基于USB存儲(chǔ)技術(shù)的電子語(yǔ)音記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)與嵌入式USB主機(jī)系統(tǒng)是目前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新興技術(shù)，其應(yīng)用十分廣泛。本系統(tǒng)結(jié)合該兩項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)嵌入式USB主機(jī)結(jié)構(gòu)的電子語(yǔ)音記錄系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用了凌陽(yáng)單片機(jī)強(qiáng)大的語(yǔ)音識(shí)別功能。并通過嵌入式USB主、從控制芯片SL811HS和相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信號(hào)的智能識(shí)別，并以嵌入式主機(jī)方式保存到USB存儲(chǔ)器。該系統(tǒng)在保證了嵌入式系統(tǒng)的小型化特點(diǎn)的同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了文字的錄入功能。它即可以作為一個(gè)可靈活更換存儲(chǔ)媒體的電子語(yǔ)音記事本，也可以作為一個(gè)語(yǔ)音錄入器，將記錄在USB存儲(chǔ)器中的文本文件方便的轉(zhuǎn)移到PC機(jī)等其他文字處理設(shè)備進(jìn)行再處理，具有極高的功能可擴(kuò)展性。
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理
圖1是系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)主要包括語(yǔ)音采集模塊、凌陽(yáng)單16位片機(jī)SPCE061A、液晶顯示模塊、USB主機(jī)接口控制器和USB存儲(chǔ)器等幾個(gè)部分。

該系統(tǒng)的功能是通過語(yǔ)音樣品采集訓(xùn)練、語(yǔ)音識(shí)別和USB存儲(chǔ)等三個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。語(yǔ)音樣品采集時(shí)，通過語(yǔ)音數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)的駐極話筒來(lái)采集語(yǔ)音。采集到的語(yǔ)音數(shù)據(jù)通過SPCE061A的MIC-IN端輸入，再經(jīng)過SPCE061A內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并調(diào)用訓(xùn)練API函數(shù)對(duì)其進(jìn)行特征提取，并以樣品模板庫(kù)要求的格式保存到SPCE061A的FLASH中。音樣品采集訓(xùn)練時(shí)的提示信息和訓(xùn)練結(jié)果會(huì)在LCD上顯示。
語(yǔ)音識(shí)別時(shí)，采集到的語(yǔ)音數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換后，由語(yǔ)音識(shí)別API函數(shù)對(duì)其進(jìn)行特征提取，再與樣品模板庫(kù)中的語(yǔ)音樣品進(jìn)行特征匹配。匹配后的結(jié)果在LCD上顯示的同時(shí)，交給USB主機(jī)接口控制器，進(jìn)入下一步的信息保存環(huán)節(jié)。
在USB主機(jī)接口控制器模塊和與之配合的USB協(xié)議和FAT文件系統(tǒng)的支持下，系統(tǒng)完成對(duì)USB設(shè)備的枚舉。并以文本文件的格式將上一環(huán)節(jié)所識(shí)別出來(lái)的信息保存到USB存儲(chǔ)器中，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全部功能。
2語(yǔ)音識(shí)別
語(yǔ)音識(shí)別屬于模式識(shí)別，它主要包括語(yǔ)音信號(hào)預(yù)處理、特征提取、語(yǔ)音模板庫(kù)、測(cè)度估計(jì)和識(shí)別決策等幾個(gè)模塊。與人的認(rèn)知過程很相似, 語(yǔ)音識(shí)別分為訓(xùn)練和識(shí)別兩個(gè)階段。在訓(xùn)練階段, 語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)結(jié)束后，把學(xué)習(xí)的內(nèi)容存儲(chǔ)到模板庫(kù)中。在識(shí)別階段,把當(dāng)前輸入的語(yǔ)音在模板庫(kù)中查找最相近的結(jié)果，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。語(yǔ)音識(shí)別的基本原理框圖如圖2所示[1]

凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)具有上述的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)要求的硬件和軟件的全部功能。硬件方面，SPCE061A內(nèi)部有一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換的輸入通道和自動(dòng)增益控制電路AGC，能隨時(shí)跟蹤、監(jiān)視前置放大器輸出的音頻信號(hào)電平，使進(jìn)入A/D的信號(hào)保持在最佳電平。