一種用於智慧機器人系統的多功能語音卡的製作方法

2023-10-10 20:00:19

本實用新型涉及語音處理領域，特別涉及一種用於智慧機器人系統的多功能語音卡。

背景技術：

語音卡是一種語音和音頻處理設備，是當今大多數智能設備中不可缺少的一部分，有了它才可以實現機器對人的語音識別，並可以根據所識別到的內容做出語言和動作上的響應，從而實現更好的人機互動交流。由於語音卡最初用於對計算機和語音電話的音頻處理，語音卡的技術在計算機和語音電話方面也取得了長足的發展，但是在新興的機器人領域，語音卡的發展還基本處於起步階段，未能形成如計算機和行動電話領域的規模化、統一化的發展格局。

現階段，語音卡在機器人系統中主要用於語音識別和人機互動，現有技術通常是將語音識別部分做成單一的模塊，再根據識別的內容，將存儲設備中的對應的特定格式的音頻文件經過處理通過喇叭轉化為語音。此種方案只能識別特定格式的語音文件，而無法處理其他格式如MP3、WAV、WMA等音頻文件。這就造成了現有技術中的語音卡只能用於語音識別，功能單一，無法處理並播放音樂之類的音頻文件，若要實現處理並播放其他音頻文件便需要增加額外的電路模塊，而額外增加電路模塊會使得硬體電路複雜化並且浪費了部分硬體資源，佔用更大的空間面積，同時也不利於系統的統一管理。

技術實現要素：

本實用新型在於克服現有技術的上述不足，提供一種不需要增加電路模塊就能實現語音識別與播放、電路結構簡單、佔用面積小的用於智慧機器人系統的多功能語音卡。

為了實現上述實用新型目的，本實用新型採用的技術方案是：

一種用於智慧機器人系統的多功能語音卡，包括音頻接收器、存儲器、MCU、解碼器、濾波器、功率放大器；

所述音頻接收器連接所述MCU，用於接收外部語音信號，對所述外部語音信號進行處理，並將處理後的信號後發送到MCU；

所述存儲器連接所述MCU，用於存儲數字音頻信息；

所述MCU連接所述解碼器，用於根據所述處理後的信號提取對應的數字音頻信息，將所述數字音頻信息發送到所述解碼器；

所述解碼器連接所述濾波器，用於將所述數字音頻新轉換為模擬音頻信息，並將所述模擬音頻信息到濾波器；

所述濾波器連接所述功率放大器，用於對所述模擬音頻信息進行濾波，並將濾波後的信號發送到功率放大器；

所述功率放大器用於將濾波後的信號進行放大後輸出。

進一步地，還包括主控制器、總線接口；所述主控制器通過所述總線接口連接所述MCU；用於對所述MCU進行控制。

進一步地，所述濾波器為低通有源濾波器。

進一步地，所述功率放大器為D類功率放大器。

進一步地，所述存儲器為TF卡。

進一步地，所述音頻接收器為麥克風。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果

1、本實用新型的用於智慧機器人系統的多功能語音卡能夠在同一電路系統中完成語音識別及音頻處理步驟，相對於現有技術電路結構簡單、佔用面積小。

2、本實用新型的用於智慧機器人系統的多功能語音卡實現了主控制器與微處理器的互相通信，可以直接通過主控制器發送指令控制語音卡。

附圖說明

圖1所示是本實用新型的用於智慧機器人系統的多功能語音卡模塊框圖。

圖2所示是本實用新型濾波器電路圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本實用新型上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本實用新型內容所實現的技術均屬於本實用新型的範圍。

實施例1：

圖1所示是本實用新型的用於智慧機器人系統的多功能語音卡模塊框圖，包括音頻接收器1、存儲器2、MCU3、解碼器4、濾波器5、功率放大器6；

所述音頻接收器1連接所述MCU3，用於接收外部語音信號，對所述外部語音信號進行處理，並將處理後的信號後發送到MCU3；

所述存儲器2連接所述MCU3，用於存儲數字音頻信息；

所述MCU3連接所述解碼器4，用於根據所述處理後的信號提取對應的數字音頻信息，將所述數字音頻信息發送到所述解碼器5；

所述解碼器4連接所述濾波器5，用於將所述數字音頻新轉換為模擬音頻信息，並將所述模擬音頻信息到濾波器5；

所述濾波器5連接所述功率放大器6，用於對所述模擬音頻信息進行濾波，並將濾波後的信號發送到功率放大器6；

所述功率放大器6用於將濾波後的信號進行放大後輸出。

本實用新型的用於智慧機器人系統的多功能語音卡能夠在同一電路系統中完成語音識別及音頻處理步驟，相對於現有技術電路結構簡單、佔用面積小。

還包括主控制器、總線接口；所述主控制器通過所述總線接口連接所述MCU；用於對所述MCU進行控制。

本實用新型的用於智慧機器人系統的多功能語音卡實現了主控制器與微處理器的互相通信，可以直接通過主控制器發送指令控制語音卡。

優選的，所述濾波器為低通有源濾波器。

優選的，所述功率放大器為D類功率放大器。

優選的，所述存儲器為TF卡。

優選的，所述音頻接收器為麥克風。

在一個實施例中，如下：麥克風拾取外部語音信號後，經過硬體或軟體的降噪處理和從模擬信號到數位訊號的轉換並將轉換後的數位訊號傳送給微控制器，微控制器根據識別到的信息讀取TF卡中相應的語音文件並依次經過解碼、濾波和功率放大得到模擬語音信號；音頻解碼電路讀取TF卡中的音頻文件將數字音頻信號轉換為模擬音頻信號輸出；由於人耳聽到的聲音頻率範圍為20—20kHz，模擬音頻信號經過低通濾波器後保留低於20kHz以下的信號，這樣便將音頻信號所夾雜的高頻幹擾噪聲濾掉保留較為純淨的音頻信號，以實現更好的聽覺效果，本實用新型中的濾波器採用有源低通濾波器；由於解碼濾波後的初始音頻信號不足以驅動喇叭發聲，功率放大電路將解碼濾波後的音頻信號進行功率放大以便能驅動喇叭。

本實用新型的功率放大電路採用D類功率放大器，其相對與傳統AB類功放具有體積小、效率高的特點。其工作原理如下：首先將音頻信號經過脈寬調製轉換為矩形脈衝序列（即PWM波），然後將PWM波輸入到開關放大電路進行功率放大，再經過低通濾波器將放大的信號經過濾波轉換為模擬音頻信號。

圖2所示為本實用新型的有源低通濾波器電路，差分信號Vo+和Vo-分別從運算放大器5的同相端和反相端輸入，數字音頻信號經過解碼電路轉換為電流信號並通過I/V轉換輸出差分模擬信號Vo+和Vo-，差分信號具有良好的抑制共模幹擾的作用，這樣就增強了音頻信號從在電路中抗幹擾的能力。圖2中電阻1和電阻6為輸入保護電阻，電阻3為反饋電阻。 經過濾波器後，差分信號Vo+和Vo-便轉換為單端信號輸入到後級的功率放大電路中。

上面結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了詳細說明，但本實用新型並不限制於上述實施方式，在不脫離本申請的權利要求的精神和範圍情況下，本領域的技術人員可以作出各種修改或改型。