抗噪聲車載聲控行動電話的製作方法
2023-10-27 06:58:27
專利名稱：抗噪聲車載聲控行動電話的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於語音控制技術領域，特別涉及一種聲控行動電話的結構及功能設計。
技術領域有資料表明駕車人在行車中使用手持聽筒通訊工具的肇事機率是未使用者的4倍，與酗酒駕車肇事機率相當。世界上許多國家都已制定地區法規禁止在行車中使用手持電話，倡導使用車載免提系統。
基於語音識別的語音撥號系統是當前車載免提系統的實用解決方案。
儘管已有許多基於語音識別的語音控制撥號解決方案，但目前能成熟應用的基於語音識別的聲控車載電話還比較少，主要是存在以下因素還沒有得到很好解決1.一般語音識別系統，只能在比較安靜的環境下工作(如MOTOROLA手機的語音識別撥號系統在噪聲較強的環境中就不能正常撥號)。而實際在行車過程中，車內不可避免的存在來自汽車發動機與空調等較強的噪聲。因此一般的語音識別撥號系統無法用於車載電話。
2.已有的全聲控車載通訊系統有一定的抗噪能力(如MOTOROLA聲控通)，可以實現車載語音電話撥號。但這些系統只能實現人名的語音撥號，不支持數碼直接撥號。而直接的數碼撥號是目前移動通訊用戶使用率最高的撥號方式。
3.具有語音識別功能的撥號電話系統多是使用專用的語音識別晶片(如SONY的電話伴侶就使用了SENSORY公司的專用語音識別晶片)，功能及識別算法難以簡便的進行升級，不能適應不同用戶的靈活需求。
4.大多數語音控制系統未預留標準擴充接口，使得系統不能適應未來功能擴展的需求。
發明內容
本實用新型的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種抗噪聲車載聲控行動電話，使其具有較高的識別率和抗噪能力，能夠支持多語種的數碼語音直接撥號，功能擴充性強，預留出了標準接口可以方便的同許多設備連接等特點。
本實用新型設計的一種抗噪聲車載聲控行動電話，包括電源及與其相連的由麥克風、濾波與放大電路、模/數轉換器組成的語音信號採樣單元，由數/模轉換器與音頻功放器、揚聲器組成的音頻輸出單元，通用數位訊號處理器，數據存儲器，單片機，液晶顯示器，邏輯與接口模塊；以及鍵盤；其特徵在於，還包括通用擴展接口、移動通訊模塊，所說的單片機通過數據總線、控制總線與邏輯與接口單元和通用語音識別單元相連；該單片機通過數據總線分別與所說的液晶顯示器、鍵盤、通用擴展接口、移動通訊單元相連；所說的數據存儲器通過數據總線與通用語音識別單元相連。
本實用新型具有以下特點首先，本實用新型在硬體電路設計中針對汽車中的典型噪聲環境，採取了具有濾波、降噪功能的濾波與放大電路，使得系統用於車載電話語音撥號時仍具有較高的識別率。
其次，針對一般的語音撥號電話使用專用的語音識別晶片，功能單一且難以升級的缺點。本實用新型在設計上多採用通用的晶片，功能擴充性強，可以簡單的通過軟體直接升級系統來增強系統功能。
最後，由於在硬體上採用了通用擴展接口，可以方便的同許多設備連接，如筆記本電腦等或方便的掛接支持SPI協議或I2C協議的串行設備。
此外，本實用新型可在數據存儲器中預先固化有語音識別程序，使其除具有一般語音撥號電話的人名撥號功能外，還能夠支持多語種的數碼語音直接撥號。
圖1為本實用新型的總體結構框圖。
圖2為本實用新型的實施例面板按鍵分布圖。
圖3為本實用新型的實施例結構原理圖。
具體實施方式
本實用新型的抗噪聲車載聲控行動電話實施例結合附圖詳細說明如下本實用新型設計的抗噪聲車載聲控行動電話結構如圖1所示，主要包括電源及與其相連的由麥克風、濾波與放大電路、模/數轉換器組成的語音信號採樣單元，由數/模轉換器與音頻功放器、揚聲器組成的音頻輸出單元，通用數位訊號處理器，數據存儲器，單片機，液晶顯示器，邏輯與接口模塊；以及鍵盤；還包括通用擴展接口、移動通訊模塊，所說的單片機通過數據總線、控制總線與邏輯與接口單元和通用語音識別單元相連；該單片機通過數據總線分別與所說的液晶顯示器、鍵盤、通用擴展接口、移動通訊單元相連；所說的數據存儲器通過數據總線與通用語音識別單元相連。各單元具體的組成及功能分別說明如下1.電源部分由開關電源變換晶片(DC-DC)以及線性穩壓晶片組成，用以提供各單元電路所需的各種電壓。所用的DC-DC晶片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來自汽車上電子設備的電子幹擾。
2.語音信號採樣單元該單元包括麥克風、濾波及放大電路、模/數轉換器。
麥克風用來採入語音信號並將其轉換為電信號，採入的電信號被傳到下一級信號放大及濾波部分。本實用新型除在電路中內置了駐極式麥克風外，還設置了一個麥克風的插口可以外接麥克風。在使用外置麥克風時，內置的麥克風會自動關閉。
濾波及放大電路由信號放大器及帶通濾波器構成，首先將來自前端的語音電信號分級放大後，再通過帶通濾波器進行濾波。該帶通濾波器能將汽車運行中發動機的低頻噪聲、汽車空調的噪聲、路面不平引入的噪聲以及來自電子點火器移動通訊模塊等的空間強電磁波幹擾有效的濾除。經過放大和濾波後的語音電信號將傳輸到模數轉換器與移動通訊模塊的音頻輸入端。
模/數轉換器將經過放大與濾波的語音電信號作模/數轉換，並將轉換好的數位訊號通過串行總線傳給通用數位訊號處理器。
3.音頻輸出單元此單元包括數/模轉換器、音頻功放器與揚聲器。
數、模轉換器將通用數位訊號處理器由串行總線傳來的數位訊號作數/模轉換，並將轉換好的音頻信號傳給下一級。
音頻功放器將來自移動通訊模塊及數/模轉換器的音頻信號放大到足以驅動小揚聲器。該單元也可提供外接耳機插口供靈活使用。
4.通用數位訊號處理器該部分可選用32位高速數位訊號處理器晶片(以下簡稱為DSP)。DSP將模/數轉換器傳入的數據在外部存儲器中固化的程序的控制下進行語音增強、端點檢測、特徵提取、數據壓縮等處理生成供識別用的數據。訓練時生成的數據將由程序控制存入外設的存儲單元，在識別時這些數據又將由程序從存儲單元中調出與待識別的數據加以比較。DSP也負責提示音的壓縮、存儲、解壓與回放管理。此外，DSP還通過邏輯與接口模塊與單片機交互。
5.數據存儲器該單元可選用一片快閃記憶體(FLASH)數據存儲器，用來保存各種需要在系統掉電後不丟失的數據。這些數據主要是以下幾種系統運行程序、標準提示音數據、由DSP傳送的訓練好的供識別用特徵數據、人名記錄回放音數據、人名記錄電話號碼。由於快閃記憶體可以在線擦寫，因此存在其中的標準提示音數據、系統運行程序等可以方便的加以修改或升級。
6.單片機該部分可選用一片8位或16位單片機。該部分主要負責採集用戶的鍵入操作，與DSP交換數據，控制移動通訊模塊的工作模式以及在液晶屏上顯示操作提示行。該單片機提供如下標準接口8+4標準液晶接口、RS232C標準接口、4×4標準鍵盤掃描接口、擴展用SPI或I2C總線接口。
7.液晶顯示器可選用點陣式液晶，用來顯示操作提示或其它有用信息。
8.鍵盤可選用為一4×4掃描式鍵盤，用來功用戶輸入操作指令及電話號碼。
9.通用擴展接口可用由單片機擴展出的SPI或I2C總線接口，可用以任意掛接支持相應協議的串行設備或模塊。
10.移動通訊模塊，可採用成熟的產品，其主要負責進行語音或數據的移動協議(如GSM)無線通訊。該模塊的工作受單片機控制，使用中與普通手機完全相同。用戶只需準備好當地電信服務商提供的SIM卡，並將SIM卡插入該模塊即可使用當地的移動通訊網絡進行語音及數據通訊。該模塊與單片機的接口符合通用RS232C協議，可以方便的更換或升級。
11.邏輯與接口模塊用來進行實現晶片間的接口電平轉換、邏輯解碼與數據鎖存。
本實用新型設計的抗噪聲車載聲控行動電話實施例總體結構如圖2所示，包括電源及與其相連的由麥克風、濾波與放大電路、模/數轉換器組成的語音信號採樣單元，由數/模轉換器與音頻功放器、揚聲器組成的音頻輸出單元，通用數位訊號處理器，數據存儲器，單片機，液晶顯示器，邏輯與接口模塊；以及鍵盤。各電路採用的元器件及功能，以及與其它元件的連接關係分別詳細說明如下本實施例的電源採用降壓DC-DC晶片(兼有穩壓功能)MAX830該電源晶片為語音信號採樣單元、音頻輸出單元、通用數位訊號處理器、數據存儲器、單片機、液晶顯示屏、移動通訊模塊、邏輯與接口模塊提供5V直流電源。
本實施例的語音信號採樣單元採用的元件為麥克風普通5mm駐極體麥克風；濾波及放大器TL084運算放大器；模/數轉換器TLC32044；其功能為經過濾波放大的語音信號將輸入模/數轉換器TLC32044及通訊模塊D10的音頻信號輸入端，轉換好的數位訊號通過串行總線傳給信號處理器TMS320C31。
本實施例的音頻輸出單元採用的元件為數/模轉換器TLC32044(與上述模/數轉換器共用)；音頻功放器LM386；揚聲器普通8歐姆揚聲器；其功能為由數模轉換器TLC32044輸出的音頻信號及通訊模塊D10的輸出信號將輸入音頻功放器LM386，放大後的信號傳到揚聲器輸出聲音。
本實施例的通用數位訊號處理器採用TMS320C31型晶片，該數位訊號處理器通過串行總線與數/模、模/數轉換器TLC32044交換數據；通過數據與地址總線與外部的數據存儲器29EE020及接口晶片74LS244/245、邏輯晶片GAL22V10交換數據。
本實施例的數據存儲器採用29EE020型晶片，該晶片與數位訊號處理器TMS320C31通過數據與地址總線交換數據，與邏輯晶片GAL22V10的控制線相連以接收邏輯晶片的讀寫控制信號。
本實施例的鍵盤採用標準4×4掃描面膜鍵盤，通過8位的數據線與單片機AT89C51相連。
本實施例的單片機採用AT89C51型，通過8位數據線與鍵盤相連；通過數據總線與邏輯接口晶片74LS244/245、GAL22V10相連來交換數據；通過RS232總線與通訊模塊D10相連實現對通訊模塊的控制；還有一部分數據總線連接到液晶顯示屏GDM12264與擴展接口。
本實施例的液晶顯示屏採用GDM12264型(122×64點陣)，通過12位數據總線與單片機AT89C51相連。
本實施例的移動通訊模塊採用摩託羅拉D10通訊模塊，通過RS232總線與單片機AT89C51相連，其音頻輸入接口連到濾波放大器TL084的後級，音頻輸出接口連到音頻功放LM386的前級。
本實施例的邏輯與接口模塊由鎖存器74LS373，總線驅動器74LS244、74LS245和邏輯晶片GAL22V10組成；該模塊通過數據總線分別與數位訊號處理器TMS320C1及單片機AT89C51相連並將組合解碼出的控制信號傳向數據存儲器29EE020。
本實施例還包括一個普通駐極體話筒，一個普通3.5mm插頭耳機，以及本地電信服務商提供的SIM卡。
本實施例的上述單元電路均集成在一電路板上，該電路板安裝在一長方形扁平盒體中，其正面面板設置如圖3所示，圖中，4×4掃描式鍵盤中的0～9數字鍵設置在面板的右上部，是為輸入號碼準備的；其餘為特殊功能鍵，排列在面板的下部，包括；數碼撥號(模式選擇)鍵、人名撥號(識別)鍵、訓練鍵、修改/刪除鍵，C鍵為取消鍵，OK鍵為確認鍵；面板的左上部安裝一塊122×64點陣液晶屏；側面板設有電源、外設麥克風、耳機插口。
權利要求1.一種抗噪聲車載聲控行動電話，包括電源及與其相連的由麥克風、濾波與放大電路、模/數轉換器組成的語音信號採樣單元，由數/模轉換器與音頻功放器、揚聲器組成的音頻輸出單元，通用數位訊號處理器，數據存儲器，單片機，液晶顯示器，邏輯與接口模塊；以及鍵盤；其特徵在於，還包括通用擴展接口、移動通訊模塊，所說的單片機通過數據總線、控制總線與邏輯與接口單元和通用數位訊號處理器相連；該單片機通過數據總線分別與所說的液晶顯示器、鍵盤、通用擴展接口、移動通訊單元相連；所說的數據存儲器通過數據總線與通用語音識別單元相連。
2.如權利要求1所述的聲控行動電話，其特徵在於，所說的單片機採用AT89C51型，所說的通用擴展接口為由該單片機擴展出的SPI或I2C總線接口，
3.如權利要求1所述的聲控行動電話，其特徵在於，所說的通訊模塊採用摩託羅拉D10模塊。
4.如權利要求1所述的聲控行動電話，其特徵在於，所說的濾波與放大電路採用TL084運算放大器，所說的音頻功放器採用LM386功率放大器；所說的模/數轉換器與數/模轉換器共用一塊TLC32044晶片。
5.如權利要求1所述的聲控行動電話，其特徵在於，所說的通用數位訊號處理器採用TMS320C31型晶片。
6.如權利要求1所述的聲控行動電話，其特徵在於，所說的邏輯與接口模塊由鎖存器74LS373，總線驅動器74LS244、74LS245和邏輯晶片GAL22V10組成。
7.如權利要求1所述的聲控行動電話，其特徵在於，所說的電源由開關電源直流-直流變換晶片以及線性穩壓晶片組成。
8.如權利要求1所述的聲控行動電話，其特徵在於，所說的液晶顯示屏採用GDM12264型。
專利摘要本實用新型屬於語音控制領域,包括電源,由麥克風、濾波與放大電路、模/數轉換器組成的語音信號採樣單元,由數/模轉換器與音頻功放器、揚聲器組成的音頻輸出單元,通用數位訊號處理器,數據存儲器,單片機,液晶顯示器,邏輯與接口模塊,鍵盤,通用擴展接口、移動通訊模塊;該單片機通過數據總線、控制總線與邏輯與接口單元和通用數位訊號處理器相連;該單片機通過數據總線分別與所說的液晶顯示器、鍵盤、通用擴展接口、移動通訊單元相連;該數據存儲器通過數據總線與通用語音識別單元相連。本實用新型具有較高的識別率和抗噪能力,能夠支持多語種的數碼語音直接撥號,功能擴充性強,預留出了標準接口可以方便的同許多設備連接等特點。
文檔編號H04M1/27GK2507212SQ01264330
公開日2002年8月21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