基于单片机声音控制的文档

"基于单片机声音控制的文档" 本文档主要介绍基于单片机的音控门系统和语音识别系统的实现。音控门系统可以广泛应用于各种声音的鉴别，包括人、动物和各种机械发出或产生的声音。语音识别系统的基本构成主要包括预处理、A/D 转换、起止点识别、特征提取和识别判断等部分。 1. 音控门系统 音控门系统可以广泛应用于各种声音的鉴别，包括人、动物和各种机械发出或产生的声音。该系统首先应该采集鉴别体发出或产生的声音作为样本，通过训练产生该个体的应用模板。一旦该模板被调入系统，系统就会自动捕捉相应的鉴别体，并提示用户。可以移置到各种硬件平台上，因此上述系统也可以用低成本硬件实现。 音控门系统的应用范围非常广泛，包括： * 门禁系统，用语音控制门锁的自动开启 * 电话银行系统，用语音控制转帐密码 * 车辆检测系统，根据声音检测车辆的好坏 * 监听系统，通过电话线监听某人是否使用该线路，特别适应于军方和国家安全机构 * 测量系统，用声音测量海水的深度，特别适应于勘探部门 2. 语音识别系统 语音识别系统的基本构成主要包括预处理、A/D 转换、起止点识别、特征提取和识别判断等部分。语音识别过程与人对语音识别处理过程基本上是一致的。目前主流的语音识别技术是基于统计模式识别的基本理论。 一个完整的语音识别系统可大致分为四部分： (1)预处理包括模数转换、自动增益控制、预加重等处理过程，用以去除声门激励、口鼻辐射和高频信号和噪音信号的影响，实现语音信号的数字化。 (2)经过预处理后的语音信号，要对其进行特征提取，即特性参数分析。目的是从语音波形中提取随时间变化的语音特征序列。该过程就是从原始语音信号中抽取能够反映语音本质的特征参数，形成特征矢量序列。 可选择的语音特征参数具体如下： ①时域参数：包括短时平均过零率、短时平均幅度或短时平均能量、基音周期。平均过零率和帧能量用于检测语音端点，基音周期则用于清／浊音分类和汉语的声调识别。 ②频域参数：包括短时频谱、前3个共振峰(有幅度、频率、带宽)、倒谱、线性预测系数。 ③其它函数：包括声道的形状函数、随机模型的概率函数、量化的矢量。 ④超音段信息函数：包括音长、音调、音色等。 欲选择抽取的参数不仅与所采用的识别方法有关，而且还与识别率和复杂度之间的约束有关。特征的选择对识别效果来说至关重要，其衡量方法是特征间的距离量度。选择的标准应体现对异音字特征间的距离要尽可能大，而各同音字间的距离尽可能小。 (3)声学模型与模式匹配(识别算法)：声学模型是识别系统的底层模型，并且是语音识别系统中最关键的一部分。声学模型通常由获取的语音特征通过训练产生，目的是为每个发音建立发音模板。在识别时将未知的语音特征同声学模型(模式)进行匹配与比较，计算未知语音的特征矢量序列和每个发音模板之间的距离。 (4)后处理：在大词汇量连续语音识别过程中，为了提高识别正确率，需要使用语言模型。利用语音识别单位之间连接时的相互制约关系，采取统计方法与语法相结合的方法建立语言模型，达到限制识别器译码时的自由度，提高系统性能。 3. 语音识别的单片机硬件基础 随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐由传统的控制扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)等领域。凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的CPU内核采用凌阳最新推出的unSPl6位微处理器芯片。 围绕unSP所形成的16位unSP系列单片机(以下简称unSP家族)采用的是模块式集成结构，它以unSP内核为中心，集成了不同的ROM、RAM和功能丰富的各种外设接口部件。unSP家族有以下特点： (1)体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展unSP家族把各功能部件模块化地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。另外，模块化的结构易于系统扩展，以适应不同用户的需求。 (2)具有较强的中断处理能力unSP家族的中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，适合实时应用领域。 (3)高性能价格比unSP家族片内带有高寻址能力的ROM、静态RAM和多功能的L／O口。另外，unSP的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能，使得unSP家族运用在复杂的数字信号处理方面既便利，又比专用的DSP芯片廉价。 (4)功能强、效率高的指令系统unSP格式紧凑，执行迅速，并且其指令结构提供了对高级语言的支持，大大缩短产品的开发时间。 (5)低功耗、低电压unSP家族采用CMOS制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极大地降低了其功耗。 4. 语音识别的功能模块 为了使语音识别功能易于应用，需要将其分解为多个功能模块，每个模块都可以独立工作，并且可以灵活地组合以满足不同的应用需求。这样可以大大提高语音识别系统的灵活性和可扩展性。 本文档介绍了基于单片机的音控门系统和语音识别系统的实现，包括音控门系统的应用范围、语音识别系统的基本构成、语音识别的单片机硬件基础和语音识别的功能模块等内容。