語(yǔ)音識(shí)別電路設(shè)計(jì)圖集錦 —電路圖天天讀（71）

　　TOP1 語(yǔ)音識(shí)別控制家用電器系統(tǒng)電路

　　語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是近年來十分活躍的研究領(lǐng)域。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)用化研究是語(yǔ)音識(shí)別研究的一個(gè)主要方向。以玩具市場(chǎng)為例，具有高科技含量的電子玩具、智能玩具發(fā)展迅猛，電子互動(dòng)式、智能化玩具已經(jīng)成為玩具行業(yè)發(fā)展的主流。我國(guó)是玩具生產(chǎn)和出口大國(guó)，但在高科技玩具的發(fā)展方面和國(guó)外的差距很大，因此，及時(shí)投入精力廣泛開展這方面的研究，無論對(duì)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，還是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。與機(jī)器進(jìn)行語(yǔ)音交流，讓機(jī)器明白你說什么，這是人們長(zhǎng)期以來夢(mèng)寐以求的事情。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)就是讓機(jī)器通過識(shí)別和理解過程把語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令的高技術(shù)。近二十年來，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)取得顯著進(jìn)步，開始從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)。語(yǔ)音識(shí)別功能大大增加了玩具使用的樂趣，并使玩具體現(xiàn)出一定的智能性，因此成為大部分電子玩具、智能玩具設(shè)計(jì)中使用的關(guān)鍵技術(shù)。

　　語(yǔ)音模塊

　　語(yǔ)音輸出電路如圖所示，其中VDDH為參考電壓，VSS是系統(tǒng)的模擬地。音頻信號(hào)由SPCE061A 的DAC引腳輸出送到電路的J4端，通過音量電位器R9的調(diào)節(jié)端送到集成音頻功率放大器SPY0030，經(jīng)音頻放大后，音頻信號(hào)從SPY0030輸出經(jīng) J2 端口外接揚(yáng)聲器播放聲音。 SPCE061A內(nèi)置2路10位精度的DAC，只需要外接功放電路即可完成語(yǔ)音的播放。圖中的SPY0030是凌陽(yáng)的一款音頻放大芯片，可以工作在 2.4~6V范圍內(nèi)，最大輸出功率可達(dá)700mW。 J5 都是語(yǔ)音輸出接口，；是兩針的插針外接喇叭，由DAC 輸出引腳經(jīng)語(yǔ)音集成。

　　放大器SPY0030 放大，然后輸出。SPY0030 是音頻功率放大器。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號(hào)電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號(hào)注入基極，則集電極流過的電流會(huì)等于基極電流的β倍，然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離出來，就得到了電流（或電壓）是原先的β倍的大信號(hào)，這現(xiàn)象稱為三極管的放大作用。經(jīng)過電流與電壓的共同放大，就完成了功率放大。R14為可調(diào)電阻，當(dāng)調(diào)節(jié)阻值大小事，即調(diào)節(jié)了基極的輸入信號(hào)，最終影響的就是輸出信號(hào)即語(yǔ)音輸出音量的大小。SPY0030的放大倍數(shù)固定為20倍。

　　語(yǔ)音輸入電路如圖所示，其中VMC提供傳聲器的電源，AVSS1是系統(tǒng)的模擬地，VCM為參考電壓，1腳和2腳分別是傳聲器X1的正極、負(fù)極的輸入引腳，連接SPCE061A的MICP、NICN管腳上。當(dāng)對(duì)著傳聲器講話時(shí)，1腳和2腳將隨著傳聲器輸入的聲音產(chǎn)生變化的波形，并在SPCE061A的兩個(gè)端口處形成兩路反相的波形，送到SPCE061A 控制器內(nèi)部的運(yùn)算放大器進(jìn)行音頻放大，經(jīng)過放大的音頻信號(hào)，通過ADC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，保存到相應(yīng)的寄存器中。 SPCE061A的A/D轉(zhuǎn)換器有8個(gè)通道，其中有1個(gè)通道是MIC-NI輸入，它專門用于對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣。語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過MCI轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后輸入至SPCE061A內(nèi)部前置放大器。由于人們說話時(shí)，麥克風(fēng)距離嘴邊的距離不同，語(yǔ)音信號(hào)的能量將會(huì)有很大的差異，此時(shí)，如果芯片的的輸入信號(hào)太大或是太小都將影響識(shí)別的精度。而SPCE06lA內(nèi)部就帶有自動(dòng)增益控制電路AGC能隨時(shí)跟蹤、監(jiān)視前置放大器輸出的音頻信號(hào)電平，當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)AGC電路自動(dòng)減小放大器的增益；當(dāng)輸入信號(hào)減小時(shí)，AGC電路自動(dòng)增大放大器的增益，從而以補(bǔ)償太小或是太大的信號(hào)，以便使進(jìn)入戶A/D的信號(hào)保持在最佳電平，又可使削波減至最小。 SPCE061A芯片中已經(jīng)集成了音頻輸入專用ADC以及AGC放大電路，因?yàn)榇诵酒獠康碾娐繁容^簡(jiǎn)單。

　　MICP和MICN將隨著MIC產(chǎn)生的波形變化，并在兩個(gè)端口處形成兩路反相波形，在經(jīng)過兩級(jí)運(yùn)放放大，把放大的語(yǔ)音信號(hào)交給ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這時(shí)就可以通過單片機(jī)編程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行語(yǔ)音處理識(shí)別等功能。 正如我們?cè)谇懊娼榻B的61 板具有強(qiáng)大的語(yǔ)音處理功能，如圖3-8所示，X1 是語(yǔ)音的MIC 輸入端，帶自動(dòng)增益（AGC）控制。

　　SPR4096外擴(kuò)Flash模塊

　　在本系統(tǒng)中，當(dāng)我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練、識(shí)別、操作時(shí)，有一些語(yǔ)音提示，由于SPCE061A內(nèi)部只有32k字的flash空間，除了一部分空間作為程序的存儲(chǔ)之后，剩下的用來存儲(chǔ)語(yǔ)音數(shù)據(jù)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，于是系統(tǒng)外擴(kuò)了flash。SPR4096與SPCE061A的連接方式為：SCK與SPCE061A的 IOB0接，SDA與SPCE061A的IOB1口接。SPR4096按串行接口模式工作，要把CF2~CF0均接高電平。CF7為低電平時(shí)選中 FLASH，高電平時(shí)選中SRAM。 SPR4096是一個(gè)高性能的4M-bit（512×8-bit）FLASH，分為256個(gè)扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)2Kbyte。SPR4096還內(nèi)置了以個(gè) 4K×8bit的SRAM。在進(jìn)行FLASH的編程/擦除時(shí)，可以并發(fā)執(zhí)行SRAM的讀/寫。SPR4096內(nèi)置了一個(gè)總線存儲(chǔ)器接口和一個(gè)串行接口，它允許單片機(jī)通過8-bit并行模式或者1-bit的串行模式訪問FLASH/SRAM存儲(chǔ)區(qū)。 SPR4096串行接口的工作頻率可達(dá)到5MHz。SPR4096有兩個(gè)電源輸入端VDDI和VDDQ。VDDI是給內(nèi)部FLASH和控制邏輯供電的；VDDQ是專門為I/O供電的。

　　供電電壓VDDQ:2.25V~3.6V。SPR4096最大讀電流為2mA，最大編程/擦除電流為6 mA 。SPR4096模塊包括總線存儲(chǔ)接口，串行接口，SRAM，編程與擦除控制器和一個(gè)4M的FLASH。選擇串行接口時(shí)，SCLK作為時(shí)鐘信號(hào)線，SDA 作為1-bit的數(shù)據(jù)線。如果接收到FLASH的讀指令或者SRAM的讀/寫指令，串口會(huì)把這些指令傳給編程和擦除控制器，讓編程和擦除控制器去完成相應(yīng)操作。 串行接口模式的選中是通過CF2~CF0來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)CF2~CF0均接高電平時(shí)，選中的就是串行接口模式，在串行接口模式下，CF7為低電平時(shí)選中 FLASH，高電平時(shí)選中SRAM。該芯片有SIF（Serial Interface）和BMI（Busmenory Interface）兩種工作方式，但DIP24只支持SIF方式。

　全球電子測(cè)量技術(shù)與市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者——是德科技（原安捷倫電子測(cè)量事業(yè)部）UXM新品體驗(yàn)會(huì)將于近期拉開帷幕，歡迎各位業(yè)內(nèi)人士踴躍參加，您的到來，將是KEYSIGHT的最大榮幸！報(bào)名地址請(qǐng)點(diǎn)擊以下圖片進(jìn)入：