基于嵌入式的語音識別系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

肖明堯

(長春師范大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130032)

基于嵌入式的語音識別系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

肖明堯

(長春師范大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130032)

目前，語音識別已成為控制技術(shù)的熱點之一，語音識別在某些特定領(lǐng)域或者特定的情景下?lián)碛胁豢商娲淖饔?。本設(shè)計使用SPCE061A、SPLC501和鍵盤模塊，實現(xiàn)語音識別系統(tǒng)，使其同時具備基本信息的添加、刪除、查找的功能，并通過語音識別功能，將存儲在SPR4096中的信息進行相應(yīng)的處理。

SPCE061A；語音識別；SPLC501

語音識別是控制技術(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，為了盲人或者行動不便的特殊人群能夠更加方便地使用電梯，同時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音識別的電梯輔助控制系統(tǒng)的設(shè)計方法[1]；對于汽車控制系統(tǒng)，茍鵬程等人設(shè)計了基于Android系統(tǒng)的車載語音識別與控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了語音控制導(dǎo)航、藍(lán)牙電話及音樂播放功能[2]；針對老年人，張敏等人設(shè)計了基于語音識別和STM32的老年人健康狀況監(jiān)護系統(tǒng)[3]；針對智能家居，趙飛翔等人設(shè)計了一種智能家居系統(tǒng)，此系統(tǒng)是基于ZigBee遠(yuǎn)程語音控制的[4]?？梢哉f，如今語音識別已經(jīng)深入人們的生活之中。

本設(shè)計使用凌陽SPCE061A作為主芯片，SPLC501作為顯示模塊、鍵盤作為輸入部件，并利用SPCE061A的內(nèi)部存儲和語音識別功能，為系統(tǒng)實現(xiàn)語音撥號。

1 系統(tǒng)總體方案介紹

本設(shè)計使用SPCE061A、SPLC501模塊以及鍵盤模塊構(gòu)成。主控芯片使用凌陽SPCE061A，存儲相應(yīng)的通訊錄數(shù)據(jù)，并且使用內(nèi)部閃存保存語音識別訓(xùn)練階段時生成的特征模型。由于SPCE061A只有32k的閃存，所以本設(shè)計無法加載漢字字庫，只支持英文輸入。SPLC501模塊作為顯示模塊使用英文，符號和數(shù)字顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)以及菜單選項，并且可以通過SPCE061A控接收按鍵模塊的輸入信息，實現(xiàn)用戶操作對系統(tǒng)的操作。語音信號通過SPCE061A上的音頻輸入電路和麥克輸入系統(tǒng)并處理，最終達到語音撥號的效果。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

本設(shè)計的軟件系統(tǒng)主要包含如下四個模塊。(1)按鍵模塊：掃描4×4鍵盤，獲取鍵值。(2)顯示模塊：顯示相應(yīng)的英文、符號、數(shù)字。(3)通訊錄模塊：完成通訊錄的增、刪、改、查等操作。(4)語音撥號：對通訊錄中的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練和識別，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)設(shè)置成可語音撥號。以上四個模塊組成了語音識別系統(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 語音識別實現(xiàn)

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

圖3 語音識別原理示意圖

語音撥號模塊由語音訓(xùn)練模塊和語音識別模塊兩部分組成。訓(xùn)練模塊的程序流程如圖4所示，識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 識別程序流程圖

4 結(jié)語

本設(shè)計使用SPCE061A、SPLC501以及鍵盤模塊，實現(xiàn)了手機通訊錄的模型。此模型包含對手機通訊錄的添加、刪除、查詢等功能外，還實現(xiàn)了語音識別，完成了語音撥號功能。通過語音訓(xùn)練和語音識別模塊的構(gòu)建使得語音識別成功率比較高，是一個典型的語音識別應(yīng)用方案。

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

[2]茍鵬程,宗群.車載語音識別及控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機應(yīng)用與軟件,2017(5):129-134.

[3]張敏,石倩倩,張珊珊.基于語音識別和STM32的老年人健康狀況監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計[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)程語音控制的智能家居系統(tǒng)[J].電腦知識與技術(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)與模式識別研究。