基于单片机的语音开关设计

年 月 日
所在院（系）审查意见：
负责人签字(盖公章)
年 月 日
二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域
1、 智能语音的研究现状
机器进行语音交流，让机器明白你说什么，这是人们长期以来梦寐以求的事情。语音识别就如同机器的听觉系统。语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文字或命令的高技术。近二十年来，语音识别技术取得显著进步，开始从实验室走向市场。人们预计，未来10年内，语音识别技术将进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。语音识别听写机在一些领域的应用被美国新闻界评为1997年计算机发展十件大事之一。很多专家都认为语音识别技术是2000年至2014年间信息技术领域十大重要的科技发展之一。
意义：语音作为人机对话的最高手段，使人机对话向人----”人”对话的终端目标发展，它在形式上最终填补人及对话这一科技空白，语音的对话方式可使人机界面从数字领域进入模糊领域。诚然，距离真正意义上的完全语音模糊参数的人机对话模式的实现，这中间还有重大的技术领域需要突破，但是，我们可以断言，随着语音识别，语音合成，信息综合，网络通信等一系列技术的攻克和发展，人类这一孜孜可求的愿望的实现，一定为期不会太远，其前途是一片光明璀璨和无限美妙目前，主流的大词汇量语音识别系统采用统计识别技术。
三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明。
最后完成了一个多功能智能开关系统的设计。本多功能智能开关系统完成对智能开关的控制本课题设计语音智能开关采用了89C51为语音智能控制开关的核心部件件，对语音芯片LD3320的信息进行处理，并对开关进行控制，通过LD3320外界的麦克风采集声音信号，再通过LD3320语音芯片进行频谱分析，在提取语音特征，之后和关键词语列表中的关键词进行对比匹配，最后找出得分最高的关键词作为识别结果输出给单片机，单片机进行处理后，再输出信号来控制继电器，再通过继电器来控制开关工作，开关又可实现很多对电器的控制，从而实现语音智能控制，整个系统硬件设计合理软件设计可行，测试可表明，在环境背景的噪声不是太大，控制者发音不模糊的前提下，语音控制开关的语音语音识别系统能对语音指令做出智能反应，实现了预想中的功能
[4]杨恢先、黄辉先，单片机原理及应用，第一版[M],人民有邮电出版社，2011
[5]于枫、宋占伟、李海富，电子工程制图与制版技术，Protel应用，第一版[M]，科学出版社，2010
[6]王志喜、冯建湘，计算机信息技术应用基础，第一版[M]，湖南科学技术出版社，2009
[7]康光华，电子技术基础数字部分，第五版[M]，高等教育出版社，2010
到了80年代，美国国防部远景研究计划局又资助了一项为期10年的DARPA战略计划，其中包括噪声下的语音识别和会话（口语）识别系统，识别任务设定为 “（1000单词）连续语音数据库管理”。
到了90年代，这一DARPA计划仍然在持续进行中。其研究重点已转向识别装置中的自然语言处理部分，识别任务设定为“航空旅行信息检索”。从此中国进入了一个前所未有的发展阶段。
[8]蒋清明，C语言程序设计，第一版[M]，人民邮电出版社，2010
[9]洪永强，微机原理与接口技术，第二版[M]，科学出版社，2011
[10]康华光，电子计时基础，模电部分，第五版[M]，高等教育出版社，2010
[11]邱关源，电路，第五版[M]，高等教育出版社，2009
五、毕业论文进程安排
1.1─3.1：查阅资料及方案论证，完成开题报告；
（2）外部送入语音数据流，语音识别芯片通过端点检测VAD检测出用户停止说话，把用户从开始说话到停止说话之间的语音数据进行运算分析后，给出识别结果
方案初步拟定：
单片机系统：STC89S51单片机
智能语音开关的结构：电源，语音识别系统，复位电路，单片机，时钟电路组成。
电源
单片机
语音识别芯片
复位电路
声音转化为电信信息号的装置
（3）工业控制及医疗领域。当操作人员的眼或手已经被占用的情况下，再增加控制操作时，最好的办法就是增加人与机器的语言交互界面，由语音对机器发出命令，机器用语音做出应答
（4）个人数字助理。个人数字助理的语音交互界面，，PDA的体积很小，人机界面一直是其应用和技术的瓶颈之一，由于在PDA上使用键盘非常不方便，因此，现在多采用手写体识别的方法输入和查询信息，。但是，这种方法仍然让用户感到很不方便，。现在业界一致认为，PDA的最佳人机交换界面是以语音作为传输介质的交互放方法，并且已有很少量应用。随着语音识别技术的提高，可以预见，在不久的将来语音将成为PDA主要人机交互界面
3、智能语音开关的研究方法
典型的基于统计模式识别方法的语音识别系统由以下几个基本模块所构成：
（1）信号处理及特征提取模块。该模块的主要任务是从输入信号中提取特征，供声学模型处理。同时，它一般也包括了一些信号处理技术，以尽可能降低环境噪声、信道、说话人等因素对特征造成的影响。
（2）统计声学0年代以后，在语音识别的系统框架方面并没有什么重大突破。但是，在语音识别技术的应用及产品化方面出现了很大进展。
DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）是70年代由美国国防远景研究计划局资助的一项10年计划，其旨在支持语言理解系统的研究开发工作。
（5）解码器。 解码器是语音识别系统的核心之一，其任务是对输入的信号，根据声学，语言模型及词典寻找能够以最大概率输出该信号的词串
4、智能语音开关主要应用领域
（1）电话通信的语音拨号。特别是中高档电话上，现已普遍的具有语言拨号功能，随着语音芯片的价格降低，普通电话也将具备语音拨号的功能
（2）汽车的语音控制，由于汽车在行驶过程中，驾驶员的手必须放在方向盘上，因此在汽车上拨打电话，需要使用具有具有语音拨号功能的免提通信方式。此外，对汽车的卫星导航定位系统的操作，汽车空调，照明以及音响等设备的操作，同样可以由语音方便的来控制。
3.2─3.31：完成外文翻译，设计硬件电路，编写软件、调试仿真及单元电路调试；
4.1─4.30：样机调试；
5.1─5.20：完善系统方面的调试，撰写论文，准备毕业设计验收等工作；
5.15—6.10：整理资料，修改论文，准备毕业答辩。
六、指导教师意见
1．对开题报告的评语
2．对开题报告的意见及建议
指导教师（签名）：
毕业论文开题报告
题 目基于单片机的语音开关的设计
学生姓名学号
所在院(系)物 理 与 电 信 工 程 学 院
专业班级
指导教师
2014 年 03 月13 日
题 目
无线超声波测距系统设计
一、选题的目的及研究意义
目的：与智能家居作为一个新产业，目前处于一个导入期与成长期的临界点，随着智能家居市场推广普及的进一步落实，培养起消费者的使用习惯，智能家居市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景光明。正因为如此，国内优秀的智能家居生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势的深入研究，一大批优秀的智能家居品牌迅速崛起，逐渐成为智能家居中的翘楚，在日常家居生活中，为了使我们对家庭的控制系统能随时掌控，需要的信息随时获取，操作的终端形式非常重要，多种形式的操作终端是必不可少的。语音智能家居控制是智能家居中很重要的部课题主要研究内容
（3）发音词典。发音词典包含系统所能处理的词汇集及其发音。发音词典实际提供了声学建模单元与语言模型建模单元间的映射。
语言模型。语言模型对系统所针对的语言进行建模。
（4）语言模型。 语音模型针对系统所针对的语言进行建模，理论上，包括正则语言，上下文无关文在内的各种语言模型都可以做作为语言模型，但目前各种系统普遍采用的还是基于统计的N元文法及其变体
2、智能语音的发展趋势
1952年贝尔研究所Davis等人研究成功了世界上第一个能识别10个英文数字发音的实验系统。
1960年英国的Denes等人研究成功了第一个计算机语音识别系统。
大规模的语音识别研究是进入了70年代以后，小词汇量、孤立词的识别方面取得了实质性的进展。
进入80年代以后，研究的重点逐渐转向大词汇量、非特定人连续语音识别。在研究思路上也发生了重大变化，即由传统的基于标准模板匹配的技术思路开始转向基于统计模板（HMM）的技术思路。此外，再次提出了将神经网络技术引入语音识别问题的技术思路。
时钟电路
开关电路
继位器
四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明
[1]李建忠.单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.
[2]张元良.单片机开发实例教程[M].机械工业出版社，2011.
[3]沙占友.单片机外围电路设计(第2版)[M].北京：电子工业出版社，2006-6：310-337.
1.语音芯片的原理
LD3320提供的语音识别技术是基于关键词列表的识别技术：ASR技术
语音识别芯片完成的工作就是：把通过MIC输入的声音进行频谱分析，提取语音特征，和关键词列表中的关键词进行匹配，找出得分最高的关键词作为识别输出结果。语音识别芯片能在两种情况下给出识别结果
（1）外部送入预定时间的语音数据后，芯片对这些语音数据运算分析后，给出识别结果
（5）智能玩具。通过语音识别技术，我们可以与智能娃娃对话，可以用语音对玩具发出命令，让其完成一些简单的任务，甚至可以制造具有语音锁功能的电子看门狗，智能玩具有很大的市场潜力，而其关键在于降低语音芯片的价格
（6）家电遥控。用语音可以控制电视机，VCD,空调，电扇，窗帘的操作，而且一个遥控器就可以把家中的电器皆用语音控制起来，这样，可以让令人头疼的各种电器的操作变得简单易行