(xiě)允許（低電平有效），共用SPI片選信號(hào)（低電平有效）43CBS*/SCS*ID并行方式片選信號(hào)，共用SPI片選信號(hào)44A0ID地址或者數(shù)據(jù)選擇。在WRB*有效時(shí)，高電平表示P0~P7是地址，而低電平表示P0~P7是數(shù)據(jù)。45RDB*ID讀允許（低電平有效）46MDID0:并行工作方式1:串行工作方式（SPI協(xié)議）47RSTB*ID復(fù)位信號(hào)（低電平有效）48INTB*OD中斷輸出信號(hào)（低電平有效）說(shuō)明:其中I表示輸入；O表示輸出。A表示模擬信號(hào)：D表示數(shù)字信號(hào)。4.3.4LD3320接線圖圖4-8LD3320接線圖Fig.4-8LD3320wiringdiagram圖4-9最小系統(tǒng)Fig.4-9Minimumsystem其中單片機(jī)的P0.0-P0.7及其他引腳與LD3320的對(duì)應(yīng)引腳相連接，P3.6和P3.7兩引腳主要是對(duì)芯片LD3320進(jìn)行讀寫(xiě)處理，而在P1.0-P1.3分別連接了各負(fù)載。實(shí)物共連接了4個(gè)LED指示燈。當(dāng)電源供電時(shí)，電源指示燈亮，表示系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備好，可以工作了。由于電源指示燈是接地和接電源練成了回路，故通電即亮。而紅藍(lán)綠三個(gè)LED是由單片機(jī)控制的，根據(jù)引腳高低電平，使LED亮滅。當(dāng)識(shí)別完成時(shí)，管腳輸出為高電平，燈熄滅，下一次識(shí)別后，管腳輸出為低電平，燈亮。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)家電電器的控制，我們采用LED燈觀察識(shí)別效果和繼電器控制4路負(fù)載演示實(shí)際家電，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別遠(yuǎn)程控制家用電器的開(kāi)關(guān)，在電源上電時(shí)，紅藍(lán)綠三個(gè)LED指示燈會(huì)閃爍三次并熄滅。當(dāng)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別到關(guān)鍵詞時(shí)，開(kāi)發(fā)板的3個(gè)紅綠藍(lán)LED指示燈會(huì)常亮，并等待下一級(jí)命令。當(dāng)接收二級(jí)語(yǔ)音指令“開(kāi)燈”或者“關(guān)燈”時(shí)，3個(gè)紅綠藍(lán)LED指示燈逐漸熄滅，此時(shí)繼電器控制的負(fù)載運(yùn)行。根據(jù)燈的變化情況來(lái)判斷LD3320芯片識(shí)別過(guò)程。根據(jù)STC12LE5A60S2的引腳連接圖可以對(duì)應(yīng)LD3320的芯片管腳的連接。在系統(tǒng)的硬件中，我們焊接了引腳底座定義為模塊JP2.該模塊如圖4-10。在該模塊中，我們將芯片中的一些功能一樣引腳都連接在了一起，其中LD_SPOP和LD_SPON代表喇叭輸出的正極和負(fù)極;LD_LINR和LD_LINL分別代表立體聲LineIn的右端和左端;LD_MICN和LD_MICP分別為麥克風(fēng)輸入的負(fù)極和正極。圖4-10語(yǔ)音識(shí)別底座Fig.4-10Speechrecognitionbase4.3.5輔助電路1.喇叭音量的外部控制喇叭的音量可以通過(guò)外部電路來(lái)改變，就是通過(guò)調(diào)節(jié)連接的兩電阻比值，例如下圖中兩電阻R9和R8的阻值分別是33K和10K，那么33/10=3.3，則聲音被放大3倍以上。而如果給R9接入可變電阻，就可以手動(dòng)調(diào)節(jié)音量了。圖4-11喇叭音量的外部控制Fig.4-11Externalcontrolofthespeakervolume2.麥克風(fēng)偏置的輔助電路麥克風(fēng)偏置（MBS）引腳為12引腳，它需要外接一個(gè)電阻電容電路，作用是提供麥克風(fēng)一個(gè)輸出純凈的浮動(dòng)電壓。圖4-12麥克風(fēng)增益的輔助電路Fig.4-12Auxiliarycircuitformicrophonegain4.4L9910H電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ICL9110是一種控制和驅(qū)動(dòng)雙通道集成一體的電路設(shè)備，這樣不僅降低了成本，同時(shí)也提高了機(jī)器的可靠性。芯片具有較好的抗擾動(dòng)性；兩個(gè)輸出信號(hào)就可以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正向和反向運(yùn)動(dòng),它具有大電流驅(qū)動(dòng)能力,每個(gè)通道可以通過(guò)連續(xù)800毫安電流,峰值電流容量高達(dá)1.5A；電感負(fù)載的反向涌流有內(nèi)置鉗位二極管釋放,所以它是一種驅(qū)動(dòng)繼電器,應(yīng)用領(lǐng)域在直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)中。由于安全可靠的特點(diǎn)，因此L9110被廣泛應(yīng)用于玩具電機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)及其它電路中[20]。它還有其他名字:L9110S，L9110H，LG9110S。他具有以下特征:1)低靜態(tài)工作電流；2)寬電流電壓范圍:2.5V-12V；3)較低飽和壓降4)TTL/XMOS輸出電平兼容，可直接連CPU；5)控制和驅(qū)動(dòng)集成于單片IC之中6)具備管腳高壓保護(hù)功能；7)工作溫度:-20oC-80oC。表4-2管腳定義Tab.4-2PinDefinitions序號(hào)符號(hào)功能1OAA路輸出管腳2Vcc電源電壓3Vcc電源電壓4OBB路輸出管腳5GND地線6IAA路輸入管腳7IBB路輸入管腳8GND地線表4-3邏輯關(guān)系圖Tab.4-3LogicaldiagramsIAIBOAOBHLHLLHLHLLLLHHLL圖4-13應(yīng)用電路圖Fig.4-13Applicationcircuitdiagram每個(gè)IC都由兩通道構(gòu)成，當(dāng)輸入信號(hào)A為高電平時(shí)，則輸出A也為高電平，反之亦然。B通道原理相同。圖4-14窗簾電路圖Fig.4-14Curtaincircuitdiagram4.5直流LM1117-3.3V穩(wěn)壓芯片LM1117是一款三線端正電壓輸出的低壓降線性穩(wěn)壓電路。LM1117是在值1.25-13.8V輸出電壓?jiǎn)挝坏目烧{(diào)電壓版本，它通過(guò)2個(gè)外部電阻調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。輸出端須要添加外接10uF的電容，通過(guò)濾波來(lái)來(lái)保障電源的純凈。1.特征:1）提供1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V和可調(diào)電壓的型號(hào)2）節(jié)省空間的SOT-223和LLP封裝3）電流限制和熱保護(hù)功能4）輸出電流可達(dá)800mA5)線性調(diào)整率:0.2%（Max）6)負(fù)載調(diào)解率:0.4%（Max）7)溫度范圍:—LM1117:0oC-125oC2.應(yīng)用領(lǐng)域:1)開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的主調(diào)壓器2)高效線性調(diào)整器3)電池充電器圖4-15穩(wěn)壓電路圖Fig.4-15Regulatorcircuitdiagram由于LD3320識(shí)別芯片的工作電壓不能超過(guò)3.3V，并且作為主控芯片的單片機(jī)工作電壓也需要保持一致。因此我們需要通過(guò)電源穩(wěn)壓電路[21]如圖所示，將5V的電源變成3.3V5軟件設(shè)計(jì)本章首先介紹基于LD3320的識(shí)別系統(tǒng)具體的工作流程，各個(gè)模塊對(duì)數(shù)據(jù)的處理和生成，彼此之間的通訊都在流程中具體體現(xiàn)。之后詳細(xì)介紹各個(gè)模塊之間的功能和定義。還要對(duì)硬件的調(diào)試方面進(jìn)行了敘述。5.1系統(tǒng)流程圖圖5-1系統(tǒng)程序流程圖Fig.5-1Systemprogramflowchart5.2系統(tǒng)程序流程圖聲控系統(tǒng)單片機(jī)程序流程圖如圖所示。圖5-2聲控系統(tǒng)單片機(jī)程序流程圖Fig.5-2voicesystemsystemprogramflowchart5.3聲控智能家居系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)1.單片機(jī)的初始化的函數(shù)：voidMCU_init()名稱(chēng)：voidMCU_init()[22]。功能：?jiǎn)纹瑱C(jī)的初始化的過(guò)程。2.中斷處理函數(shù)：voidExtInt0Handler(void)interrupt0名稱(chēng)：中斷處理函數(shù)。功能：處理語(yǔ)音識(shí)別芯片的中斷請(qǐng)求。其他說(shuō)明：當(dāng)語(yǔ)音識(shí)別模塊接收到音頻信號(hào)后，內(nèi)部將對(duì)其進(jìn)行處理，最終獲得識(shí)別結(jié)果，若無(wú)結(jié)果，則設(shè)置寄存器開(kāi)始下次識(shí)別。3.用戶(hù)執(zhí)行函數(shù)：voidUser_handle(uint8dat)名稱(chēng)：用戶(hù)執(zhí)行函數(shù)。功能：識(shí)別成功后，單片機(jī)再進(jìn)行處理。4.LD3320復(fù)位函數(shù)：voidLD_Reset()功能描述：語(yǔ)音識(shí)別芯片復(fù)位模塊。voidLD_Reset(){ RSTB=1; delay(5); RSTB=0; delay(5); RSTB=1; delay(5); CSB=0; delay(5); CSB=1; delay(5);}5.LD3320初始化的函數(shù)：voidLD_Init_Common()功能描述：語(yǔ)音識(shí)別芯片模塊的初始化。voidLD_Init_Common(){ LD_ReadReg(0x06); LD_WriteReg(0x17,0x35); delay(10); LD_ReadReg(0x06); LD_WriteReg(0x89,0x03); delay(5); LD_WriteReg(0xCF,0x43); delay(5); LD_WriteReg(0xCB,0x02); /*PLLsetting*/ LD_WriteReg(0x11,LD_PLL_11); LD_WriteReg(0x1E,0x00); LD_WriteReg(0x19,LD_PLL_ASR_19); LD_WriteReg(0x1B,LD_PLL_ASR_1B); LD_WriteReg(0x1D,LD_PLL_ASR_1D); delay(10); LD_WriteReg(0xCD,0x04);// LD_WriteReg(0x17,0x4c); delay(5); LD_WriteReg(0xB9,0x00); LD_WriteReg(0xCF,0x4F); LD_WriteReg(0x6F,0xFF);}6.LD3320ASR功能的初始化函數(shù)：voidLD_Init_ASR()功能描述：語(yǔ)音識(shí)別芯片模塊ASR功能的初始化。程序?yàn)?voidLD_Init_ASR(){ LD_Init_Common(); LD_WriteReg(0xBD,0x00); LD_WriteReg(0x17,0x48); delay(10); LD_WriteReg(0x3C,0x80); LD_WriteReg(0x3E,0x07); LD_WriteReg(0x38,0xff); LD_WriteReg(0x3A,0x07);LD_WriteReg(0x40,0); LD_WriteReg(0x42,8); LD_WriteReg(0x44,0); LD_WriteReg(0x46,8); delay(1);}7.運(yùn)行ASR識(shí)別處理函數(shù)uint8RunASR(void)功能描述：運(yùn)行ASR識(shí)別流程。返回值：asrflag:1-＞啟動(dòng)成功；0-＞啟動(dòng)失敗。其他說(shuō)明：識(shí)別順序如下：1)RunASR()函數(shù)實(shí)現(xiàn)一次完整的ASR語(yǔ)音識(shí)別流程；2)LD_AsrStart()函數(shù)實(shí)現(xiàn)了ASR初始化；3)LD_AsrAddFixed()函數(shù)添加關(guān)鍵詞語(yǔ)到LD3320中；4)LD_AsrRun()函數(shù)啟動(dòng)一次ASR語(yǔ)音識(shí)別流程。任何一次ASR識(shí)別流程都要從初始化開(kāi)始，之后按照此順序進(jìn)行。uint8RunASR(void){ uint8i=0; uint8asrflag=0; for(i=0;i<5;i++) { LD_AsrStart(); delay(50); if(LD_AsrAddFixed()==0) { LD_Reset(); delay(50); continue; } delay(10); if(LD_AsrRun()==0) { LD_Reset(); delay(50); continue; } asrflag=1; break; } returnasrflag;}8.語(yǔ)音命令添加函數(shù)：uint8LD_AsrAddFixed()功能描述：向LD模塊添加關(guān)鍵詞。返回值：flag:1-＞添加成功。9.識(shí)別結(jié)果獲取函數(shù)：uint8LD_GetResult()功能描述：獲取識(shí)別結(jié)果。返回值：LD_ReadReg(0xc5)，讀取寄存器返回的識(shí)別碼。6程序的編譯下載及設(shè)備調(diào)試6.1KEILuVision4的使用步驟KeiluVision4在2009年發(fā)布，它的管理系統(tǒng)引入了靈活的窗口，使開(kāi)發(fā)人員能夠同時(shí)在多臺(tái)監(jiān)視器操作，并提供了視覺(jué)上的表面可以控制窗口的的任何地方。新的用戶(hù)界面可多窗口開(kāi)放，這樣更好地利用屏幕空間，提供一個(gè)高效，整潔的開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。KEILuVision4集成開(kāi)發(fā)軟件管理文件的方式是以工程的形式，而不是單一文件。工程項(xiàng)目文件里統(tǒng)一管理源程序（包括C程序、匯編程序）、頭文件、說(shuō)明性的技術(shù)文檔。一般創(chuàng)建一個(gè)KEIL應(yīng)用程序需要下列過(guò)程。1.創(chuàng)建一個(gè)工程項(xiàng)目文件；2.新建一個(gè)文檔；3.輸入程序代碼；4.保存創(chuàng)建的源程序項(xiàng)目文件（本設(shè)計(jì)是用C語(yǔ)言編程因此存盤(pán)時(shí)輸入的文件名應(yīng)帶擴(kuò)展名.c）；5.將寫(xiě)好的源程序文件添加到項(xiàng)目中；6.根據(jù)畢設(shè)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)程序進(jìn)行編寫(xiě)、修改、最后仿真，一直到最終的仿真結(jié)果沒(méi)有錯(cuò)誤停止；7.程序?qū)懲昃涂梢跃幾g調(diào)試并生成hex文件了，首先對(duì)工程進(jìn)行設(shè)置，打開(kāi)工程菜單，點(diǎn)擊設(shè)置。8.將晶振頻率設(shè)置成22.1184MHz。9.勾選輸出標(biāo)簽頁(yè)的“生成HEX文件”，保存退出設(shè)置菜單。10.先點(diǎn)擊編譯，后點(diǎn)擊建立目標(biāo)文件，若沒(méi)有錯(cuò)誤的話，HEX文件即可生成。6.2STC-ISP芯片燒錄軟件的使用1.安裝好連接驅(qū)動(dòng)程序，將單片機(jī)與電腦連接好，打開(kāi)STC-ISP。2.選擇單片機(jī)類(lèi)型為STC12LE5A60S2。3.加載剛才KeiluVision4生成的hex文件。圖6-1選取生成的hex文件Fig.6-1hexselectthegeneratedfile4.選對(duì)COM口，在設(shè)備管理器中查看所連接單片機(jī)的通訊端口號(hào)，波特率默認(rèn)，其他選項(xiàng)無(wú)需設(shè)置，點(diǎn)擊下載，然后單片機(jī)上電即可完成程序燒錄。圖6-2選對(duì)COM口并開(kāi)始燒錄Fig.6-2ChoosetheCOMportandstartburning6.3系統(tǒng)測(cè)試6.3.1設(shè)備實(shí)測(cè)控制命令，如表4-1所示。LD3320語(yǔ)音識(shí)別芯片可以依據(jù)用戶(hù)的需求制定個(gè)性化的關(guān)鍵詞語(yǔ)音控制指令，最多可以寫(xiě)入50條[23]。本論文的設(shè)計(jì)是為了研究LD3320語(yǔ)音識(shí)別芯片在家庭電路中的應(yīng)用，所以只寫(xiě)入了比較基本的指令。表6-1控制命令Tab.6-1Controlcommands序號(hào)語(yǔ)音命令字符串1開(kāi)燈kaideng2關(guān)燈guandeng3打開(kāi)電扇dakaidianshan4關(guān)閉電扇guanbidianshan5播放音樂(lè)bofangyinyue6停止播放tingzhibofang7打開(kāi)窗簾dakaichuanglian8關(guān)閉窗簾guanbichuanglian9全部打開(kāi)quanbudakai10全部關(guān)閉quanbuguangbi在燒錄程序，完成硬件連線并上電復(fù)位后，系統(tǒng)即進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。向系統(tǒng)說(shuō)出控制命令(盡可能用普通話)，比如說(shuō)“開(kāi)燈”“關(guān)燈”“播放音樂(lè)”“停止播放”等命令后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)識(shí)別結(jié)果執(zhí)行對(duì)應(yīng)動(dòng)作，點(diǎn)亮熄滅燈泡或者通斷電扇運(yùn)行。6.3.2設(shè)備實(shí)物展示本設(shè)計(jì)支持人體非特定ASR語(yǔ)音識(shí)別，采用雙重口令語(yǔ)音識(shí)別控制，為防止其他音源的干擾，口令模式+IO控制模式，增加了識(shí)別的準(zhǔn)確率。在使用語(yǔ)音識(shí)別指令之前，都必須先說(shuō)出：一級(jí)口令“小白”，然后進(jìn)行二級(jí)口令識(shí)別，4路負(fù)載輸出端分別控制：LED燈泡、迷你風(fēng)扇、MP3音樂(lè)、電機(jī)馬達(dá)，代表4種不同的電器控制：電燈、風(fēng)扇、音樂(lè)、窗簾。二級(jí)識(shí)別口令：開(kāi)燈，關(guān)燈；打開(kāi)風(fēng)扇，關(guān)閉風(fēng)扇；播放音樂(lè)，停止播放；打開(kāi)窗簾，關(guān)閉窗簾。通過(guò)4路繼電器去輸出可以去控制家里的家電，比如風(fēng)扇，電視，音響強(qiáng)電控制等等，可以說(shuō)：“打開(kāi)風(fēng)扇”，“關(guān)閉風(fēng)扇”或者“播放音樂(lè)”，“停止播放”等等，一系列的