基于嵌入式系統(tǒng)的語音識別ap7003設計

1ap653簡介ap7003是一種新型、低成本語音識別芯片，包括a.d處理器、語音處理器和i-o檢測器。預處理后，可以識別12組不同的單詞，每組可連接單詞或單詞。AP7003包括AP7003-01（由CPU串行控制）和AP7003-02（由按鍵直接控制）兩種型號，且具有高度的I/O可編程性，使用簡單方便，可廣泛應用于玩具、識別轉(zhuǎn)控、自動答錄等領域。AP7003的功能框圖如圖1所示。其主要特性如下：·內(nèi)置麥克風放大器;·內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器；·DIP40雙列直插式封裝；·識別12組1.5秒時長字詞；·I/O口具有2個普通輸入、4個觸發(fā)輸入、2個輸出口（分別有4個和12個輸出）、2個LED驅(qū)動；·指令優(yōu)化以方便用戶使用；·2.4V～4.5V工作電壓，且具備低功耗模式。2工作時芯片的讀取AP7003具有兩種工作模式，即錄音模式和識別模式。在使用識別模式之前，應先將目標詞錄入芯片內(nèi)。AP7003內(nèi)有12個存儲體用于存儲12組不同的字句，每個存儲體可存儲1.5秒時長的字詞，可通過鍵盤或按程序編制的順序選擇存儲體錄入及存放目標詞。語音可通過外部麥克風或其它媒體錄入芯片內(nèi)，經(jīng)內(nèi)部處理后以不同的數(shù)字特征信號保存于存儲體中。目標詞錄入芯片內(nèi)后即可將工作模式轉(zhuǎn)換到識別模式，工作時芯片將當前語音與事先已錄入存儲體的目標詞語音相比較，如果有語音特征相匹配，則在芯片的相應輸出端口輸出高電平或低電平。需要時可以將芯片編程為省電模式以節(jié)省電能，當有按鍵信號時芯片將被喚醒。AP7003采用DIP40封裝，引腳功能如表1所示，其典型應用電路如圖2所示。3u3000語音匹配再成本低、效果好AP7003-01可通過串行口與微控制器連接，應用圖如圖3所示。AP7003-01共有22個輸入指令和15個輸出指令，如表2所示。AP7003-01工作時序及時間定義如圖4所示。系統(tǒng)上電后必須先給AP7003-01發(fā)清除指令ClearWord以清除12個存儲體內(nèi)的內(nèi)容，然后發(fā)出一個存儲指令（StoreWord1～StoreWord12之一）將目標詞錄入芯片相應的存儲體內(nèi)。當LED1有效時,表示芯片準備好錄入目標詞。通過指令SetR＿Mode1或SetR＿Mode2可選擇兩種識別模式：SeR＿Mode1為單詞識別模式，該模式下識別操作完成后,芯片進入省電狀態(tài)以等待新的指令；SetR＿Mode2為連詞識別模式，該模式下識別操作完成后芯片返回語音錄入狀態(tài)。進入語音識別狀態(tài)前必須通過指令SetR＿Level1～SetR＿Level4設置識別時要求的匹配度，SetR＿Level4要求匹配程度最高，而SetR＿Level1最低，可以根據(jù)經(jīng)驗設定為中間某一個值。跟在一個StoreWord1～12指令之后的StoreFlag指令將前面錄入的語音存入指定的存儲體以作為目標詞。ClearOutputs指令用于清除A端口輸出狀態(tài)（POA1～POA12）。ShutDown指令將芯片轉(zhuǎn)入關閉模式以節(jié)省電能。當數(shù)據(jù)格式或時序出現(xiàn)在串行數(shù)據(jù)（SERIALDATA）輸入口PIT3、PIT2、PIT1時，芯片將發(fā)送錯誤代碼到串行數(shù)據(jù)輸出口POB4，同時將數(shù)據(jù)、時鐘發(fā)送到串行數(shù)據(jù)輸出口POB2、POB3。指令StoreWord1～12、StoreFlag、ClearWord、SetR＿Level1～4和ClearOutputs執(zhí)行完成后,芯片將輸出一個Done代碼。芯片每次執(zhí)行完語音識別后，輸出一個匹配指示代碼（MatchWord1～MatchWord12或NOMatch）。當有一個語音匹配時，LED2有效，如果PIM2被拉高（端口A使能），則A端口相應的引腳變?yōu)橛行?。如果PIM1引腳被拉低，芯片的語音識別功能被禁止。4明號系統(tǒng)掃描信號的生成AP7003-02可以單獨使用，無需控制器，適合于用鍵盤直接控制。芯片有8鍵控制和12鍵控制兩種鍵盤操作模式，如圖5所示。各鍵及其功能見表3(a）、（b）。上電后POB1～POB4均被置成低電平。當有鍵按下時，芯片按POB1→POB2→POB3→POB4的順序依次發(fā)出鍵盤掃描信號，掃描信號為16ms低脈沖加64ms間隔，且循環(huán)進行，按鍵信號從PIT1～PIT4輸入芯片。鍵盤陣列如表3(c）所示。上電后12個存儲體在錄入目標詞之前必須首先清空。開始錄入目標詞時LED1及POA1～POA12之一（與所選擇的存儲體相對應的一個）有效，目標詞錄入到存儲體后芯片進入識別模式。在識別模式初始狀態(tài)，只有LED1是有效的。識別完成后，如果沒有詞相匹配，LED1閃爍3秒鐘后回到識別模式初始狀態(tài)；如果有詞相匹配，LED2有效，與匹配詞所在存儲體相對應的POA輸出端口也有效。如果芯片被設置成自動模式（PIM2=0），則LED2及POA的輸出將在3分鐘后被清除，之后回到識別模式初始狀態(tài)。當PIM2=0時，如果連續(xù)8分鐘沒有語音輸入芯片，將自動進入省電模式。5實驗匹配度的確定(1)語音識別電路對外部麥克風（MIC）的分貝值有一定的要求。使用經(jīng)驗表明，本語音識別電路中選用56dB的麥克風可達到最佳效果。(2)語音識別前設置的匹配度是一個影響識別率高低的重要因素，在實驗過程中需要根據(jù)使用環(huán)境、使用要求等情況多次實驗才能確定最佳值。(3)AP7003的工作電壓為2.4V～4.5V。對于3V的應用系統(tǒng)，可