學生英語遠程學習中的發音準確性自動對比系統分析

李向軍

摘 要： 為了提高英語遠程學習的智能水平，在互聯網和嵌入式環境下進行學生英語遠程學習中的發音準確性自動對比系統優化設計。提出基于多模控制的發音準確性自動對比系統設計方法，首先進行發音準確性自動對比系統的總體設計構架，系統設計中的數字信號處理器選用的TMS320VC5509A作為核心控制芯片，進行系統的硬件設計，包括A/D電路、外部存儲電路、上電加載電路、系統邏輯譯碼控制電路和液晶顯示器接口設計，最后進行系統的硬件裝配和軟件調試。結果表明，采用該系統進行英語遠程學習中的發音對比的可靠性較好，對發音的實時糾正能力較強。

關鍵詞： 英語遠程學習； 發音對比系統； 系統設計； 多模控制

中圖分類號： TN911?34； TP273 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）04?0070?04

Analysis on autometic contrast system for pronunciation accuracy in students′

English distance learning

LI Xiangjun

（Foreign Languages College， Guangxi University， Nanning 530004， China）

Abstract： In order to improve the intelligent level of English distance learning， the optimization design of an automatic comparison system for pronunciation accuracy is conducted for English distance learning of students in Internet and under the embedded condition. The design method of automatic pronunciation accuracy contrast system based on multimode control is proposed. The overall framework of automatic comparison system for pronunciation accuracy is designed. TMS320VC5509A is selected in the system design as the core control chip of the digital signal processor. In the hardware design of the system， the AD circuit， external storage circuit， power?on loaded circuit， logic decoding control circuit and liquid crystal display interface were designed. The hardware assembly and software debugging of the system were completed. The results show that the system has high reliability in pronunciation contrast and perfect real?time correction ability in English distance learning.

Keywords： English distance learning； pronunciation contrast system； system design； multi?mode control

0 引 言

在英語遠程教育和學習中，由于教師不能在現場指導，對英語口語的發音糾正成為影響英語遠程學習的最大難題[1?2]。采用聲音識別和語音處理方法進行英語發音的準確性分析和識別，對提高英語遠程學習中的口語教學智能化水平具有重要意義，進行英語遠程學習中的發音準確性自動對比系統設計，改善英語遠程學習和教育中的口語教學和發音糾正的難題。

研究相關的系統優化設計方法在提高英語遠程教學質量和改善學生的學習效率方面具有較為廣闊的應用前景[3]。

1 系統硬件設計部分

1.1 設計技術指標分析

本文采用的語音識別技術是多源聲頻的匹配檢測技術，系統實現的功能技術指標描述為[4]：

（1） 配置PXI?6713的語音回放通道，系統對英語發音的采樣頻率不低于12 MHz；

（2） 采用標準的VPP儀器驅動程序中英語發音對比的遠程控制，控制過程中對發音識別[5]的分辨率不低于8位；

（3） 信號輸入范圍盡量大，對英語發音信息采集和語音輸出采用8通道同步、異步輸入；

（4） 功耗盡量小，D/A轉換速率200 kHz；VME總線傳輸的A/D分辨率[6]為10位（至少）。

1.2 系統硬件部分的模塊化設計與實現

結合上述系統設計的技術指標，進行系統的功能模塊化設計：

1.2.1 A/D電路

對英語發音信息的數據采集部分主要完成模擬信號到數字信號的轉換。英語發音聲源部分的最高采樣率不小于100 kHz，在遠程教學學習的語音識別系統中，設計555多頻振蕩器進行發音準確性自動對比系統的A/D采樣電路設計。A/D電路是實現對英語發音的語音信息的數模轉換電路，通過A/D電路采樣實現對原始的語音信息的采集和調制控制。設計STM32F10多頻振蕩器進行英語遠程學習發音自動對比系統集成智能控制信息的A/D采樣，將DSP板上的12 V電壓通過總線進行電壓加載，采樣A/D設計中，一款高速、低功耗4通道16位模/數轉換器進行并行和串行輸入控制，得到A/D轉換的輸入電壓為（單位：V）：

其中，，滿足A/D轉換的輸入電壓要求，由此，A/D轉換芯片選用A/D公司的A/D7655，得到發音準確性自動對比系統A/D數據采集模塊電路如圖1所示。

在發音準確性自動對比系統A/D數據采集部分的電源設計中，將DSP板上的12 V電壓在78M05和79M05的兩端分別加電容進行濾波，模擬輸入信號范圍為0～5 V，進行同步采樣，并向CPU發出中斷，當為低時，讀通道B的數據，完成學生英語遠程學習中的發音數據采集。

1.2.2 外部存儲電路

外部存儲電路完成對學生英語遠程學習中的發音信息數據的存儲和對比功能，選用MAX706S構建1.25 V門限檢測器作為外部存儲器電路的看門狗電路，DSP在1.6 s內未改變看門狗輸入引腳WDI，發音對比系統的PFO管腳輸出低電平，從而觸發主復位，外擴了靜態隨機存儲器（SRAM）、FLASH存儲器和TMS320VC5509A外部存儲芯片構建存儲器電路，選用的靜態隨機存儲器為CY7C1021CV33，它的存取速度為5 ns，英語發音準確性自動對比的信息存儲器分配在DSP的CE1空間，系統的設計中FLASH存儲器選用MBM29LV400BC，存儲容量為4 MB（256 K×16 b），共有11個扇區。設置好相應的寄存器，對外部存儲器的工作進行設置，進行學生英語遠程學習中的發音信息源的存儲和讀取。學生英語遠程學習中的發音準確性自動對比系統的外部存儲電路設計如圖2所示。

1.2.3 上電加載電路

上電加載電路執行英語發音語音識別和算法上電加載。發音準確性自動對比系統的設計中上電加載設計了I2C加載模式，存儲器必須和Philips的I2C總線匹配，上電加載電路所選用的芯片為CAT24WC256，引導加載的I2C，E2PROM執行內部地址計數，采用增強主機接口EHPI（Enhanced Host Port Interface）的加載方式進行語音識別算法的上電加載和程序寫入，使用兩個字節來進行內部尋址，輸入時鐘CLKIN的輸入頻率等于12 MHz來保證I2C總線執行可靠的英語遠程學習中的發音對比識別，根據上述分析得到上電加載電路接口設計如圖3所示。

1.2.4 邏輯譯碼控制電路

邏輯譯碼控制電路是整個系統的核心模塊，采用多模控制方法進行學生英語遠程學習中的發音自動對比的邏輯譯碼多模控制，故系統中采用Altera公司的CPLD EPM7128AET100來實現學生英語遠程學習中的發音準確性自動對比系統的邏輯與譯碼控制，EPM7128AET100需要外接2.5 V的參考電壓，啟動定時器，開始A/D轉換，讀通道A的英語遠程學習中的發音數據，當為低時，轉換B通道，可開始下一次A/D轉換，邏輯譯碼控制電路設計如圖4所示。

1.2.5 液晶顯示器接口

液晶顯示器主要完成學生英語遠程學習中的發音準確性自動對比系統參數的顯示和對比結果的輸出，采用的液晶顯示器DM74LS245WM為三態八位總線轉換器，液晶顯示器的驅動芯片接口如圖5所示。其中，DSP的外設電壓為3.3 V，通過DIR引腳來控制數據的傳輸方向，液晶顯示器接口配置有64 KB ROM，HY57V641620HG的刷新頻率為每64 ms 54 343次，根據公式：

PERIOD =

即每隔15.454 刷新一次學生英語遠程學習中的發音信息，選擇引腳BOOTM[0：3]來設置加載模式，并通過液晶顯示接口輸出英語發音的準確性對比結果。

綜上分析，完成了學生英語遠程學習中的發音準確性自動對比系統的硬件模塊化集成設計，在此基礎上，進行的軟件開發和系統硬件及軟件的聯調測試。

2 系統軟件設計

發音準確性自動對比系統軟件開發建立在嵌入式Linux內核結構上。軟件的開發平臺為External Memory Interface開發平臺。引導程序要調入的語音識別的代碼如下：

Generates Settings ???>

PPI CAT24WC256 andCMOS EEPROMr ???>

[*]downloaded I2C bus transmission protocol

//引導程序負責上電時初始化

DSP input clock CLKIN （PPI_Philips memory） ???>

（/home/Documents/f automatically increase）XFR_TYPE loading I2C EEPROM

[*]Lash（DMAx_256 Kb serial EEPROM CMOS）

//lib目錄下提供內核

在程序加載的基礎上，通過調用request_irq（）函數來申請英語遠程學習發音自動對比的多模控制中斷，調用free_irq（）函數來自動增加內部地址計數器，I2C總線標準控制指令為：

#define MISC_I2C bus transmission protoco 255

//主設備號

#define data transmission rate_pwm "pwm"

//正確配置DMA寄存器

int I2C bus standard_MAP （）；

ret =CAT24WC256_pwm_open（&misc）；

采用s3c2440_aCAT24WC256_release（）控制指令負責控制發音準確性自動對比系統中嵌入式進程。通過S3C2440內部A/D轉換設備進行系統的打開和關閉，輸入命令source install?qt?emrtgbbd?x86.sh保證I2C總線的數據傳輸率。A/D轉換完成時，A/D7655的BUSY信號由高變低，即DMA0，開始進行控制平臺的可視化程序的編譯、安裝。由此實現對學生英語遠程學習中的發音準確性自動對比系統的液晶遠程控制和語音對比分析。

3 系統調試結果分析

在學生英語遠程學習中的發音準確性自動對比系統的調試測試中，在語音信號發生器中產生一信噪比為-10 dB的英語發音信號，如圖6所示，采用本文系統的A/D電路進行數模轉換和發音準確性對比分析，把信號輸入到本文設計的語音發音對比系統中，測試信號的輸出，得到結果如圖7所示。

從圖6、圖7可見，采用本文方法進行學生英語學習中的發音準確性測試，能準確分析語音信號中的特征點，結合專家系統數據庫進行語音發音的標準性分析，具有較好的輸入/輸出性能，測試結果可靠穩定。

4 結 語

為了提高英語遠程學習中英語口語教學的效率和智能水平，提出基于多模控制的發音準確性自動對比系統設計方法，進行發音準確性自動對比系統的總體設計構架。系統選擇DSP作為核心控制的信息處理芯片，進行系統的硬件設計，然后進行系統的硬件裝配和軟件調試。測試結果表明，采用該系統進行英語遠程學習中的發音對比的可靠性較好，對發音的實時糾正能力較強，具有實用價值。

參考文獻

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