基于DSP的聲控電子記事本的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

時(shí)間：2023-03-19 09:57:47 理工畢業(yè)論文我要投稿

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摘要：一種基于DSP芯片的語音識(shí)別和數(shù)字錄音系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，DSP（單片ADSP2185）完成語音識(shí)別和數(shù)字錄音功能，MCU完成用戶界面處理。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)語音名片（電路號(hào)碼、工作單位、地址等）存儲(chǔ)及聲控查詢、記事錄音及聲控回放、日歷、簡(jiǎn)單計(jì)算器等功能。

語音識(shí)別及語音編解碼技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)日趨成熟，步入實(shí)用化階段。語音識(shí)別技術(shù)已開始應(yīng)用于電話查詢服務(wù)、智能玩具、PDA、家用電器、通信、工業(yè)控制、語言學(xué)習(xí)等應(yīng)用領(lǐng)域；其于碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)（CELP）技術(shù)的語音編解碼算法也因其音質(zhì)好，壓縮比大而在通信和數(shù)字錄音設(shè)備中獲得了廣泛應(yīng)用。

語音輸入方式與手寫輸入方式相比，具有操作簡(jiǎn)便、查找方便、識(shí)別準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)。省去了大量的輸入時(shí)間，降低了信息檢索的復(fù)雜度。本文所介紹的聲控電子記事本系統(tǒng)將語音識(shí)別和語音編解碼在同一片DSP芯片上實(shí)現(xiàn)，用語音方式代替其它方式進(jìn)行信息輸入，提高了系統(tǒng)的靈活性。

1 系統(tǒng)功能

·可存200張語音名片，每張語音名片包含四條信息：姓名、電話號(hào)碼、工作單位、備注；聲控查找語音名片信息，用戶只需口述所要查找人的姓名，即可獲得電話號(hào)碼、工作單位、備注等信息，同時(shí)電話號(hào)碼顯示在液晶顯示屏上。

·具有雙音多頻（DTMF）撥號(hào)功能，用戶用聲控查找到電話號(hào)碼并顯示在液晶屏上之后，只需輕觸一個(gè)撥號(hào)鍵，即可通過普通電話機(jī)的話筒實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)撥號(hào)。

·數(shù)字錄音，每段錄音加語音標(biāo)識(shí)；聲控放音，在放音時(shí)只需口述所要語音段的語音標(biāo)識(shí)即可自動(dòng)找到該段錄音并加放，累計(jì)錄音時(shí)間達(dá)兩個(gè)半小時(shí)以上。

·具有方便的編輯功能，增加、刪除語音名片，增加、刪除數(shù)字錄音段。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

本文所介紹的聲控電子記事本系統(tǒng)，是在定點(diǎn)16位DSP芯片上實(shí)現(xiàn)的，它包含特定人孤立詞語音識(shí)別算法和代數(shù)碼本激勵(lì)線性預(yù)測(cè)（ACELP）語音編解碼算法數(shù)（MFCC）為語音特征、以動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)劃（DTW）為模板匹配算法，對(duì)于普通詞條，識(shí)別率達(dá)到了99%以上。用于“錄音”功能的ACELP算法是該碼率下性能優(yōu)異的編解碼算法，雖然算法復(fù)雜度較高，但共重建語音質(zhì)量的平均主觀評(píng)測(cè)分?jǐn)?shù)（MOS分）達(dá)到了4.0，非常接近于壓縮前的分?jǐn)?shù)4.3。

如圖1所示，系統(tǒng)由MCU實(shí)現(xiàn)總線控制，接受外部鍵盤輸入，并在液晶屏上顯示信息。在本系統(tǒng)中，語音充當(dāng)大部分人機(jī)界面的角色，盡量省去復(fù)雜的鍵盤操作，而且用語音提示或語音回放代替一部門液晶文字提示。由于語音要經(jīng)過DSP處理，所以MCU需要與DSP經(jīng)常交換信息，以便實(shí)現(xiàn)友好的操作界面。

2.1 DSP

DSP（ADSP2185）是整個(gè)硬件系統(tǒng)的信號(hào)處理中心，完成語音識(shí)別、訓(xùn)練、編解碼，進(jìn)行片內(nèi)RAM及外部FLASH存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)管理與調(diào)度，并向主控芯片MCU提供簡(jiǎn)潔的命令與反饋信息。ADSP2185是Analog Devices公司的產(chǎn)品，其主要性能如下：

·運(yùn)算速度為50MIPS，且均為高效的單周期指令。

·提供了80Kbyte的片內(nèi)RAM，其中32Kbyte為數(shù)據(jù)RAM，48Kbyte為程序RAM。

·最大可支持4Mbyte的外部存儲(chǔ)區(qū)，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或程序。