家电语音遥控器--资料

1、安康学院大学生科技创新项目课题名称家电语音遥控器的研究与实现项目负责人贾东强（电话所在院系、班级电信系电信工程 2008级1班（盖章）指导教师陈守满王庆春申请日期2010年10月25日安康学院科技处编制课题名称家电语音遥控器的研究与实现类另yA .人文社科B启然科学2申请金额1500.00 元起止年月2010年10月2011年12月预期成果形式研究论文、样机课题负责人贾东强性别男出生年月1988.1班级电信08级课题组 主要研 究人员 情况姓名性别出生年月班级分工贾东强男1988.1 月电本08系统设计与调试牛希望女1990.5 月电本08语音识别算法和代码调试张雅女

2、1990.5 月电本08文档资料整理与论文撰写一、研究主要内谷1、项目的背景与意义智能家用电器的两个重要发展方向就是：（1）、让机器能听懂人的语言并能按照人的口头命令来完成相应操作，从而实现人机的直接语言交流与控制。（2）、用户界面更加人性化，更加自然方便，做到老年人和残疾人可以无障碍的使用。随着科学技术的不断发展，语音识别（Speech Recognitior）技术的出现，使人类的这些理想得以实现。语音识别就是让机器通过识别和理解把语音信号转变成相 应的文本或命令的高科技。语音识别是一门交叉学科，它正逐步成为信息技术中人 机接口的关键技术，语音识别技术和语音合成技术的结合，使人们能够甩掉键盘

3、， 通过语音命令进行操作，语音识别技术的应用已经成为一个具有竞争力的新兴技术 产业。该项目是基于SPCE061A（凌阳16位MCU）的家用电器语音控制系统的应用性研究，主要是为了减轻家庭众多家用电器及照明灯具的必须人工接触操作的麻烦。该语音识别控制系统是在不影响原有家电设备功能和可靠性的基础上，增加了语音 控制功能，以方便用户，提高生活水平，用户不仅可以在晚上或光线较暗的情况下 使用，更是视力差，行动不便和盲人的福音。可以想象一下，在忙碌了一天之后,回到家中，只需呼唤一声，就可以控制家用电器，从而使家用电器的控制方法产生 质的飞跃。2、研究的主要内容2.1、系统组成语音遥控系统主要由微音器（M

4、IC）输入、语音输出、红外发射组成，SP CE061有一路专用语音信号采集的 A/D转换电路（MIC输入），可以用做语音识别、录音等的语音模拟信号的输入，本遥控器用它来采集语音信号，进行语音识别系统组成 框图如图1所示:语音输出SP CE061MIC输入语音数据识别处理红外调制、 发射电路IOB8IOB0图1语音识别控制系统框图2.2系统硬件设计2.2.1红外线发射电路的工作原理家用电器红外遥控器的输出都是用编码后的串行数据对38KHZ-40KHZ的方波进行脉冲调制而产生的。系统采用的是脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔 0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”

5、；以脉宽为0.565ms间隔1.685ms、 周期为2.25ms的组合表示二进制的“ 1”，“0”和“ 1”组成的32位二进制经38KHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外 发射二极管产生红外线向空间发射。2.2.2红外信号的产生红外信号的编码信号其实是由38KHZ的高频信号和低频脉冲信号调制而成。本 系统利用SPCE061A的IOB8输出的38KHz的PWM高频载波信号与IOB0输出的 低频脉冲信号经与门芯片调制后通过红外发射二极管将信号发射到接收装置。2.2.3语音识别遥控器的工作原理我们知道不同的电台对应着不同的红外编码，因此，当单片机识别到不同的语

6、 音信号时，就应该发射不同的红外编码信号。例如：当发出“开机”语音指令时,单片机识别后就应该发出控制开机的红外编码信号。而这在单片机语音信号处理中 实现，通过语音指令控制 SPCE061A的I0B8、IOBO的输出即可，也就是说，不同的语音指令对应着不同的红外编码信号，不同的红外编码信号对应SPCE061A的I0B8、IOBO的不同输出，语音识别原理如图 2所示。目前的语音识别技术主要有两种模式：（1）、特定语者（Sp eaker Depen den，SD）模式，使用者可针对特定语者辨认词汇（可由使用者自行定义，如人名声控拨号）， 作简单快速的训练纪录使用者的声音特性来加以辨认。随着技术的成熟

7、，进入语音 适应阶段SA（speaker adaptation）使用者只要对于语音辨识核心，经过一段时间的口音训练后，即可拥有不错的辨识率。（2）、非特定语者模式（Sp eaker In de penden，SI），使用者无需训练即可使用，并进行辨认。任何人皆可随时使用此技术，不限定 语者即男性、女性、小孩、老人皆可，基于 MCU的语音识别电路结构如图3所示。图3语音识别电路结构识别 结果 输出2.3系统软件设计软件采用模块化程序结构，程序模块包括初始化、语音训练、语音识别、语音播放、红外发射、基本输入输出模块 等，现在通过四条语音指令来说明该家用语音遥控器的功能，具体过程如下：（1）、语音训

8、练：提示音输入语音“请输入第一条指令”“开机”“请输入第二条指令”“频道加”“请输入第三条指令”“音量加”“请输入第n条指令”“关机”为了增强可靠性，以上命令训练两次,否则辨识的命令就会倾向于噪声。（2）、语音识别与红外发射发布命令命令相应“开机”“发出红外编码信号打开电视机”“频道加”“发出红外编码信号电视频道加”“音量加”“发出红外编码信号电视音量加”“关机”“发出红外编码信号关闭电视机”（3）、程序流程：语音识别的软件流程图如图 4所示。二、研究方法与技术路线1、研究方法：以卩nSPTM为核心的凌阳SP CE061A微控制器特别适用于数字语音识别应用领域，它的内部具有16X 16位的乘法

9、运算和内积运算的 DSP功能，这不仅可以进行复杂的语音数字信号的压缩编码与解码，还可以做数字滤波器(Digital Filter)，同时芯片内部也集成 了 2个10位DAC (数-模转换)输出通道；7通道10位电压模-数转换器(ADC )和单通道声音模-数转换器；声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能。家用电器语音遥控器正是充分利用凌阳 SP CE061A微控制器的硬件资源优势；结合特定的语音识别算法，在软硬件协同设计的基础上最终实现家用电器的语音控制。系统采用模块化思想，将整个研究分为三个模块-语音命令初始化，语音学习，动作 任务的程序代码编写，虚拟按键及其它构

10、件的安装。先是分块调试，再整体调试。2、技术路线家用电器的语音遥控器是基于凌阳 SP CE061A微控制器的软硬件协同应用开发，整个研究包括硬件平台的搭建和语音处理的代码调试两部分工作。根据凌阳公司提供的芯片产 品说明书及指令函数的程序代码，编写语音学习命令及语音初始化模块程序；先在模拟环 境下编写实现不同的动作任务(如电视选台，音量控制等)的程序代码，再结合SPCE061A 板进行实际调试；采用多次实验的方法来实现各个构件的正确安装，结合已有程序代码的SP CE061A板进行调试，达到遥控器准确地完成语音学习、识别及控制。动作任务的调试与实现先是单独实现，最后整合，再调试，最终完成研究目标。

11、3、研究进度安排(1)、2010年11月至2010年12月 熟悉SPCE061A板和凌阳专用的编译开发环境。(2)、2011年1月至2011年6月 编写基本的简单语音识别代码，初步完成和SPCE061A板和家用电器的联调。(3)、2011年7月至2011年12月 整个语音识别控制系统的优化调整、算法改进和硬件扩展。三、预期成果通过本研究项目的开展，在深入了解凌阳 SP CE061A微控制器使用方法的基础 上开发出家用电器的语音遥控器（样品机器），该智能遥控器能够正确的学习、识 别输入的语音指令，能根据控制指令正确的发出指令信号且可以准确的完成动作，使遥控器完成相应的任务。并且力求该系统能够方便

12、移植扩展，真正的实现多种家 电遥控的语音控制。通过对基于凌阳SPCE061A微控制器的语音识别算法的深入研究和优化改进，不 断提高语音识别的准确率，并且撰写相关的研究论文。四、经费预算支出科目金额（元）计算根据及理由资料费400调研、资料费实验材料费800实验耗材、SP CE061A测试板科研业务费300调研、购买实验材料交通费合计1500五、推荐教师、导师意见推 荐 教 师 意 见“家电语音遥控器的研究与实现”创新研究项目，既具有较好的创新性又有很大的实用性。充分利用凌阳SP CE061A微控制器的硬件资源优势；结合特定技术方案切实可行，个人同意推荐该项目的申报。的语音识别算法，在软硬件协同设计的基础上来实现家用电器的语音控制，该签章“家电语音遥控器的研究与实现”创新研究项目，既具有较好的创新性又有导 师 意 见很大的实用性，“基于凌阳SPCE061A微控制器的软硬件协同设计”的技术方 案切实可行。该项目组的所有同学勤奋好学，具有较强的理论基础，同时也具备很高的科技研究兴趣，本人愿意指导该项目同学完成研究项目。签章六、系部审核意见“家电语音遥控器的研究与实现”创新