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1、太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）基于凌阳SPCE061A单片机的语音控制小车的研究摘 要语音识别技术是使机器通过识别和理解把语音转变为相应的文本或命令的技术。语音识别是一门交叉学科，正逐步成为信息技术中人机接口的关键技术。目前语音识别系统按核心硬件来分主要有：以PC机为核心硬件的语音识别系统和以专用芯片为核心的语音识别系统。本课题主要阐述了一种非常适合语音处理的单片机凌阳SPCE061A的原理，并实现了基于凌阳SPCE061A单片机的语音遥控小车。本文主要工作包括，首先介绍了语音识别基础知识以及常用的语音识别算法，然后根据嵌入式系统的特点和本课题所要求实现的具体功能，给出了基于凌阳SP
2、CE061A单片机的语音遥控小车系统硬件和软件设计的总体方案。论文同时介绍了凌阳公司提供的集成开发环境nSP IDE，利用该软件实现了程序下载和仿真调试，经调试正确的程序运行在单片机上，使用已有的语音识别算法，根据语音命令实现了小车运动方向的控制。此系统不仅具有体积小、耗电省、价格低、性能可靠的特点，还具有较快的运算速度、较高的识别率，可实现实时的语音识别。本系统的语音提示功能为人机交流提供了一个良好的界面。关键字：语音识别，SPCE061A单片机，61开发板，仿真THE RESEARCH OF SPEECH CONTROLING CARBASED ON SUNPLUS SCM SPCE061
3、AABSTRACTThe speech recognition technology is a high technology, which make the machine change the speech into homologous text or order by recognition and comprehend. The speech recognition is a cross-subject, and it is becoming the key-technology of human-computer interface in information technolog
4、y.At present, according to the difference of hardware core, the speech recognition system includes: the speech recognition system using PC as its hareware core and the speech recognition system using special chip. The article introduces a microcontroller which fits to processing speech-SUNPLUS SPCE0
5、61A microchip and its principle, achieve the speech controling car based on SPCE061A.The article main work includes: firstly, introduces the fundamental knowledge of speech recognition and several speech recognition algorithms, then give the hardware and software design of the speech controling car
6、based on the SPCE061A system according to the characteristics of the embedded system and the particular requirements of the project. Then, the article also introduces the software tool called nSP IDE from SUNPLUS. By using the software we can download the program to the SPCE061A and debug programs.
7、Finally, we use the SUNPLUS speech recognition algorithms, the car movement direction can be controlled according to the speech command.The Speech Recognition System not only has small size, economic power consumption, low cost and high reliability, but also has high operation speed, high recognitio
8、n veracity and the realization of real-time speech recognition. Furthermore, in the system, the function of speech cue offers a favorable interface to human-computer interaction.KEY WORDS: Speech Recognition, SPCE061A Microcontroller, Motherboard Of SPCE061A, Simulation100目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论1第二章
9、 语音处理与识别技术基础32.1 概述32.2 语音信号分析技术32.2.1 滤波与A/D转换32.2.2 预处理32.2.3 语音信号的时域分析42.2.4 语音信号的线性预测分析52.3 语音信号识别技术52.3.1 矢量量化技术72.3.2 隐马尔可夫模型72.4 语音识别的发展历史82.5 语音识别系统的分类92.6 语音识别的难点92.7 嵌入式语音识别系统硬件组成9第三章 凌阳SPCE061A单片机简介113.1 概述113.2 主要性能113.3 结构113.3.1 芯片的引脚排列和说明123.3.2 SPCE061A系统特性参数153.4 61板介绍153.4.1 61板的结构
10、和功能153.4.2 SPCE061A最小系统173.4.3 SPCE061A开发方法193.4.3.1 PROBE方式193.4.3.2 EZ_PROBE方式21第四章 SPCE061A单片机的语音处理234.1 概述234.2 凌阳常用的音频形式和压缩方法234.2.1 音频形式和压缩算法234.2.2 语音压缩具体操作方法294.3 凌阳语音识别算法314.3.1 初始化314.3.2 训练部分324.3.3 辨识部分324.3.4 中断部分334.4 本章小结34第五章 语音遥控小车的设计365.1 概述365.2 语音遥控小车硬件设计365.2.1 系统设计方案365.2.2 系统控
11、制方案375.2.3 具体硬件设计375.2.3.1 车体介绍375.2.3.2 控制板介绍415.2.3.3 硬件的连接455.3 语音遥控小车软件设计495.3.1 训练子程序515.3.2 语音识别子程序525.3.3 中断子程序545.3.4 动作子程序555.4 软件的下载与仿真调试及结果分析565.4.1 软件的下载565.4.2 软件的仿真调试595.4.3 仿真调试结果分析635.4.4 实物效果验证635.5 本章小结63第六章 总结与展望64参考文献65致 谢66附录1 语音遥控小车源代码67附录2 中英文对照参考文献76附录3 凌阳61A板电路原理图98第一章 绪 论语音
12、识别是语音信号处理的重要研究方向之一，它是一门涉及面很广的交叉学科，与计算机、通信、语音语言学、数理统计、信号处理、神经生理学、神经心理学、模式识别、声学和人工智能等学科都有密切的联系。它还涉及到生理学、心理学以及人的体态语言。语音是语言信息的载体，语音识别的基本任务是将输入的语音转化为相应的语言代码。这样，不仅使存储或传输这样的语言代码时的数码率比起存储或传输原来有语音信号来大幅度降低，而且还在于它把一种连续的语音信号变成了一种有限符号，这样的符号容易被计算机（或专用信息处理单元）理解其含义，并且便于与人进行交流，因而语音识别得到十分广泛的应用1。随着计算机技术、模式识别和信号处理技术及声学
13、技术等的发展，使得能满足各种需要的语音识别系统的实现成为可能。近二三十年来，语音识别在工业、军事、交通、医学、民用诸方面，特别是在计算机、信息处理、通信与电子系统、自动控制等领域中有着广泛的应用。当今，语音识别产品在人机交互应用中已经占到越来越大的比例。语音识别技术发展到今天，除了PC机的语音识别系统正趋于成熟外，随着语音算法的深入研究和集成电路技术的发展，出现了一些具有实用价值和市场前景的语音识别芯片。近年来，随着消费类电子产品对低成本、高稳健性的语音识别芯片的需求快速增加，使得语音识别系统大量地从实验室的PC平台转移到嵌入式设备中。通过研究者的不断努力，现在嵌入式非特定人语音识别系统识别精
14、度已经达到98%以上，而对特定人语音识别系统的识别精度就更高了2。嵌入式语音识别系统与PC机的语音识别系统相比，虽然其运算速度和存储容量有限，但它具有自己的一些特点。首先，它是一个完整的语音识别系统。除语音识别功能外，为了有一个友好的人机界面和对识别正确与否的验证，该系统还具备语音提示（语音合成）及语音回放（语音编码记录）功能。其次，嵌入式语音识别系统多为实时系统。即当用户说完待识别的词条后，系统立即完成识别功能并有所回应。第三，嵌入式语音识别系统具有体积小，可靠性高、耗电省、投入少、价格低便携性好，可支持移动作业等优点。这是嵌入式语音识别系统与PC机的语音识别系统相比最大的优势。嵌入式语音识
15、别系统的优点使得其应用的领域十分广泛3。语音识别技术目前在嵌入式系统中的应用主要为语音命令控制，它使得原本需要手工操作的工作用语音就可以方便地完成。语音命令控制可广泛用于家电语音遥控、玩具、智能仪器及移动电话等便携设备中。使用语音作为人机交互的途径对于使用者来说是最自然的一种方式，同时设备的小型化也要求省略键盘以节省体积。语音识别技术是语音处理技术的一个分支。语音处理技术发展过程也就是语音识别技术的发展史。由此可以将语音识别分为三个阶段。第一个阶段是萌芽阶段，在这一阶段（20世纪30年代至50年代），人们对语音处理的研究主要是根据语音学知识，提取若干特征参数，并利用这些参数制作成模拟电路来模仿人的发音过程，实现简单的语音处理功能。语音识别的研究工作始于50年代，它开始的标志是AT& T Bell实验室实现了第一个可识别十个英文数字的语音识别系统Audry系统。第二个阶段是发展阶段，在这一阶段（20世纪60年代至80年代初），随着集成电路技术和计算机技术的发展，语音识别的理论和技术亦日趋完善和成熟。60年代，提出了用动态规划（DP）方法来
