基于嵌入式的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

肖明堯

(長(zhǎng)春師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130032)

基于嵌入式的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

肖明堯

(長(zhǎng)春師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130032)

目前，語(yǔ)音識(shí)別已成為控制技術(shù)的熱點(diǎn)之一，語(yǔ)音識(shí)別在某些特定領(lǐng)域或者特定的情景下?lián)碛胁豢商娲淖饔?。本設(shè)計(jì)使用SPCE061A、SPLC501和鍵盤(pán)模塊，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，使其同時(shí)具備基本信息的添加、刪除、查找的功能，并通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別功能，將存儲(chǔ)在SPR4096中的信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。

SPCE061A；語(yǔ)音識(shí)別；SPLC501

語(yǔ)音識(shí)別是控制技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，在很多領(lǐng)域都有重要作用，甚至在某些特定領(lǐng)域它的作用是近乎不可代替的。例如，為了盲人或者行動(dòng)不便的特殊人群能夠更加方便地使用電梯，同時(shí)也為了電梯的使用變得更加人性化、智能化，林麒麟等人提出基于語(yǔ)音識(shí)別的電梯輔助控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法[1]；對(duì)于汽車(chē)控制系統(tǒng)，茍鵬程等人設(shè)計(jì)了基于Android系統(tǒng)的車(chē)載語(yǔ)音識(shí)別與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音控制導(dǎo)航、藍(lán)牙電話及音樂(lè)播放功能[2]；針對(duì)老年人，張敏等人設(shè)計(jì)了基于語(yǔ)音識(shí)別和STM32的老年人健康狀況監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[3]；針對(duì)智能家居，趙飛翔等人設(shè)計(jì)了一種智能家居系統(tǒng)，此系統(tǒng)是基于ZigBee遠(yuǎn)程語(yǔ)音控制的[4]?？梢哉f(shuō)，如今語(yǔ)音識(shí)別已經(jīng)深入人們的生活之中。

本設(shè)計(jì)使用凌陽(yáng)SPCE061A作為主芯片，SPLC501作為顯示模塊、鍵盤(pán)作為輸入部件，并利用SPCE061A的內(nèi)部存儲(chǔ)和語(yǔ)音識(shí)別功能，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音撥號(hào)。

1 系統(tǒng)總體方案介紹

本設(shè)計(jì)使用SPCE061A、SPLC501模塊以及鍵盤(pán)模塊構(gòu)成。主控芯片使用凌陽(yáng)SPCE061A，存儲(chǔ)相應(yīng)的通訊錄數(shù)據(jù)，并且使用內(nèi)部閃存保存語(yǔ)音識(shí)別訓(xùn)練階段時(shí)生成的特征模型。由于SPCE061A只有32k的閃存，所以本設(shè)計(jì)無(wú)法加載漢字字庫(kù)，只支持英文輸入。SPLC501模塊作為顯示模塊使用英文，符號(hào)和數(shù)字顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)以及菜單選項(xiàng)，并且可以通過(guò)SPCE061A控接收按鍵模塊的輸入信息，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)操作對(duì)系統(tǒng)的操作。語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)SPCE061A上的音頻輸入電路和麥克輸入系統(tǒng)并處理，最終達(dá)到語(yǔ)音撥號(hào)的效果。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

2 軟件總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)主要包含如下四個(gè)模塊。(1)按鍵模塊：掃描4×4鍵盤(pán)，獲取鍵值。(2)顯示模塊：顯示相應(yīng)的英文、符號(hào)、數(shù)字。(3)通訊錄模塊：完成通訊錄的增、刪、改、查等操作。(4)語(yǔ)音撥號(hào)：對(duì)通訊錄中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和識(shí)別，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)設(shè)置成可語(yǔ)音撥號(hào)。以上四個(gè)模塊組成了語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)框架圖如圖2所示。

圖2 軟件系統(tǒng)框架圖

3 語(yǔ)音識(shí)別實(shí)現(xiàn)

語(yǔ)音撥號(hào)模塊是由語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音訓(xùn)練兩個(gè)模塊組成，原理如圖3所示。首先通過(guò)通訊錄中的數(shù)據(jù)設(shè)定語(yǔ)音撥號(hào)，并且輸入語(yǔ)音樣本。進(jìn)入語(yǔ)音訓(xùn)練模塊，對(duì)相應(yīng)的語(yǔ)音樣本進(jìn)行特征提取并建立模型，把此特征模型存入SPCE061A。當(dāng)需要進(jìn)行識(shí)別的時(shí)候，語(yǔ)音識(shí)別模塊啟動(dòng)，對(duì)此時(shí)輸入的語(yǔ)音樣本進(jìn)行分析和處理，得到相應(yīng)的特征模型，然后將與已有的特征模型進(jìn)行比對(duì)，如果兩個(gè)模型的相似度達(dá)到設(shè)定的閾值，則輸入的語(yǔ)音被識(shí)別并相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出。

圖3 語(yǔ)音識(shí)別原理示意圖

語(yǔ)音撥號(hào)模塊由語(yǔ)音訓(xùn)練模塊和語(yǔ)音識(shí)別模塊兩部分組成。訓(xùn)練模塊的程序流程如圖4所示，識(shí)別模塊的程序流程如圖5所示。

圖4 訓(xùn)練程序流程圖

圖5 識(shí)別程序流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)使用SPCE061A、SPLC501以及鍵盤(pán)模塊，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)通訊錄的模型。此模型包含對(duì)手機(jī)通訊錄的添加、刪除、查詢(xún)等功能外，還實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音識(shí)別，完成了語(yǔ)音撥號(hào)功能。通過(guò)語(yǔ)音訓(xùn)練和語(yǔ)音識(shí)別模塊的構(gòu)建使得語(yǔ)音識(shí)別成功率比較高，是一個(gè)典型的語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用方案。

[1]林麒麟,包廣清,宋旭輝,等.基于語(yǔ)音識(shí)別的電梯輔助控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2017(3):544-548.

[2]茍鵬程,宗群.車(chē)載語(yǔ)音識(shí)別及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2017(5):129-134.

[3]張敏,石倩倩,張珊珊.基于語(yǔ)音識(shí)別和STM32的老年人健康狀況監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子質(zhì)量,2017(5):57-59.

[4]趙飛翔,張園,張彥軍,等.基于ZigBee遠(yuǎn)程語(yǔ)音控制的智能家居系統(tǒng)[J].電腦知識(shí)與技術(shù):學(xué)術(shù)交流,2017(2):189-190.

DesignandImplementationofSpeechRecognitionSystemBasedonEmbeddedSystem

XIAO Ming-yao

(College of Computer Science and Technology,Changchun Normal University,Changchun Jilin 130032, China)

Nowadays, speech recognition has become one of the hot spots of the frontier science and technology. This project uses SPCE061A, SPLC501 module and 4×4 keyboard as platform to construct speech recognition system, and realize the basic functions of inputting, deleting and querying. And through speech recognition, the information stored in the SPR 4096 module is processed.

SPCE061A; speech recognition; SPLC501

TP391.4

A

2095-7602(2017)10-0037-03

2017-06-01

肖明堯(1980- )，男，講師，碩士，從事嵌入式技術(shù)與模式識(shí)別研究。