- 相關(guān)推薦
基于DSP的聲控電子記事本的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘要：一種基于DSP芯片的語(yǔ)音識(shí)別和數(shù)字錄音系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，DSP（單片ADSP2185）完成語(yǔ)音識(shí)別和數(shù)字錄音功能，MCU完成用戶(hù)界面處理。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音名片（電路號(hào)碼、工作單位、地址等）存儲(chǔ)及聲控查詢(xún)、記事錄音及聲控回放、日歷、簡(jiǎn)單計(jì)算器等功能。語(yǔ)音識(shí)別及語(yǔ)音編解碼技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)日趨成熟，步入實(shí)用化階段。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已開(kāi)始應(yīng)用于電話(huà)查詢(xún)服務(wù)、智能玩具、PDA、家用電器、通信、工業(yè)控制、語(yǔ)言學(xué)習(xí)等應(yīng)用領(lǐng)域；其于碼激勵(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè)（CELP）技術(shù)的語(yǔ)音編解碼算法也因其音質(zhì)好，壓縮比大而在通信和數(shù)字錄音設(shè)備中獲得了廣泛應(yīng)用。
語(yǔ)音輸入方式與手寫(xiě)輸入方式相比，具有操作簡(jiǎn)便、查找方便、識(shí)別準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)。省去了大量的輸入時(shí)間，降低了信息檢索的復(fù)雜度。本文所介紹的聲控電子記事本系統(tǒng)將語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音編解碼在同一片DSP芯片上實(shí)現(xiàn)，用語(yǔ)音方式代替其它方式進(jìn)行信息輸入，提高了系統(tǒng)的靈活性。
1 系統(tǒng)功能
·可存200張語(yǔ)音名片，每張語(yǔ)音名片包含四條信息：姓名、電話(huà)號(hào)碼、工作單位、備注；聲控查找語(yǔ)音名片信息，用戶(hù)只需口述所要查找人的姓名，即可獲得電話(huà)號(hào)碼、工作單位、備注等信息，同時(shí)電話(huà)號(hào)碼顯示在液晶顯示屏上。
·具有雙音多頻（DTMF）撥號(hào)功能，用戶(hù)用聲控查找到電話(huà)號(hào)碼并顯示在液晶屏上之后，只需輕觸一個(gè)撥號(hào)鍵，即可通過(guò)普通電話(huà)機(jī)的話(huà)筒實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)撥號(hào)。
·數(shù)字錄音，每段錄音加語(yǔ)音標(biāo)識(shí)；聲控放音，在放音時(shí)只需口述所要語(yǔ)音段的語(yǔ)音標(biāo)識(shí)即可自動(dòng)找到該段錄音并加放，累計(jì)錄音時(shí)間達(dá)兩個(gè)半小時(shí)以上。
·具有方便的編輯功能，增加、刪除語(yǔ)音名片，增加、刪除數(shù)字錄音段。
2 系統(tǒng)構(gòu)成
本文所介紹的聲控電子記事本系統(tǒng)，是在定點(diǎn)16位DSP芯片上實(shí)現(xiàn)的，它包含特定人孤立詞語(yǔ)音識(shí)別算法和代數(shù)碼本激勵(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè)（ACELP）語(yǔ)音編解碼算法數(shù)（MFCC）為語(yǔ)音特征、以動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)劃（DTW）為模板匹配算法，對(duì)于普通詞條，識(shí)別率達(dá)到了99%以上。用于“錄音”功能的ACELP算法是該碼率下性能優(yōu)異的編解碼算法，雖然算法復(fù)雜度較高，但共重建語(yǔ)音質(zhì)量的平均主觀(guān)評(píng)測(cè)分?jǐn)?shù)（MOS分）達(dá)到了4.0，非常接近于壓縮前的分?jǐn)?shù)4.3。
如圖1所示，系統(tǒng)由MCU實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)控制，接受外部鍵盤(pán)輸入，并在液晶屏上顯示信息。在本系統(tǒng)中，語(yǔ)音充當(dāng)大部分人機(jī)界面的角色，盡量省去復(fù)雜的鍵盤(pán)操作，而且用語(yǔ)音提示或語(yǔ)音回放代替一部門(mén)液晶文字提示。由于語(yǔ)音要經(jīng)過(guò)DSP處理，所以MCU需要與DSP經(jīng)常交換信息，以便實(shí)現(xiàn)友好的操作界面。
2.1 DSP
DSP（ADSP2185）是整個(gè)硬件系統(tǒng)的信號(hào)處理中心，完成語(yǔ)音識(shí)別、訓(xùn)練、編解碼，進(jìn)行片內(nèi)RAM及外部FLASH存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)管理與調(diào)度，并向主控芯片MCU提供簡(jiǎn)潔的命令與反饋信息。ADSP2185是Analog Devices公司的產(chǎn)品，其主要性能如下：
·運(yùn)算速度為50MIPS，且均為高效的單周期指令。
·提供了80Kbyte的片內(nèi)RAM，其中32Kbyte為數(shù)據(jù)RAM，48Kbyte為程序RAM。
·最大可支持4Mbyte的外部存儲(chǔ)區(qū)，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或程序。
·提供對(duì)字節(jié)存儲(chǔ)區(qū)（BM）與片內(nèi)RAM區(qū)之間的DMA方式支持。
·提供兩上可編程、全雙工、自動(dòng)進(jìn)行收發(fā)緩沖區(qū)操作的串行口。
2.2 MCU
MCU（KS57C2316）是SAMSUNG公司生產(chǎn)的性?xún)r(jià)比較高的一種CMOS四位單片機(jī)，可以一次性編程，適于小批量生產(chǎn)，被廣泛地應(yīng)用于家用電器的控制，它具有強(qiáng)大的I/O功能。其主要性能如下：
·ROM為16K×8 bit；RAM為512×4 bit
·40個(gè)I/O引腳
·多至16位數(shù)字LCD顯示
——32個(gè)段，4個(gè)公共端引腳
這些性能保證了系統(tǒng)主控能力，而且能夠提供靈活的外部接口，適于做進(jìn)一步的改進(jìn)和改造。計(jì)算器等附加功能可以直接由MCU完成。
2.3 數(shù)據(jù)FLASH存儲(chǔ)器
數(shù)據(jù)FLASH存儲(chǔ)器KM29U64000是SAMSUNG公司的產(chǎn)品，它可在3伏電壓下低功耗工作，存貯量大、價(jià)位低、速度快、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)掉電后可保持而不會(huì)丟失。其主要性能指標(biāo)如下：
·存儲(chǔ)單元陣列為（8M 256K）×8bit；數(shù)據(jù)寄存器（512 16）×8bit
·頁(yè)寫(xiě)入為（512 16）Byte；塊擦除為（8K 256）Byte
·命令/地址/數(shù)據(jù)復(fù)用I/O端口
·可靠的CMOS Floating-Gate技術(shù)，耐受一百萬(wàn)次寫(xiě)入/擦除，數(shù)據(jù)維持時(shí)間為10年
·命令寄存器操作
【基于DSP的聲控電子記事本的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)】相關(guān)文章：
基于DSP的擴(kuò)頻電臺(tái)基帶模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)03-18
基于ADI TigerSHARC DSP的OFDM收發(fā)信機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)03-30
基于USB與DSP的指紋識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)03-19
DNP3.0在基于DSP的FTU中的實(shí)現(xiàn)03-18
基于DSP的智能座椅系統(tǒng)的設(shè)計(jì)03-07
基于ESMTP的電子郵件發(fā)送程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)11-16
基于幀的實(shí)時(shí)話(huà)音變換技術(shù)與DSP實(shí)現(xiàn)03-07