基於漢語語音識別的遙控模塊的製作方法
2023-06-07 17:10:41
專利名稱：基於漢語語音識別的遙控模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於語音識別技術領域，特別涉及採用單片計算機、數位訊號處理器(DSP)和遙控技術實現一種實用化、通用化的語音遙控器結構設計。
背景技術：
基於漢語語音識別的遙控裝置，如語音遙控玩具、家電遙控器等，是一個非常巨大的市場。以語音遙控玩具為例，有調查表明，小孩和成人對於高科技玩具的熱情將使他們很快接受語音玩具，並且樂意以較高的價格購買。但目前國內市場上還沒有適合國內消費者價位和心理的基於漢語語音識別的遙控玩具，其主要原因是語音識別技術的開發投入周期長、數量大、風險高。
從技術上分析，一些先進國家在語音識別的理論和實用上已經走在了前面。美國SENSORY公司生產的語音識別專用晶片RSC-364系統產品已經應用於不同的手機、電話、玩具，甚至示波器等儀器中。菲利浦和韓國三星也推出了基於特定人語音識別的手機。但在漢語的識別技術上，中國仍然具備很大的優勢。目前，中國實現的各種基於數位訊號處理器和基於單片計算機的語音識別模塊，將語音識別功能在基於數位訊號處理器(DSP)的模塊上實現，並與單片計算機聯用，實現了語音撥號電話機等一些演示產品。但是，這些模塊仍然不能投入實用化產品階段，主要原因是(1)結構設計上的通用性不強，比如，沒有一體化的遙控模塊、擴展接口；(2)單元、器件選型實用性不好，成本高，體積大，功能不強；(3)模塊沒有通用和直接固化的語音識別軟體程序，軟體程序仍然需要語音識別方面的專門技術人員針對不同的應用背景修改完成，限制了語音識別技術的應用。
發明內容
本實用新型的目的是為克服現有語音識別模塊結構設計上的缺點，設計出一種新穎和通用化的基於漢語語音識別的遙控模塊的硬體結構，選擇恰當的單片計算機、數位訊號處理器、遙控電路集成到同一個模塊上，使其電路設計最優化，系統成本顯著降低，模塊功能多；採用通用的語音識別軟體直接固化在快閃記憶體存儲器上，不再修改；這樣，模塊可以直接應用在具備語音識別功能的遙控裝置上。
本實用新型設計的一種基於漢語語音識別的遙控模塊，包括電源及與其相連的單片計算機、數位訊號處理器、語音採集和與回放電路、遙控電路，以及為各電路提供所需的各種電壓的電源；其特徵在於，還包括快閃記憶體存儲器、接口電路，所說的單片計算機和數位訊號處理器經接口電路雙向連接；單片計算機和遙控電路經過單片計算機上的並行接口單向連接，方向從單片計算機到遙控電路；數位訊號處理器通過自帶的地址和數據總線與快閃記憶體存儲器雙向連接，並通過自帶的接口與語音採集與回放電路雙向連接。
本實用新型具有以下顯著特點1.基於漢語語音識別的遙控模塊，其結構組成和功能包括了遙控應用中所需要的單元，具有很強的通用性；2.基於漢語語音識別的遙控模塊採用的單元，性價比高，成本低，開發時間短，集成度高，資料查詢和採購方便，實用性好；3.基於漢語語音識別的遙控模塊，其快閃記憶體存儲器內固化有通用的語音識別算法，不需要進行二次開發。
圖1為本實用新型的基於漢語語音識別的遙控模塊的結構示意圖；圖2為本實用新型用於語音玩具的實施例結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型基於漢語語音識別的遙控模塊結合附圖及實施例詳細說明如下；本實用新型設計的一種基於漢語語音識別的遙控模塊如圖1，包括電源及與其相連的單片計算機、數位訊號處理器、語音採集和與回放電路、遙控電路，快閃記憶體存儲器、接口電路，以及為各電路提供所需的各種電壓的電源；所說的單片計算機和數位訊號處理器經接口電路雙向連接；單片計算機和遙控電路經過單片計算機上的並行接口單向連接，方向從單片計算機到遙控電路；數位訊號處理器通過自帶的地址和數據總線與快閃記憶體存儲器雙向連接，並通過自帶的接口與語音採集與回放電路雙向連接。
本實用新型各部分電路均可採用成熟產品，各部分的功能分別詳細說明如下；A.單片計算機該單片計算機負責向遙控電路發送指令，和控制接口電路，以與數位訊號處理器交換數據(控制、結果和狀態)，從模塊外接的鍵盤採集用戶的鍵盤輸入，在模塊外接的液晶上顯示提示行(或者控制模塊外接的數碼顯示燈(LED))等。
B.數位訊號處理器數位訊號處理器實現以下功能(1)將語音採集與回放電路輸入的數據進行處理，得到語音識別的結果；(2)對快閃記憶體存儲器讀或寫數據。
(3)負責提示音的壓縮、存儲、解壓與回放管理；(4)通過接口電路與單片計算機交互。
C.快閃記憶體存儲器這部分採用一片快閃記憶體(FLASH)數據存儲器，用來保存各種掉電後不丟失的數據。這些數據主要是以下幾種初始化程序、標準提示音數據、由數位訊號處理器傳送的訓練好的供識別用特徵數據、預先固化的語音識別程序。數據由數位訊號處理器保存和調用。
D.接口電路該接口電路具有電平轉換，邏輯解碼及數據鎖存功能，分別實現數位訊號處理器和單片計算機的地址分配和系統信號的處理；實現數位訊號處理器和單片計算機單元的數據交換；本實用新型可採用如下標準接口串行(RS232C)標準接口、4×4標準鍵盤掃描接口、串行外設接口(SPI)或晶片總線(I2C)接口、遙控並行接口，液晶接口，數碼顯示燈(LED)接口。
E.語音採集與回放電路此電路分語音前置處理、信號放大及濾波、採樣編解碼、信號功率放大幾部分電路。
語音前置處理電路為模塊外接的駐極式麥克風提供合適的偏壓，並將採入的語音信號傳給下一級信號放大及濾波電路。
信號放大及濾波電路將來自前端的語音信號分級放大和濾波後提供給採樣編解碼電路。經過濾波後，能將環境中的低頻噪聲幹擾有效的濾除。
採樣編解碼電路分為模擬輸入與模擬輸出兩個電路。模擬輸入電路的輸出信號通向數位訊號處理器，模擬輸出電路將數位訊號處理器的模擬輸出信號傳送給信號功率放大電路。電路設有的硬體濾波器能在軟體的控制下對輸入的信號作進一步的處理。電路中的可編程增益控制器，能通過軟體調整輸入語音信號的動態範圍使之與模擬/數字(A/D)轉換器的動態範圍相匹配。
經過前置處理、硬體濾波以及高質量量化的語音信號，為下一步進入高性能的語音識別奠定了紮實的基礎。
信號功率放大電路將來自編解碼晶片模擬輸出電路的音頻信號放大到足以驅動外接的揚聲器。該電路也提供耳機接口供靈活使用。
F.遙控電路採用編碼器晶片和標準遙控模塊(無線遙控模塊，紅外遙控模塊，藍牙遙控模塊等)。編碼器晶片將單片計算機輸出的並行遙控信號編碼為串行信號，送到標準遙控模塊輸出和發射。
G.電源電源提供電路所需的各種電壓。能夠適應較寬的電壓變化範圍，電壓轉換效率高，且其外圍的濾波電路能較好的抑制各種電子幹擾。
本實用新型用基於漢語語音識別的遙控模塊組構成一種語音遙控玩具車的實施例，結合附圖2說明如下。
本實施例整個語音遙控玩具車包括遙控器和玩具車兩部分，遙控器將語音命令轉換成指令，而玩具車通過遙控接受裝置接受遙控器輸出的指令並驅動動作機構，產生與語音命令一致的動作。
本實施例的遙控器採用如圖1所示的基於漢語語音識別的遙控模塊，其中各電路採用的具體型號如圖2所示，分別說明如下；(1)單片計算機採用AT89C51，也可用其它系列的單片計算機；(2)數位訊號處理器採用TMS320VC33，或者美國德州儀器公司生產的其它高速數位訊號處理器；(3)快閃記憶體存儲器採用39V040，或根據空間大小選擇其它的FLASH存貯器；(4)接口電路採用GAL22LV10，或根據情況選擇其它的通用邏輯陣列(GAL)晶片；(5)語音採集與回放電路主要採用AD73311，或根據情況選擇其它的編解碼晶片；(6)遙控電路採用編碼器晶片TA12和27M標準無線射頻調製電路，通過天線發射，遙控距離可以達到300米。或根據情況選用紅外遙控模塊；(7)電源採用+5V，正負12V電源模塊；本實施例的數位訊號處理器(DSP)程序直接使用固化的數位訊號處理器(DSP)標準玩具語音識別軟體模塊；微控制器程序使用C(也可以採用PL/M或彙編語言)編寫，程序中完成以下簡單的任務定義語音命令的個數，將每個語音命令翻譯成玩具的動作，定義了一些新的組合動作，發送遙控信號。
本實施例的玩具車部分包括車具的結構及遙控接收電路、其中車具的結構可以設計成不同的造型形體，遙控接收電路可採用與遙控器中的遙控電路相應的接收器。
本實施例的語音遙控玩具車可具有以下功能(1)玩具車能夠進行遠距離語音控制；(2)玩具車通過語音遙控，能夠前進、後倒、左右轉和上下翻，同時充分利用語音控制靈活、命令多的特點，可以自定義一些組合動作；(3)語音命令事先訓練，訓練結果具有專用性，只有主人能夠隨意操縱自己的玩具，符合孩子們的心理，增加了趣味性；同時，可以克服主人發音不準、方言所帶來的識別錯誤問題；
權利要求1.一種基於漢語語音識別的遙控模塊，包括電源及與其相連的單片計算機、數位訊號處理器、語音採集和與回放電路、遙控電路，以及為各電路提供所需的各種電壓的電源；其特徵在於，還包括快閃記憶體存儲器、接口電路，所說的單片計算機和數位訊號處理器經接口電路雙向連接；單片計算機和遙控電路經過單片計算機上的並行接口單向連接，方向從單片計算機到遙控電路；數位訊號處理器通過自帶的地址和數據總線與快閃記憶體存儲器雙向連接，並通過自帶的接口與語音採集與回放電路雙向連接。
專利摘要本實用新型屬於語音識別技術領域。其模塊包括單片計算機、數位訊號處理器、快閃記憶體存儲器、接口電路、語音採集與回放電路、遙控電路、電源。其模塊的結構設計優化,通用性強,其中,基於語音識別的程序直接固化在程序空間,在二次開發時不用修改。該模塊很好的解決了基於漢語語音識別遙控器開發中的通用模塊和方法問題。
文檔編號G06F3/00GK2499938SQ01264329
公開日2002年7月10日 申請日期2001年9月28日 優先權日2001年9月28日
發明者薛曉光 申請人:北京安可爾通訊技術有限公司