专利名称：：家电语音控制器的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及家电控制领域，具体是一种家电语音控制器，可以完成对数字量以及模拟量的控制，因此可用作电视机、空调、冰箱等各种家电的控制中心。
背景技术：
：目前智能化设备的迅速发展，并且得到了广泛的应用，家用电器业开始朝着智能的方向发展。智能化、人性化已成为目前衡量一个家电性能的重要指标，方便自然已成为人们的重要追求，但是目前家电设备的控制方式给用户的使用带来诸多不便。利用语音识别技术实现语音控制是提高家电产品人性化、智能化的重要途径之一语音识别技术自从引入了隐马尔可夫模型(HMM)之后，识别率有了很大的提高，尤其是在孤立词和连接词识别中，识别率达到95%以上，基本达到实用的水平。但是因为语音识别的计算量非常大，难以实现，因此一直制约着应用。目前对语音识别的应用并不是很多，尤其是家用电器这个行业。
发明内容为了解决现有家电设备的控制方式给用户的使用带来的诸多不便，本实用新型提供一种用语音来控制家用电器的设备，用户只需说出指令即可通过该设备控制家用电器完成相应的动作。本实用新型采取的技术方案是一种家电语音控制器，主要由给单片机控制系统供电的电源模块、单片机控制系统，连接在家电设备和单片机输出端口之间的家电控制电路组成；单片机控制系统由具有语音识别功能的单片机，与单片机连接的键盘电路、语音录入电路、放音电路组成。工作原理是通过语音录入电路把声音录入单片机中，单片机对声音进行实时监控，并完成语音的识别、声音的存储和回放。采用对特定人语音的识别控制家电，即系统首先通过训练，然后根据训练结果完成识别。单片机I/0A口作为键盘输入以完成训练、留言、擦除等功能，I/0B口作为输出完成对家电的控制。本实用新型的有益效果操作简单并配有语音提示、体积小、价格便宜、控制方便灵活，适用于各种家电的语音控制。图1是本实用新型电原理框图；图2是基于HMM的孤立字或词识别流程图；图3是硬件电路原理图；图4是主程序流程图；图5是语音辨识原理框图；图6是辨识程序流程3[0014]图7是语音播放与识别中断服务程序流程图。具体实施方式如图1所示，基于单片机和语音辨识技术的嵌入式智能控制系统，单片机以及分别与单片机连接的键盘电路、语音录入电路、放音电路共同组成了单片机控制系统，电源模块给单片机控制系统供电，单片机控制系统输出连接家电控制电路。如图2所示，在嵌入式语音命令辨识系统中，既要保证识别的正确率，又要受到存储空间的限制，所以采用了离散的隐马尔可夫模型(DHMM)对孤立字或词的识别，即对每一个孤立字或词用HMM加以描述，并通过训练来完成。特征提取可采用线性预测倒谱系数作为特征矢量，用Viterbi识别算法进行模板的匹配。如图3所示，主控元件单片机采用凌阳SPCE061A单片机，属于凌阳u'nSpTM系列产品的微控制器，主要作用是实现语音的训练和识别、语音的播放，并完成对周边电路的控制。SPCE061A是具有DSP功能的十六位单片机，有较高的处理速度，能够容易的处理复杂的数字信号，也适于数字语音识别应用，并且具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式、双通道10位DAC方式的音频输出功能和32位可独立编程的I/O接口，具有很强的控制能力。SPCE061A的I/0B口的输出对家电的开关动作进行控制。电源模块采用正5V直流电源供电，5V直流电压经过电压调整元件SPY0029后给整个系统供电。VDDH为SPCE061A单片机的I/O电平参考，接SPCE061A单片机的51脚，这种接法使得I/O输入输出高电平为3.3V;VDDP为PLL锁相环电源，接SPCE061A单片机的7脚；VDD和VDDA为数字电源，分别接SPCE061A单片机的15脚和36脚；AVSS1是模拟地，接SPCE061A单片机的24脚；VSS是数字地，接SPCE061A单片机的38脚；AVSS2接音频输出电路的AVSS2。在语音录入电路中，AGC接音频录入AGC引脚，OPI接麦克风的第二运放输入脚，MICOUT接麦克风的第一运放输出脚，MICN接麦克风的负向输入脚，MICP接麦克风正向输入脚，VCM接ADC参考电压输出脚，VMIC接麦克风电源。语音信号经麦克风转换成电信号，由隔直电容隔掉直流成分，然后输入至SPCE061A单片机内部前置放大器。SPCE061A单片机内部自动增益控制电路AGC能随时跟踪、监视前置放大器输出的音频信号电平，当输入信号增大时，AGC电路自动减小放大器的增益；当输入信号减小时，AGC电路自动增大放大器的增益，以便使进入A/D的信号保持在最佳电平，又可使削波减至最小。键盘电路采用I/0A的低八位作为键盘输入，I/0A3-I/0A7目前保留不用。I/0A0为训练按键1，I/0A1为训练按键2，I/0A2位识别键。如有需要可扩展更多，以便完成更为复杂的动作。在放音电路中，SPCE061A单片机内置了两个DAC通道，均可用于音频输出，DAC1和DAC2输出的模拟电流信号通过DAC1和DAC2管脚输出。DAC的输出范围从0x0000到OxFFFF。如果DAC的输出数据被处理成PCM数据，必须让DAC输出数据的直流电平保持为0x8000，且仅高10位数据起作用。DAC1和DAC2的输出数据应写入P_DAC1(写)($7017)和P—DAC2(写)($7016)单元。上电复位后，两个DAC均被自动打开。该实施例采用一路信号作为音频输出，另一路作为模拟量的控制信号输出，用于模拟信号的控制，如需多路模拟信号的输出，可采用0832等DAC器件进行外部扩展。[0022]如图4所示，系统初始化之后，就是一个死循环。这个循环里的运作可以分为三部分键盘扫描、根据键值设置子状态及根据子状态作相应的操作。系统初始化程序主要完成I/O端口的初始化，键盘扫描的初始化，程序用汇编语言编写。设置I/OA口的低八位为带有下拉电阻的输入口。1/0B口为带上拉电阻的输出口。键盘扫描初始化，程序调用I/O端口初始化程序，完成初始化。内部FLASH的读写程序，32K字的内部FLASH被划分为128个PAGE(每个PAGE存储容量为256字)，第一页[0x8000-0x80ff]最后一页为[0xff00-0xffff]。上电以后，芯片就处于读存储单元状态，读存储单元的操作与SRAM相同。对于特定人声的识别需要经过训练来完成识别前的准备工作，训练完成以后将训练模板保存，识别时调用模板进行匹配，语音辨识原理框图如图5所示。训练完成以后将训练模板保存即命令序号和播放提示音的序号，训练成功返回O，用C语言编写程序。由于受到片内SRAM存储空间的限制，采用分组识别的方式，以增加识别命令数目。即只有当训练人输入触发命令以后才能进行相应的操作，执行过程中先将触发命令调入SRAM，等识别出触发命令以后再调入其对应的其他命令并完成相应得操作，若没有识别出命令则程序重新返回到初始位置，辨识程序流程图如图6所示。放音程序，凌阳SPCE061A单片机的音频压縮格式有多种，本系统采用的是SACM_S480，压縮比为80:3，压縮比较大，音质一般，但占有存储空间小。适用于在嵌入式系统中语音播放。中断服务程序，凌阳SPCE061A单片机中断系统，可以提供14个中断源，具有两个中断优先级，可实现两级中断嵌套功能。用户可以用关中断指令(或复位)屏蔽所有的中断请求，也可以用开中断指令使CPU接受中断申请。每一个中断源可以用软件独立控制为开或关中断状态，但中断级别不可用软件设置，语音播放与识别中断服务程序流程图如图7所示。I/0B输出控制程序，凌阳SPCE061A单片机的I/0B口为十六位可独立编程的双向输入输出口。设置I/0B的相应的控制寄存器既可完成对I/0B的编程操作实现复杂的控制功能。对某一位的设定都可以通过设定3个基本项(数据向量Data、属性向量Attribut1/0n和方向控制向量Directl/0n)来完成。3个端口内每个对应的位组合在一起，形成一个控制字，用来定义相应1/0口位的输入输出状态和方式。由于目前条件的限制，本实施例中只做了两人训练识别，控制两路信号，但是只要需要可以对其进行扩展，完成更复杂的控制功能。系统运行如下当设备加电以后，系统开始初始化，播放使用帮助提示音，然后进入键盘扫描程序，并根据按键进入相应的子程序。当按下一键时，开始按照系统的提示音进行训练，完成之后会把训练结果自动存入FLASH对应的存储单元中去。过程如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>当按下按键二时，训练方法同按键一，只是将训练结果存入了不同的存储单元中。当按下按键三时，播放开始识别提示音并将FLASH中触发命令的数据写入到SRAM中去，辨识器初始化并启动实时监控程序，进入辨识子程序。过程如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>当到达设定时间仍没有听到触发命令时，系统将重新初始的辨识状态，以便完成其他的动作。需要注意的是在每次提示音结束后2-3秒再输入命令或当上次应答结束2-3秒后再发布命令。本实用新型是基于凌阳SPCE061A十六位单片机和语音识别技术的嵌入式智能控制系统，既可以控制数字量也可以控制模拟量，有着丰富的输出控制口，具有非常强的控制能力。其最大特色就是可以完成语音对家电的控制。使用户可以用语言控制家电，从而摆脱使用遥控器的麻烦，系统经过进一步改造可以形成家庭的语音控制终端。权利要求一种家电语音控制器，主要由给单片机控制系统供电的电源模块、单片机控制系统，连接在家电设备和单片机输出端口之间的家电控制电路组成；其特征是单片机控制系统由具有语音识别功能的单片机，与单片机连接的键盘电路、语音录入电路、放音电路组成。2.根据权利要求1所述的家电语音控制器，其特征是所述的单片机采用凌阳SPCE061A单片机。专利摘要本实用新型公开了一种家电语音控制器，涉及家电控制领域。单片机以及分别与单片机连接的键盘电路、语音录入电路、放音电路共同组成了单片机控制系统，电源电路给单片机控制系统供电，单片机控制系统输出连接家电控制电路。单片机对声音进行实时监控，并完成语音的识别、声音的存储和回放。采用对特定人语音的识别来控制家电，即系统首先通过训练，然后根据训练结果完成识别。I/OA口作为键盘输入以完成训练、留言、擦除等功能，I/OB口作为输出完成对家电的控制。本实用新型的有益效果是操作简单并配有语音提示、体积小、价格便宜，适用于各种家电的语音控制。文档编号G10L21/00GK201514761SQ20092020993公开日2010年6月23日申请日期2009年9月23日优先权日2009年9月23日发明者于坤,王建贵申请人:上海大屯能源股份有限公司