專利名稱：：家電語音控制器的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及家電控制領域，具體是一種家電語音控制器，可以完成對數(shù)字量以及模擬量的控制，因此可用作電視機、空調(diào)、冰箱等各種家電的控制中心。
背景技術：
：目前智能化設備的迅速發(fā)展，并且得到了廣泛的應用，家用電器業(yè)開始朝著智能的方向發(fā)展。智能化、人性化已成為目前衡量一個家電性能的重要指標，方便自然已成為人們的重要追求，但是目前家電設備的控制方式給用戶的使用帶來諸多不便。利用語音識別技術實現(xiàn)語音控制是提高家電產(chǎn)品人性化、智能化的重要途徑之一語音識別技術自從引入了隱馬爾可夫模型(HMM)之后，識別率有了很大的提高，尤其是在孤立詞和連接詞識別中，識別率達到95%以上，基本達到實用的水平。但是因為語音識別的計算量非常大，難以實現(xiàn)，因此一直制約著應用。目前對語音識別的應用并不是很多，尤其是家用電器這個行業(yè)。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有家電設備的控制方式給用戶的使用帶來的諸多不便，本實用新型提供一種用語音來控制家用電器的設備，用戶只需說出指令即可通過該設備控制家用電器完成相應的動作。本實用新型采取的技術方案是一種家電語音控制器，主要由給單片機控制系統(tǒng)供電的電源模塊、單片機控制系統(tǒng)，連接在家電設備和單片機輸出端口之間的家電控制電路組成；單片機控制系統(tǒng)由具有語音識別功能的單片機，與單片機連接的鍵盤電路、語音錄入電路、放音電路組成。工作原理是通過語音錄入電路把聲音錄入單片機中，單片機對聲音進行實時監(jiān)控，并完成語音的識別、聲音的存儲和回放。采用對特定人語音的識別控制家電，即系統(tǒng)首先通過訓練，然后根據(jù)訓練結果完成識別。單片機I/0A口作為鍵盤輸入以完成訓練、留言、擦除等功能，I/0B口作為輸出完成對家電的控制。本實用新型的有益效果操作簡單并配有語音提示、體積小、價格便宜、控制方便靈活，適用于各種家電的語音控制。圖1是本實用新型電原理框圖；圖2是基于HMM的孤立字或詞識別流程圖；圖3是硬件電路原理圖；圖4是主程序流程圖；圖5是語音辨識原理框圖；圖6是辨識程序流程3[0014]圖7是語音播放與識別中斷服務程序流程圖。具體實施方式如圖1所示，基于單片機和語音辨識技術的嵌入式智能控制系統(tǒng)，單片機以及分別與單片機連接的鍵盤電路、語音錄入電路、放音電路共同組成了單片機控制系統(tǒng)，電源模塊給單片機控制系統(tǒng)供電，單片機控制系統(tǒng)輸出連接家電控制電路。如圖2所示，在嵌入式語音命令辨識系統(tǒng)中，既要保證識別的正確率，又要受到存儲空間的限制，所以采用了離散的隱馬爾可夫模型(DHMM)對孤立字或詞的識別，即對每一個孤立字或詞用HMM加以描述，并通過訓練來完成。特征提取可采用線性預測倒譜系數(shù)作為特征矢量，用Viterbi識別算法進行模板的匹配。如圖3所示，主控元件單片機采用凌陽SPCE061A單片機，屬于凌陽u'nSpTM系列產(chǎn)品的微控制器，主要作用是實現(xiàn)語音的訓練和識別、語音的播放，并完成對周邊電路的控制。SPCE061A是具有DSP功能的十六位單片機，有較高的處理速度，能夠容易的處理復雜的數(shù)字信號，也適于數(shù)字語音識別應用，并且具有內(nèi)置自動增益控制功能的麥克風輸入方式、雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能和32位可獨立編程的I/O接口，具有很強的控制能力。SPCE061A的I/0B口的輸出對家電的開關動作進行控制。電源模塊采用正5V直流電源供電，5V直流電壓經(jīng)過電壓調(diào)整元件SPY0029后給整個系統(tǒng)供電。VDDH為SPCE061A單片機的I/O電平參考，接SPCE061A單片機的51腳，這種接法使得I/O輸入輸出高電平為3.3V;VDDP為PLL鎖相環(huán)電源，接SPCE061A單片機的7腳；VDD和VDDA為數(shù)字電源，分別接SPCE061A單片機的15腳和36腳；AVSS1是模擬地，接SPCE061A單片機的24腳；VSS是數(shù)字地，接SPCE061A單片機的38腳；AVSS2接音頻輸出電路的AVSS2。在語音錄入電路中，AGC接音頻錄入AGC引腳，OPI接麥克風的第二運放輸入腳，MICOUT接麥克風的第一運放輸出腳，MICN接麥克風的負向輸入腳，MICP接麥克風正向輸入腳，VCM接ADC參考電壓輸出腳，VMIC接麥克風電源。語音信號經(jīng)麥克風轉(zhuǎn)換成電信號，由隔直電容隔掉直流成分，然后輸入至SPCE061A單片機內(nèi)部前置放大器。SPCE061A單片機內(nèi)部自動增益控制電路AGC能隨時跟蹤、監(jiān)視前置放大器輸出的音頻信號電平，當輸入信號增大時，AGC電路自動減小放大器的增益；當輸入信號減小時，AGC電路自動增大放大器的增益，以便使進入A/D的信號保持在最佳電平，又可使削波減至最小。鍵盤電路采用I/0A的低八位作為鍵盤輸入，I/0A3-I/0A7目前保留不用。I/0A0為訓練按鍵1，I/0A1為訓練按鍵2，I/0A2位識別鍵。如有需要可擴展更多，以便完成更為復雜的動作。在放音電路中，SPCE061A單片機內(nèi)置了兩個DAC通道，均可用于音頻輸出，DAC1和DAC2輸出的模擬電流信號通過DAC1和DAC2管腳輸出。DAC的輸出范圍從0x0000到OxFFFF。如果DAC的輸出數(shù)據(jù)被處理成PCM數(shù)據(jù)，必須讓DAC輸出數(shù)據(jù)的直流電平保持為0x8000，且僅高10位數(shù)據(jù)起作用。DAC1和DAC2的輸出數(shù)據(jù)應寫入P_DAC1(寫)($7017)和P—DAC2(寫)($7016)單元。上電復位后，兩個DAC均被自動打開。該實施例采用一路信號作為音頻輸出，另一路作為模擬量的控制信號輸出，用于模擬信號的控制，如需多路模擬信號的輸出，可采用0832等DAC器件進行外部擴展。[0022]如圖4所示，系統(tǒng)初始化之后，就是一個死循環(huán)。這個循環(huán)里的運作可以分為三部分鍵盤掃描、根據(jù)鍵值設置子狀態(tài)及根據(jù)子狀態(tài)作相應的操作。系統(tǒng)初始化程序主要完成I/O端口的初始化，鍵盤掃描的初始化，程序用匯編語言編寫。設置I/OA口的低八位為帶有下拉電阻的輸入口。1/0B口為帶上拉電阻的輸出口。鍵盤掃描初始化，程序調(diào)用I/O端口初始化程序，完成初始化。內(nèi)部FLASH的讀寫程序，32K字的內(nèi)部FLASH被劃分為128個PAGE(每個PAGE存儲容量為256字)，第一頁[0x8000-0x80ff]最后一頁為[0xff00-0xffff]。上電以后，芯片就處于讀存儲單元狀態(tài)，讀存儲單元的操作與SRAM相同。對于特定人聲的識別需要經(jīng)過訓練來完成識別前的準備工作，訓練完成以后將訓練模板保存，識別時調(diào)用模板進行匹配，語音辨識原理框圖如圖5所示。訓練完成以后將訓練模板保存即命令序號和播放提示音的序號，訓練成功返回O，用C語言編寫程序。由于受到片內(nèi)SRAM存儲空間的限制，采用分組識別的方式，以增加識別命令數(shù)目。即只有當訓練人輸入觸發(fā)命令以后才能進行相應的操作，執(zhí)行過程中先將觸發(fā)命令調(diào)入SRAM，等識別出觸發(fā)命令以后再調(diào)入其對應的其他命令并完成相應得操作，若沒有識別出命令則程序重新返回到初始位置，辨識程序流程圖如圖6所示。放音程序，凌陽SPCE061A單片機的音頻壓縮格式有多種，本系統(tǒng)采用的是SACM_S480，壓縮比為80:3，壓縮比較大，音質(zhì)一般，但占有存儲空間小。適用于在嵌入式系統(tǒng)中語音播放。中斷服務程序，凌陽SPCE061A單片機中斷系統(tǒng)，可以提供14個中斷源，具有兩個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷嵌套功能。用戶可以用關中斷指令(或復位)屏蔽所有的中斷請求，也可以用開中斷指令使CPU接受中斷申請。每一個中斷源可以用軟件獨立控制為開或關中斷狀態(tài)，但中斷級別不可用軟件設置，語音播放與識別中斷服務程序流程圖如圖7所示。I/0B輸出控制程序，凌陽SPCE061A單片機的I/0B口為十六位可獨立編程的雙向輸入輸出口。設置I/0B的相應的控制寄存器既可完成對I/0B的編程操作實現(xiàn)復雜的控制功能。對某一位的設定都可以通過設定3個基本項(數(shù)據(jù)向量Data、屬性向量Attribut1/0n和方向控制向量Directl/0n)來完成。3個端口內(nèi)每個對應的位組合在一起，形成一個控制字，用來定義相應1/0口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。由于目前條件的限制，本實施例中只做了兩人訓練識別，控制兩路信號，但是只要需要可以對其進行擴展，完成更復雜的控制功能。系統(tǒng)運行如下當設備加電以后，系統(tǒng)開始初始化，播放使用幫助提示音，然后進入鍵盤掃描程序，并根據(jù)按鍵進入相應的子程序。當按下一鍵時，開始按照系統(tǒng)的提示音進行訓練，完成之后會把訓練結果自動存入FLASH對應的存儲單元中去。過程如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>當按下按鍵二時，訓練方法同按鍵一，只是將訓練結果存入了不同的存儲單元中。當按下按鍵三時，播放開始識別提示音并將FLASH中觸發(fā)命令的數(shù)據(jù)寫入到SRAM中去，辨識器初始化并啟動實時監(jiān)控程序，進入辨識子程序。過程如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>當?shù)竭_設定時間仍沒有聽到觸發(fā)命令時，系統(tǒng)將重新初始的辨識狀態(tài)，以便完成其他的動作。需要注意的是在每次提示音結束后2-3秒再輸入命令或當上次應答結束2-3秒后再發(fā)布命令。本實用新型是基于凌陽SPCE061A十六位單片機和語音識別技術的嵌入式智能控制系統(tǒng)，既可以控制數(shù)字量也可以控制模擬量，有著豐富的輸出控制口，具有非常強的控制能力。其最大特色就是可以完成語音對家電的控制。使用戶可以用語言控制家電，從而擺脫使用遙控器的麻煩，系統(tǒng)經(jīng)過進一步改造可以形成家庭的語音控制終端。權利要求一種家電語音控制器，主要由給單片機控制系統(tǒng)供電的電源模塊、單片機控制系統(tǒng)，連接在家電設備和單片機輸出端口之間的家電控制電路組成；其特征是單片機控制系統(tǒng)由具有語音識別功能的單片機，與單片機連接的鍵盤電路、語音錄入電路、放音電路組成。2.根據(jù)權利要求1所述的家電語音控制器，其特征是所述的單片機采用凌陽SPCE061A單片機。專利摘要本實用新型公開了一種家電語音控制器，涉及家電控制領域。單片機以及分別與單片機連接的鍵盤電路、語音錄入電路、放音電路共同組成了單片機控制系統(tǒng)，電源電路給單片機控制系統(tǒng)供電，單片機控制系統(tǒng)輸出連接家電控制電路。單片機對聲音進行實時監(jiān)控，并完成語音的識別、聲音的存儲和回放。采用對特定人語音的識別來控制家電，即系統(tǒng)首先通過訓練，然后根據(jù)訓練結果完成識別。I/OA口作為鍵盤輸入以完成訓練、留言、擦除等功能，I/OB口作為輸出完成對家電的控制。本實用新型的有益效果是操作簡單并配有語音提示、體積小、價格便宜，適用于各種家電的語音控制。文檔編號G10L21/00GK201514761SQ20092020993公開日2010年6月23日申請日期2009年9月23日優(yōu)先權日2009年9月23日發(fā)明者于坤,王建貴申請人:上海大屯能源股份有限公司