语音识别技术是一种重要且先进的人机交流通信技术,利用凌阳SPCE061A 单片机特有

　　的语音识别功能,主要针对与一些孤立词的语音指令进行识别并通过指示灯的亮灭实现。

　　利用凌阳单片机特有的MIC 端口输入后，经过模数和数模端口转换，再由其预算功能来实

　　现语音识别功能,并且误识别率低,由此达到人机交流的目的,让生活中的产品更加的智能

　　语音识别是目前实现人和机器交流沟通的一种重要技术手段,也是近年来备受关注的

　　研究领域,是科学界进军人工智能产品的重要关注点。我国对各种智能化产品需求高，但

　　是在高科技智能化产品上的发展和研究上和外国仍有差距，因此，致力于这一领域的研究，

　　无论是技术的创新，还是经济的发展，都具有很大的意义和贡献。语音识别技术能让机器

　　人明白你在说什么，并且按照你的指令工作，这一直都是人类梦寐以求的事情。随着科技

　　的发展，这件事情正在逐步成为现实，这一技术已经从实验室走想市场面向大众，不但提

　　本次设计是以 SPCE061A 单片机为主要控制器，利用其独特的语音数据分析处理功能

　　来达到识别语音指令的目的，并且要能识别十条简单的语音指令，每条指令都能由指示灯

　　的变化展示出来，并且正确率高。SPCE061A 是凌阳单片机公司推出的一款16 位μ nSP 结

　　构的微控制器。此芯片的数据处理功能很强大，能够进行一些复杂的运算，此外，它不但

　　数据处理功能强大，而且处理速度快。SPCE061A 单片机具有 A/D、D/A 转换功能，同时还

　　具有特殊的带有AGC 自动增益功能的MIC 语音输入端口，让它能够快速高效的处理语音信

　　号，只需要外接一个喇叭就能实现语音播放功能。本次设计借助SPCE061A 芯片这些功能，

　　设计一款可以识别孤立词的语音识别系统,并通过指示灯的亮灭方式来实现,其中包括左

　　语音识别是跨学科的，涉及多个学科心理学，生理学，声学，语言学，信息理论，信

　　号处理，计算机科学，模式识别，具有广阔的应用前景，如语音搜索，指挥和控制，自动

　　客户服务，自动机器翻译。当今信息社会的迫切需要性能优越的快速发展，并能满足各种

　　自动语音识别技术的不同需求。语音识别处理器在语音识别凌SPEC061 使用成本较高的，

　　硬件电路简单，灵活控制，良好的人机交互;特定的人分离的单词识别的适当的语音的选

　　择特征.根据以往的经验所得，SPCE061A 在语音识别各方面都具有很好的效果，不管是在

　　随着科技的发展，智能技术也再不断的完善，作为智能技术与通信结合的语音识别技

　　术一直以来都备受各国科学界的关注。语音识别从很早之前就已经投入研究，现在也取得

　　了很大的进步，比如国外的APPLE 公司早已推出的SIRI 功能，IBM公司推出的ViaVoice98

　　系统。国内也不甘落后，推出的E-talk 语音识别系统可以识别普通话、广东话和英文，此

　　外，还有小米、华为推出的小爱、小度等等。智能工具不但让生活效率更高质量更好，也

　　是行动不便人士的福音。此外，语音识别这一技术涉及了很多领域，包括语言、声学、通

　　信学、信号处理以及信号传输等，对这门学科的研究也是对这些相关领域的研究，对科学

　　要求采用凌阳 SPCE061A 单片机作为主控制器,凌阳 SPCE061A 单片机具有强大的语音

　　处理功能，由此制作一款能识别五条语音指令的系统，每条指令可以通过指示灯的变化展

　　通过凌阳SPCE061A 单片机特有的MIC_IN 模块进行语音采集，将语音信号转换为电

　　信号并进行放大，单片机中的自动增益控制电路 AGC 可使输入信号达到最佳状态。再通

　　过隐马尔科夫模型进行语音识别，再到二极管，通过二极管的亮灭来达到语音识别的目的。

　　语音识别包含很多流程，一般来说，由外部输入语音，再将语音进行预处理，这一步

　　骤主要是对语音信号进行加重、加窗、分帧等；接下来是进行特征的提取，主要是去除不

　　必要的冗杂信息，将关键性的内容保留并提取参数；下一步是训练，因为语音识别是将输

　　入的信息与模型库对比，所以需要先训练模型库，不断重复相同的语句，提取该段语句的

　　特征参数，形成一个模型库；最后一步是语音识别，简单来说语音识别就是将待输入的语

　　音指令中的特征参数与模型库中的特征参数进行对比，根据两者的相似度来判断是否是模

　　语音识别的具体流程如图2-5 所示，先把需要识别的指令进行训练，在模型库中留下

　　需要识别指令的数据信号，最后进行识别。在语音识别过程中，采用的是隐马尔科夫模型

　　（HMM）。首先对输入的信号进行加重、加窗等处理，再进行语音信号的端点测试。端

　　点检测是通过实验获取环境噪声的能量和过零率，要满足两者都小于信号的短时能量和过

　　零率，这样来实现对信号存在与否的检测。嵌入式语音识别系统重要部分在于选择和提取

　　合适的特征参数。选择特征参数的原则为:不同字的特征参数值相差要大，而相同字的特

　　征参数值相差要小。提升识别速度和准确度，要减少特征参数的大小和维数[6]。

　　本次课题中，将把凌阳 SPCE061A 单片机作为核心，来实现语音识别这一功能。在使

　　用SPCE061A 之前，要对其语音库进行训练，才能达到语音识别的目的。在构建语音库时，

　　需要将语音进行一系列处理，才能导入语音库中。并且，语音数据的算法也很复杂，需要

　　随着科技的发展，单片机技术也在不断进步，传统的单片机主要功能是控制，而凌阳

　　SPCE061A 单片机不但可以控制还能处理信号和数据。凌阳单片机的核心采用µ’nSP™16 位

　　微处理器芯片，它内部具有并行I/O、ADC、DAC 以及ROM模块结构丰富，还有各种外

　　SPCE061A 是凌阳单片机公司新推出的一款控制芯片，与之前的凌阳芯片相比，其储存

　　信息的能力有了大大的提升，对于信息量需求大的设计来说是一款很好的处理器，同时，

　　还优化了它的调试功能，让调试变得更方便快捷。最重要的是SPCE061A 单片机的处理数

　　据的能力更加完善，不但处理数据的速度变快了，而且能处理各种很复杂的数据信号。相

　　比之下，SPCE061A 无疑是现有的最适合也是性价比最高的语音识别技术的控制器。

　　率范围是0.32MHz~49.152MHz 当工作电压超出规定范围，系统会停止工作。CPU 的休眠休

　　要靠系统外设的触发来结束，使其重新进入工作状态，这些出发一般是按键或者定时时钟。

　　在本次设计中，该系统的硬件电路主要包括电源、程序下载、语音输入和语音播报几

　　大部分。通过对系统各个部分的电流电压需求选择合适的电子器件并不断调试将其组成一

　　个完整的语音识别系统以达到硬件设计的总体要求。总体的设计结构框图如图 3-3 所示，

　　因为本次设计使用到的开发板是固定的凌阳 61 开发板，此开发板模块众多，但是本

　　次设计中不需要将每个模块都使用到，只是使用部分模块，接下来将要使用的主要模块分

　　凌阳开发板由多节电池提供能源，从CON2 口输入，电压为5V，如图3-5 所示。其中，

　　C33 与 C34 两个电容主要作用是进行滤波，保证电源能够提供稳定的能量。除此之外，还

　　加入了U3 这一稳压器，为了保证芯片能获得稳定的电压。D3 和D4 两个二极管起保护作用，

　　为了防止操作失误而导致芯片烧坏，以免造成不必要的损失，同时也提高了安全性。其他

　　的R14-R22 这些零电感是为了降低电路受到的干扰，提高电路的稳定性，同时提高了准确

　　程序下载部分如图3-6 所示，由图我们可以看出该部分电路有两个ICE 接口，电路仿

　　真的工作原理是通过控制时钟和编译的程序，来控制芯片的运行和资料的存取。每个仿真

　　端口都具有自己的独特的ID，只有当仿真器的ID 和所控制部分信号的ID 相同时，才能进

　　语音输入部分电路如图3-7 所示，从图中可以看出，声音由麦克风输入，然后传输到

　　MICP 和MICN 两个端口，然后进行模数转换，将模拟信号转化为数字信号，接下来经过凌

　　阳单片机的语音处理功能对这些数据进行分析处理。此外，语音输入部分还有个AGC 部分，

　　该部分可以将输入信号增益到最佳状态，以便于得到更加稳定的信号，防止信号的失真，

　　语音播报部分电路如图3-8 所示，再J2 部分连接有DAC1 线 两根线 两根线的作用在于检测数模转换所得出的波形，此外，U2 为星空体育官方入口 星空体育官网放大器，将放大过后的信

　　I/O 口控制部分电路如图 3-9 所示。凌阳开发板的 I/O 口分为 I/OA 和 I/OB，每个组

　　有16 个接口，在本次设计中使用到的是I/OA 组的8-15 接口，I/O 口的输出模式为高电平

　　有效，即在I/O 输出为1 时，进行输出，控制LED 灯亮；当I/O 输出为0 时，LED 灯熄灭。

　　凌阳 SPCE061A 单片机对语音识别这一模块来说是一个具有重要意义的单片机，它具

　　有强大的语音信号数据处理功能，并且还有独特的MIC_IN 语音输入模块凌阳SPCE061A 单

　　片机引脚众多，需要的电路结构复杂，其中重点在于 EZ-PORBE、PROBE、和语音的输入输

　　众所周知，语音识别的关键部分在于语音实现大量数据处理的语音信号，而SPCE061A

　　自带的RAM 能快速的分析和处理各种语音信号，此外，语音信号的处理流程比较复杂，需

　　创建一个新的工程，然后将需要使用到的模块和文件放进工程文件中，其中包括语音