浙江大學城市學院畢業論文 STYLEREF"標題1"1緒論文檔均為word文檔，下載后可直接編輯使用亦可打印摘要自然語音作為人機交互在目前得以廣泛的應用以及極大的發展前景。該設計介紹了基于非指定人語音芯片LD3320的語音控制器結構及其實現語音控制的方法。該語音控制器利用CST89C52單片機作為主要控制器，控制芯片對輸入的進行語音識別并處理，根據語音指令產生相對應的脈沖序列，替代按鍵式遙控器，實現對電路的語音控制。本次設計采用了ICRpute公司的LD3320語音識別芯片和相關控制電路，設計實現一款語音控制系統，該系統可以通過語音控制操作，實現無鍵盤語音控制家用電器工作的功能。關鍵詞：LD3320；語音識別；CST89C52單片機；

SpeechrecognitioncontrollampbasedonMCUAbstractNaturalvoiceashuman-computerinteractionincurrenttoawiderangeofapplicationandgreatdevelopmentprospectofthedesignisintroducedbasedonthespecifiedpersonvoicechipLD3320voicecontrollerstructureandtherealizationofvoicecontrolmethodusingthevoicecontrollerCST89C52singlechipmicrocomputerasmaincontroller,thecontrolchipofinputspeechrecognitionandprocessing,accordingtovoicecommandsshouldberelativepulsesequence,alternativebuttonremotecontrol,realizethevoicecontrolofthecircuitThisdesignUSEStheLD3320speechrecognitionchipofICRputecompanyandtherelevantcontrolcircuit,anddesignsandrealizesaspeechcontrolsystem,whichcanoperatethroughspeechcontrolandrealizethefunctionofkeylessspeechcontrolofhouseholdappliancesKeywords:LD3320;Speechrecognition;CST89C52Singlechipmicrocomputer;

目錄1緒論 11.1課題研究意義 11.2世界研究現狀 11.3研究的內容和要求 22方案論證 32.1方案論證 32.2芯片選擇 33硬件單元電路設計 43.1LD3320語音識別模塊 43.1.1LD3320芯片的部分參數 63.2STC89C52單片機核心控制版塊 63.2.1主要性能 73.2.2單片機引腳 83.2.3時鐘電路 103.2.4

復位電路 113.2.5繼電器 123.3

電源電路的設計 134軟件設計 134.1

主程序流程圖 134.2

語音識別程序設計 144.2.1

LD3320語音識別原理 144.2.2

非特定語音識別程序流程圖 15參考文獻 18謝辭 19附錄 201緒論1.1課題研究意義

伴隨著科學的技術發展，互聯網時代的高速發展，各類產品的研究也是百家爭鳴，更多性能、功能齊全的各類產品出現在人們的日常生活中，其中與我們生活息息相關的便是各類電子產品，如電話，家電，辦公用品等等，曾經我們幻想著機器人，我們可以操控他們實現我們想要的功能，而如今隨著各國科學家利用語音識別技術研發出的新穎的電子產品，讓我們曾經遙不可及的夢想變得日益普及，不僅僅是對家用電器的控制，乃至各類聲控產品也慢慢的涌入市場，供人們選用，我們會發現，在我們的生活中對各類電子產品慢慢的不再需要以有繁多按鍵的遙控來控制，正如現在中國國內火爆的小米公司的"小愛同學"，蘋果手機上的"siri"同志，他們不再以之前的按鍵控制，只需要隨口的一句之靈，便可以很輕松的利用說話來控制電器產品，為當今家庭以及工業提供了更多便利。 語音識別作為人類與機器之間的溝通中很重要的環節，它的應用領域十分廣闊。集成電路的迅速發展有利于將擁有多種功能的語音識別系統嵌入到芯片或模塊上，使得語音識別這一技術在各個方面都得以利用，而嵌入式語音識別技術開發也會變得更有價值。 該設計利用語音識別，語音控制系統來完成這項工作。該系統用LED指示燈來模擬工作狀態。1.2世界研究現狀

隨著時代的發展，科技的進步，語音識別這一技術也成了世界各國研究的一重要技術，為了使各類語音識別產品得到推廣普及，各國不同領域的企業公司都擁有自己的語音識別研究所，世界知名的因喬布斯而出名的Iphone公司、還有我們互聯網時代的前輩以及開創者比爾蓋茨的Microsoft微軟公司、還有各類相關研發電子產品的大型企業公司投入大量人力物力以及大量資金來進行語音識別的應用研發，各種各樣的外資企業的語音識別產品以及能完成特定任務的產品已經慢慢出現在我們日常生活的各個角落。人們對于語音技術的認知可能要追溯到十九世紀的愛迪生以及貝爾等人發明的電話，留聲機等等，這是人類第一次可以通過一個電子設備來傳達我們想要說的話，對信息的傳輸。這之后的數百年，越來越多通過語音為基礎的產品被研發出來，語音信號逐漸成為了一種可以進行存儲并對其傳輸的信號。在語音技術的不斷發展以及新老更替的情況下，語音技術開始慢慢分化，如今世界上大體研究的關于語音技術的有三大類方向，在早些時候人們研究的是單純的如何捕捉到語音信號，對其進行處理與保存。隨著語音技術的慢慢發展，人們也不再局限于利用聲音來保存聲音，慢慢的便開始研究如何將我們寫出的字想傳達的東西，利用機器將其轉換為語音，這便是語音技術歷史上的第二個研究方向，對于語音的合成處理，貝爾實驗室于上世紀九十年代末年發明了一臺電子語音合成器，他根據語音技術的應用，是世界上第一個利用文字制造聲音的機器，此機器用于保障通話的安全，讓人無法辨別是誰的聲音。如今在全世界范圍內人們對于語音技術鉆研最多的一個方向，語音識別，它的主要任務就是把我們的語音信號通過處理轉化成文本，方便收集信息，不再像之前一樣繁瑣，這一個方向聽起來是第二個方向語音合成的逆過程，但其中技術部分的研究困難是它的數倍?，F如今，語音識別框架主要由解碼器、聲學模型、語言模型、前段處理和后處理這幾個部分，許多著名學院以及研究機構紛紛投入對其的研究，其中不乏有麻省理工學院，劍橋大學等高等學府，還有貝爾實驗室這些大型研究機構。聲學模型是如今世界研究較為主流方向，因為人們對端到端技術的研究日益透徹，使得這一方向的研究較多，我國在聲學模型結構的研究是相對來說是更快且更深入更復雜，這得益于中文的復雜化，使得語音識別也變得多樣化。如LFR-DFSMN神經網絡模型，DFCNN（深度全序列卷積神經網絡模型），截斷注意力模型SMLTA等等，這些都是我國國內實力雄厚的公司所研究而出。如今我國對語音識別框架更多的研究還是前段處理和后處理這兩個方面。對于解碼器和語言模型的研究，目前的世界范圍內的技術還不足以支撐這兩部分框架的研究，他們都處在理論雖然較豐富，但在程序的實際操作上還是擁有較大的不足以及困難，所以語言模型和解碼器這兩個部分在各行各業的關注度并不是很高。數字信號處理成為20世紀70年代語音技術最熱門的領域之一。這也是許多世界知名大學為基礎的語音識別的研究機構和企業開展如火如荼起來。到了80年代初，隨著計算機技術和存儲技術還有網絡時代的完善以及健全，還有實驗室語音識別研究取得的全新重要成果；語音技術的商業應用開始初露鋒芒，逐漸占領市場，為企業等服務行業以及航空航天等科研方面帶來全新的便捷的服務方式。許多教授、專家都認為語音識別技術在二十一世紀將會是科學研究的重要發展方向。1.3研究的內容和要求

本設計的主要內容是基于STC89C52單片機，利用語音來控制指示燈的狀態來顯示工作狀態，需要完成這些，設計并焊接一個硬件電路是必不可少的，而利用編程來控制硬件電路的運行，當然也是不可或缺的。在硬件電路部分我們需要的是指示燈、語音識別模塊、單片機模塊、復位電路、最小電路等等；在軟件編程部分應該實現對輸入的語音數據進行語音處理以及識別，并通過識別出的語音操控指示燈和繼電器的指示狀態。2方案論證2.1方案論證

本次設計使用STC89C52單片機，它屬于MCS-51系列，STC89C52是一個應用范圍廣泛的8位單片機，成本低是他的一大優勢。STC89C52作為控制中心，他的功能是對專門的語音進行處理并接受芯片傳輸的指令，使用聲音控制傳感器，來實現系統的控制與指示情況。但由于STC89C52單片機的閃存較低無法實時存儲，只能通過電路來實現功能。如今，語音識別系統是近年來發展迅速的一項信息技術，它可以完成信息的精簡，編譯以及解譯，不但可以完成信息的存儲，而且可重復提取利用該信息，最終完成信息的語音識別，而這些實現起來不僅較為繁瑣，效率低，還需要進行大量的運算。實現該結構方案如圖2-1表示圖2-1

采用MCS-51系列單片機實現語音控制指示燈狀態2.2芯片選擇在如今為了讓生活更加智能及快捷，為了使得人們不再依賴于繁瑣的遙控設備，而是可以直接通過說話來下達指令，迎來較為智能的生活環境，語音識別芯片的興起無疑推動智能時代了智能時代的發展進程。 語音識別芯片涉及的技術大多包括:語音信號的處理、信號模式的識別、概率計算、聽覺能力以及發生原理、人工智能（AI）等等。而語音識別技術在其中作為作為人工智能的支撐，語音信號的識別，語音信號的控制以及現如今的wifi組合是該技術應用的基本要求。 現如今市面上相對流行的語音識別芯片主要有：無錫ICRoute的LD3320芯片，它主要應用于各類家居，會議等場合。新唐科技的ISD9160芯片，它主要應用于高端聲控玩具的制造。人麥的YQ1210芯片，它主要應用于小家電，以及照明的應用。唯創知音的WTK6900B01芯片，它主要應用于低端聲控玩具的生產制造。上海華鎮的WS117芯片，它主要應用于各類會議系統。圖2-2市面上常見語音識別芯片性能對比 可見無錫ICRoute的LD3320芯片的拾音距離，喚醒率，硬件參數等各項指標綜合起來優于其他四類芯片。3硬件單元電路設計該設計的系統中，硬件電路部分的主要內容分為兩部分，分別是語音信號識別版塊以及核心控制版塊。語音信號識別版塊我們采用無錫ICRoute公司生產的LD3320語音識別芯片，核心控制版塊我們采用MCS-51系列的STC89C52單片機。

3.1LD3320語音識別模塊在本次設計中，語音識別模塊是最為重要且關鍵的步驟，它最重要的功能是對輸入的語音信息進行采集，識別，轉換，執行，而我們需要語音信息識別處理器、聲音輸入輸出接口、模擬信號與數字信號轉換器等等功能，本次設計采用的LD3320模塊以及相應的LD3320芯片，便可以滿足以上需求，集多項功能于一個PCB板上，它擁有可動態編寫更換的識別信息的功能，只需這一個模塊便可以完成語音識別的功能，無需再使用其他輔助功能的芯片，這款產品提供了只需單一的一款芯片便可以完成語音識別，十分適合該設計。LD3320模塊將必須的元件以及LD3320語音識別芯片集中在PCB板上，將芯片管腳通過連線將該模塊以及核心控制板塊連接，同時通過該模塊輸入適合的晶振信號，提供外部電源，從而實現STC89C52單片機的程序的執行，LD3320語音識別芯片的語音識別功能。LD3320語音識別芯片的主要特征大致分為以下：（1）該語音識別模塊上只可以從相對應的電源接口，用戶利用外部電源進行電源輸入，因為該模塊上沒有自帶電源元件。（2）可以通過將晶振信號輸入到芯片的相應接口處，或在模塊上留出晶振的連接點由用戶自己將晶振焊接在模塊上，這兩種方法可以為該語音識別模塊提供CLK的輸入。（3）該模塊的語音識別芯片上的音頻模擬接口連接相應的保護元件后接出。（4）該模塊上擁有兩個音頻接口，直接引出輸出信號（Speaker）和麥克風（MIC）的輸入信號，操作簡單便捷，使用者可以使用麥克風和接受設備進行聲音的播放和語音識別的功能。用戶可以通過相對應的接口進行設備的連接，也通過模塊上的插座上直接將接受設備連接。（5）LD3320模塊上擁有兩個指示燈，連接在芯片的相應接口上，當該模塊接收到電源開始平穩運行后，芯片的接口會輸出低電平使得指示燈亮起，可以通過這兩個指示燈來辨識芯片是否通電成功。下圖3-1是LD3320A的非特定語音識別芯片圖3-1

LD3320的非特定語音識別芯片LD3320語音識別芯片是無錫的ICRoute公司研發的一款高性能離線語音芯片，該芯片支持SPI接口和并行接口的非特定語音識別模塊,有源晶振和板載咪頭，它方便在產品中實現語音識別的功能。該產品優點明顯，可分為以下幾點：（1）它擁有高效且高精確度的語音識別效果。（2）它擁有可動態編寫更換的識別信息列表，例如，我們在STC89C52單片機的使用時，利用芯片中的寄存器，將“吃飯”“睡覺”等類似的需要識別的內容帶有可編輯性的寫入芯片中，這樣芯片在設定后就可以自動識別這種可動態編寫更換的識別信息了。而它這樣的工作原理是把需要識別的信息以字符串的形式輸入芯片，便可以在下次信息輸入時立即進行查詢并執行。（3）它擁有非指定或固定對象的語音識別功能：無需對象對該芯片進行個人信息的錄入，上手即用。（4）它擁有對對象任意輸入50條關鍵詞可編輯的功能：對象面對不同的使用需求，該芯片可以在提前錄入的50條關鍵詞語中進行搜索識別，隨著需求的變化而對關鍵詞的內容進行編輯并自動更新覆蓋。（5）它工作需求電壓較低，僅需3.3V，適合便于攜帶或體積較小的設計。（6）它集語音信息識別處理器、聲音輸入輸出接口、模擬信號與數字信號轉換器等等功能為一體，無需其他輔助的芯片。（7）它支持兩種連接方式，串行接口和并行接口，便于與其他模塊的互通。（8）它支持將芯片設置為省電狀態，耗電極小，并且方便重新啟用。3.1.1LD3320芯片的部分參數 芯片內置耳機輸出和揚聲器輸出 芯片內置雙聲道的數模轉換（stereo16-bitD/A） 芯片內置單聲道的模數轉換（mono16-bitA/D） 芯片內置鎖相電路，輸入主控時鐘頻率為2MHz--34MHz 芯片支持并行接口或者串行SPI接口 芯片省電模式下耗電：1uA3.2STC89C52單片機核心控制版塊本次設計采用的STC89C52RC單片機是深圳市宏晶科技公司研發的一款CMOS8位控制器，它的特點是：指令代碼適配于傳統單片機、高性能、低功耗、抗干擾能力強，系統中有8KB的可編輯閃存存儲器，該單片機采用美國的愛特梅爾公司（Atmel）的技術制造，它的特點是高精度非易失性存儲。它適用于傳統常見的編程器，片上閃存也允許程序的存儲在系統內可進行編輯。STC89C52單片機機器內部帶有4KB的帶電可擦編程只讀存儲器(EEPROM)，擁有512字節的隨機存取存儲器（RAM），擁有三個16位計數器器和定時器，8k字節的閃存空間（FLASH），32位I/O口線，一個看門狗定時器（WDT），帶有片上振蕩器和時鐘電路，MAX810的復位電路，4個外部中斷，一個七向量四級中斷結構，全雙工串行口，兩個數據指針，一個六級中斷向量結構，正是由于這些功能，STC89C52是目前在電子設計類比賽中最常用的單片機之一。除上述結構之外，STC89C52單片機還可以降低至0赫茲進行靜態運行，可以通過調節設置為低功耗模式。在低功耗空閑模式下運行，CPU將中止運行，但是允許隨機存取存儲器、串口、定時器/計數器、中斷等結構繼續運行。在斷電方式下，單片機會停止一切進程，并會進行自我保護，振蕩器停止運行，存儲器內的信息將被保存，直到硬件復位或者接收到下一個中斷指令為止。

STC89C52SCM是把基本內容的那些所需的應用控制集成在集成電路的限制芯片尺寸。它的基本結構可以分為正常傳統的外部連接結構，以及系統的中樞大腦——芯片，而在這一定的尺寸內，每個元件都有他不同的功能，數據存儲器、程序存儲器用來存儲傳輸的數據以及需要該單片機完成的任務的存儲的部位，而I/O端口、串口則用來連接外部模塊以及一些必要的外部結構，通過他們才可以更加完善系統，中斷元件負責傳輸出中斷指令，使得單片機停止當前指令，還有一些特殊功能的寄存器。它們通過唯一的一個芯片通過接線而互相連通。3.2.1主要性能（1）可以在6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期兩種內可以任意選擇，代碼適用于8051單片機，屬于8051的升級版本產品（2）工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機）/3.8V～2.0V（3V單片機）（3）工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz（4）用戶應用程序空間為8K字節（5）片上集成512字節RAM（6）擁有32個可編程的通用I/O口（7）無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過指定串口直接下載需求程序，可在系統內編程，也可在應用內編程（8）具有EEPROM功能（9）具有看門狗功能（10）共3個16位定時器/計數器。即定時器T0、T1、T2（11）外部中斷、下降沿中斷或低電平觸發電路，（12）通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現多個UART（13）工作溫度范圍：-40～+85℃（工業級）/0～75℃（商業級）（14）PDIP封裝3.2.2單片機引腳下圖3-2為STC89C52單片機的引腳圖圖3-2STC89C52單片機引腳圖VCC:電源GND:地P0端口：P0端口作為一個輸出端端口，它的每一個引腳都能帶動8個負載。P0端口是一個8位漏極雙向I/O端口。在進行軟件編程時，P0口可以用來進行接收相應的動作指令；當它需要與外部程序對接時，它可以提供低8位地址作為總線。當對P0端口寫入“1”時，P0端口引腳可以作為為高阻抗輸入，此時它用有內部上拉電阻。在程序設計完成后需要檢驗時，它會輸出輸出相應的動作指令。此時需要注意，當程序進行驗證，P0端口需要外接一個外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口。對端口寫入“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可以將它作為輸入口使用。當P1口作輸入口使用時，因為有內部上拉電阻的原因，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流（IIL）。P1的輸出緩沖器可驅動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL邏輯電平。在進行flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節。除此之外，P1.0和P1.1還可以作為定時器/計數器2的觸發輸入（P1.1/T2EX）和定時器/計數器2的外部技術輸入（P1.0/T2），具體如下表：P2口：P2端口是一個準雙向端口，它的8位引腳為P2.0—P2.7，它和P1口相同具有內部的上拉負載，可作為通用I/O口使用，具體功能與P1口相同，直接接入輸入和輸出。P2口的功能之一是可以直接當做輸入口，當端口P2寫入“1”，則端口的內部上拉拉動時，這種情況下可以被用作輸入。當系統復位時，輸出的下拉驅動停止運動。當P2口在系統拓展時輸出高8位地址，作為地址總線使用的時候，使得復用器引向相應的地址，再將信號輸出到相應的引腳。當有一些字節和企業控制信號需要接收時，此時P2口也可作為輸入口。P3口：P3是一個內部的8位雙向I/O端口，它含有上拉負載，所有引腳都具有不同的功能，如下：P3.0RXD，串行通信輸入口，不使用串行通信功能時，可做普通IO口使用P3.1TXD，串行通信輸出口，不使用串行通信功能時，可做普通IO口使用P3.2INT0，外部中斷0輸入口，不使用外部中斷0功能時，可做普通IO口使用P3.3INT1，外部中斷1輸入口，不使用外部中斷1功能時，可做普通IO口使用P3.4T0，定時器0外部計數輸入口，不使用定時器0外部計數功能時，可做普通IO口使用P3.5T1，定時器1外部計數輸入口，不使用定時器1外部計數功能時，可做普通IO口使用P3.6WR，外部存儲器寫信號，不使用外部存儲器寫功能時，可做普通IO口使用P3.7RD，外部存儲器讀信號，不使用外部存儲器讀功能時，可做普通IO口使用PROG/ALE：當我們需要一個輸出脈沖信號將低8位的地址存儲并停止運行時，ALE引腳便擁有這個功能。當我們在編程中需要一個編程輸入脈沖時，PROG可以實現該功能。在進行編程時，ALE擁有穩定的輸出脈沖，可以將它作為時鐘或定時器，它的工作頻率以晶振的1/6來進行。然而，需要注意的是，在每次訪問外部數據存儲器時，ALE脈沖被跳過。當我們需要ALE操作將無效時，這時需要將地址為8EH的SFR的第0位置“1”即可。該位置“1”，同時只有當一個MOVX指令或MOVC時，ALE是生效的。否則，ALE將被輕輕拉起。此ALE使標志位(SFR地址8EH的位0)的設置對外部執行模式下的微控制器無效。RST(RESET):引導內部復位程序或電路。該引腳的功能是將程序以及單片機復位，回到初始狀態，它的工作原理是當晶振進行震動時，該引腳會輸入高電平，持續兩個周期。WDT完成之后，該引腳又會進行96個振蕩周期的高輸出動作，CPU進入凍結狀態，停止工作，程序的計數器返回到0000H，即回到初始狀態。VPP/EA：EA為程序中存儲器的選擇，它分為兩種情況，當EA=0時，中央處理器會將系統外部的程序存儲器里的程序命令進行運行；當EA=1時，中央處理器會將系統內部的程序存儲器里的程序命令進行運行，當超出存儲器容量時時，它會到外部的程序存儲器內執行。EA在編程的過程中也可以接受12V的電壓源電壓。VPP的功能是提供編程的脈沖，在內部程序存儲器的數據變換時使用。PSEN：PSEN是一股脈沖，它是外部的程序存儲器讀取選取的信號。當單片機讀取內部的程序存儲器內的信號時，此時PSEN不工作，當單片機執行外部的程序存儲器內的信號時,PSEN開始工作。當PSEN處于工作狀態時，在每一個工作周期內PSEN會產生兩個有效值。在閃存編程過程中，EA也接收12vVPP電壓。XTAL（外部晶振）1：該引腳為內部時鐘電路的反相器的輸入端，外部有源晶振的信號一般從XTAL1引入。XTAL（外部晶振）2:該引腳為內部時鐘電路的反相器的輸出端，外部有源晶振的信號一般將XTAL2懸空。3.2.3時鐘電路電路如圖3-3所示：圖3-3

單片機晶振電路每個系統都具有單芯片晶體振蕩器，專業稱它為晶體振蕩器，在單片機系統中晶體振蕩器具有十分重要的作用。單片機的所有動作執行都要通過晶振震動才可以正常運行，它會根據單片機內部所形成的電路，產生其相對應的必須的頻率，當晶振產生的時鐘頻率越高，那么單片機系統執行命令的速度和反饋速度也會增大。單片機的晶振中兩個不同電容兩個系統電容叫晶振的負載通過電容，分別可以接在晶振的兩個自己腳上和對地的電容，一般在幾十皮發。它會影響諧振頻率和振蕩器的輸出振幅。晶體振蕩器的負載電容=[(CD*Cg)/(CdCg)]是CD，在晶體振蕩器的兩英尺和地面上分別在IC△C(電容在P-CB上)是3到5個值。3.2.4

復位電路

復位電路如圖3-4所示：圖3-4單片機復位電路復位電路是一種用來使系統恢復到初始狀態的電路設備，就像計算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態，重新進行計算。它的作用是當系統進行上電或復位時，控制中央處理器的狀態，確定使它復位，在這段時間內他會使中央處理器處于停止工作的初始狀態，防止中央處理器執行錯誤指令而導致系統出錯，防止剛接入電源或剛進入復位狀態時系統就開始運行，同時復位電路也可以提高電磁一定的兼容性能。STC89C52單片機是整個系統開發板的主腦，它控制著開發板的任何動作以及指令，所以在選用一個電路前，我們應該對系統中的各個電子器件的不同需求，不同參數，來選取參數合適，具有一定的抗干擾性和穩定性的電路。3.2.5繼電器電磁繼電器，簡稱繼電器（reply），是一種當在系統的輸出電路中使被控制的一個數據實現特定的數值變化的電控制器，它一般由銜鐵、鐵芯、觸電、線圈幾部分構成，它通過電流使繼電器上的銜鐵通斷，實現對電路的運行與停止的控制。當對繼電器兩端接入電壓時，線圈中會產生相應的電流，而電流產生的電磁力會吸引繼電器上的銜鐵，克服彈簧的的返回彈力，吸向鐵芯，帶動銜鐵上觸點的貼合，這就是繼電器的電磁效應；當繼電器兩端停止供電，電流消失，電磁力的吸引作用也會消失，銜鐵會返回原來的位置，使得銜鐵上觸點的分斷。繼電器如圖3-5所示圖3-5電磁繼電器繼電器在系統中有高壓工作電路和低壓控制電路兩種，繼電器的特點之一就是利用小電流來驅使大電流的動作，它在系統內的電路中具有保護電路安全，實現對電路的轉換，按照實際情況進行調節的功能。3.3

電源電路的設計

如下圖3-6所示，它是用于開發板上的負責輸送電源的電源電路電路。它可以通過電源插座外接轉接頭進行供電，也可以利用引腳連接外部電源進行供電。一般情況下是利用+5V電源對開發板供電。圖3-6

電源原理圖4軟件設計4.1

主程序流程圖

該系統包括以下程序：單片機芯片的初始化程序，非特定人的語音的輸入以及識別處理程序，系統的中斷程序，系統的復位程序，還有相關的延時函數。具體流程圖可見圖4-1。當非特定人的語音輸入系統后，語音識別芯片會將接收到的信號進行處理，傳輸到主控制器（單片機），單片機將信號進行再處理后，傳達一定的指令到指定部分電路，實現對輸入的語音的相應指令動作。圖4-1

系統主程序流程圖4.2

語音識別程序設計

4.2.1

LD3320語音識別原理

語音識別（ASR）技術，最開始研究該技術時大多是依照傳入的數據對其單個字節、詞匯以及相關語音末班進行配對，選取與其相似度最大的一種工作方式。該技術的一大特點是可以進行非特定人的語音識別，即進行語音識別時，不需要發出指令的人提前對語音識別模塊進行語音訓練。該技術的核心內容是對關鍵字在列表中進行匹配識別，我們想要傳達的語音內容將通過字符形式輸入LD3320語音識別模塊，再根據我們提前設置好的關鍵詞的列表，進行匹配，對輸入的字符進行識別處理，最后進行相應的動作。語音識別模塊中的識別引擎功能強大，只需要對與輸入相關的寄存器，便可以識別各類語音輸入，如命令、歌曲、相關動作、姓名等基于字符串的指令，而不需要關注其關鍵詞的內容。而對于相對較復雜的命令，其內部提供了完整的開發源代碼，以及圖形界面的下載工具，當我們需要進行相關語音識別時，僅需將源代碼進行修改以及一定的拼湊，就可以實現基本上的語音識別。語音識別模塊可以完整的進行一次語音識別需要的工作環境為：對麥克風的輸入進行收集→利用頻譜的數據對輸入的語音進行分析→對輸入的語音的特征進行特征的提取→將提取出的特征在關鍵詞列表中進行尋找配對→在配對結果中尋找相似度最高的關鍵詞語句→將語音輸出，按照匹配結果進行相應動作。在圖4-3所示的為上述流程：圖4-3

LD3320進行語音識別的原理框圖注意：（1）語音模塊進行識別時的最大候選句選項為50，可以是任何形式的不超過十個漢字或80個字節的輸入，如字符，字符，語句等。（2）在識別列表中，每一個識別對象都有一個1字節專屬代號，相對于不一樣的識別對象的對應于特定的識別代號可以重復，也可以不用連續，LD3320語音識別芯片支持容納50個識別對象，而且會在識別對象中的字符中擁有一定的空間間隔。（3）應在LD3320語音識別芯片的每個控制端口添加內部上拉電阻。（4）在時鐘輸入信號和模擬串口內不可以接內部上拉電阻。4.2.2

非特定語音識別程序流程圖

LD3320語音識別芯片可以說是為語音識別系統專門研發的一款芯片，在日常的工作或一般企業內應用居多，它的特點之一就是可以在非特定人的基礎上實現語音識別功能，它的工作程序也是有一套基本流程，如下圖4-4所示：LD3320語音識別芯片不像傳統的芯片那樣，僅僅提供一款數字處理信號的微處理器對輸入的語音進行處理分析，它擁有良好的硬件軟件上的優化，以及對程序處理的效率，還有特有的不排外非特定人的語音識別系統和完整的特征庫，使它一躍成為市場主流。圖4-4

語音識別程序流程圖因此該語音識別芯片不需要外部的存儲器來進行語音處理，它擁有內部的存儲器以及處理器，同時也不需要外部的閃存來存儲相關的代碼以及語音信息。LD3320語音芯片強大的處理功能，使得它不需要外接其他保護作用的芯片。LD3320語音芯片內部自帶的處理系統，使得它不需要通過外部下載特征庫便可以實現語音識別功能。LD3320同樣不需要外接其他芯片和設備來完成MP3播放功能。在本次設計中，語音識別程序的設計是十分重要的，在本次設計中，我反復查閱并參考關于LD3320語音芯片的使用手冊，在本次設計中，中斷過程是十分重要的，幾乎每一次工作與中斷都離不開關系，而它的一般流程通常是將語音識別系統進行初始化→將信號傳輸入特征庫→對信號進行匹配→匹配結束后程序中斷。（1）對語音識別系統進行初始化。當程序對語音識別系統初始化時，我們要對復位的模式、時鐘電路的工作頻率、以及信號的輸入輸出的優先級進行設置。（2）對輸入的信號傳輸進處理系統進行處理識別。信號的傳輸原理是，每一個需要識別的信號都有一個1字節的專屬代號，對于不同的識別對象，識別的代號可以重復，也可以不連續，本次設計使用的LD3320語音識別芯片支持容納50個識別的對象，本次設計中，我們需要用到的指令如下：

小白：本次設計中語音識別系統的"姓名"，我們需要對著麥克風傳達"小白"信號，當語音識別模塊接受到小白的指令時，會將引腳的一個藍色指示燈亮起，方可進行下一步操作，此時我們設置的延時為5S，需要在5S內給出下一步指令。開燈：當我們喚醒小白后，對著麥克風傳達"開燈"信號，此時單片機將會傳輸信號，將三個指示燈依次亮起，然后使負載的燈泡亮起；關燈：當我們的負載燈泡處于工作狀態下，喚醒小白，對著麥克風傳達"關燈"信號，此時單片機收到指令，將三個指示燈依次亮起，使負載的燈泡關閉。打開開關：當我們在喚醒小白的狀態下，對著麥克風傳達"打開開關"信號，此時單片機收到指令，會使得繼電器接通，同時會有一顆指示燈顯示繼電器狀態，表明已接通。關閉開關：當我們在喚醒小白的狀態下，對著麥克風傳達"關閉開關"信號，此時單片機收到指令，將繼電器斷開，同時指示燈熄滅，表示繼電器已斷開。本次設計中采取了代號不同的但連續的識別對象，見下表4-1。表4-1識別列表：編號字符串1Kaideng2Dakaikaiguan3Guanbikaiguan4Guandeng5Xiaobai（3）對信號進行識別處理，我們需要設置ADC通道、ADC增益等寄存器便可以進行語音識別操作，ADC通道是在設計中MIC的輸入信息的一條通道，ADC增益是可以設置MIC的00H~7FH的音量大小，設置的大小也是根據環境需要來進行設置，當我們需要快速的進行語音識別并進行工作時，我們可以將ADC增益的數值增大，這樣麥克風的音量會變大大，系統的識別反應更快，但對環境內的雜音也會采集到，可能會造成不必要的失誤操作；當我們在需要一些微小的需要識別的信號，此時我們需要將ADC增益的數值設置的小一些，這樣麥克風的音量會減小，雖然需要近距離的對其發出指令，但它受環境干擾的因素較小，在本次設計中我將ADC增益的數值設定為43H。（4）響應中斷。如果麥克風拾取的聲音，無論是否還是認不出正常的結果，會產生一個中斷信號。中斷程序根據值分析結果讀取BA寄存器的值，可以知道有幾個候選答案，而C5寄存器中的答案是最高分，最有可能正確答案.參考文獻[1]雷思孝.單片機原理及實用技術[M].西安：西安電子科技大學出版社,2003

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謝辭時光匆匆，轉眼間大學四年的生活便迎來了尾聲，此次畢業設計令我受益匪淺，這不僅是對我大學四年來所學到的知識的一次考察，也是對我的收集資料的能力以及動手能力的一次考驗。在設計的過程中，我對單片機編程以及Protel仿真等知識得到了鞏固和不少提升，翻閱了相關的書籍以及資料，學習到了不少新的知識。在動手能力方面焊接對我來說也是一個不小的挑戰，經過反復練習我才得以成功完成實物。此次畢業設計拓展了我的知識層面，開闊了我的眼睛，鞏固了我曾學過的專業知識，鍛煉了我查閱資料的能力，在動手能力方面使我學會了認真，謹慎，耐心以及細致。這將近一個學期的畢業設計的任務即將結束時，我內心也松了一口氣。在進行畢業設計過程中，也曾有過迷茫，不知下一步該如何下手，對專業知識的不夠透徹也對我的進展造成了極大的困擾。在這里我要感謝我的指導教師馮偉功老師，他在我畢業設計的過程中多次對我的疑問做出了解答，也為我尋找資料供我參考，提出了極為寶貴的修改意見和建議，極大地保證了此次設計以及論文的質量和內容，是我畢業設計道路上的指路人，在此由衷的感謝馮老師對我的幫助，以及在設計過程中詢問過的同學老師們。

附錄附錄1：完整電路圖

附錄2：完整電路PCB圖

附錄3：完整程序代碼#include<REGX51