語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).doc

師范學(xué)院本科畢業(yè)論文題目語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生指導(dǎo)教師講師年級(jí)2003級(jí)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系別計(jì)算機(jī)科學(xué)系師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系2007年5月鄭重聲明本人的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在指導(dǎo)教師李小慧的指導(dǎo)下獨(dú)立撰寫(xiě)完成的。如有剽竊、抄襲、造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和侵權(quán)的行為，本人愿意承擔(dān)由此產(chǎn)生的各種后果，直至法律責(zé)任，并愿意通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受公眾的監(jiān)督。特此鄭重聲明。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者（簽名）：年月日I目錄標(biāo)題.1中文摘要.11引言.11.1語(yǔ)音技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介.11.2微軟語(yǔ)音包簡(jiǎn)介.11.3研究背景和意義.21.4研究?jī)?nèi)容.22系統(tǒng)分析.22.1擺脫傳統(tǒng)人工考勤方式的必要性.22.2新系統(tǒng)功能要求.22.2.1整體要求.32.2.2具體功能需求.32.2.3運(yùn)行環(huán)境需求.43系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).43.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則.43.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理.43.3系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì).44數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì).54.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖.54.2數(shù)據(jù)字典.64.3系統(tǒng)E-R圖.74.4數(shù)據(jù)庫(kù)表的結(jié)構(gòu).74.5數(shù)據(jù)庫(kù)中表的關(guān)系.95系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì).105.1系統(tǒng)流程圖.105.2管理模塊設(shè)計(jì).105.2.1新用戶(hù)注冊(cè)子模塊.105.2.2設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間子模塊.125.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)管理子模塊.13II5.3考勤模塊.145.3.1日常考勤子模塊.145.3.2期末統(tǒng)計(jì)子模塊.186總結(jié)與展望.16.1總結(jié).16.2展望.1參考文獻(xiàn).120致謝.12外文頁(yè).121語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)閆志英摘要考勤工作是每個(gè)學(xué)校必須進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作。教學(xué)考勤簿中詳細(xì)記錄了學(xué)生的出勤情況，是評(píng)定學(xué)生平時(shí)上課表現(xiàn)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)是對(duì)學(xué)校的考勤工作做了深入和細(xì)致的調(diào)查研究后設(shè)計(jì)的考勤系統(tǒng)。此系統(tǒng)嚴(yán)格按照軟件工程的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),以windowsxp作為設(shè)計(jì)平臺(tái)，以SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)為系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用visualbasic6.0為開(kāi)發(fā)工具，調(diào)用微軟的語(yǔ)音包SpeechSDK5.1和中文語(yǔ)言包SpeechLangPackSDK進(jìn)行中文語(yǔ)音合成，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音點(diǎn)名、日?？记诠芾?、期末出勤統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)管理等功能。語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)是學(xué)校急需的系統(tǒng)，它擺脫了人工點(diǎn)名的傳統(tǒng)方式，減輕了教師的負(fù)擔(dān)，對(duì)學(xué)校的辦公自動(dòng)化起到了推動(dòng)和促進(jìn)作用。關(guān)鍵詞語(yǔ)音合成點(diǎn)名系統(tǒng)SpeechSDK5.11引言1.1語(yǔ)音技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介語(yǔ)音是人類(lèi)間相互通信的最自然和最方便的形式。語(yǔ)音技術(shù)主要包括語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)和語(yǔ)音合成技術(shù)。語(yǔ)音識(shí)別是使計(jì)算機(jī)能聽(tīng)懂說(shuō)話人的話語(yǔ)，語(yǔ)音合成是指將文本轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音。二十世紀(jì)20年代到30年代，美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室對(duì)英語(yǔ)語(yǔ)音分析技術(shù)做了大量研究，這應(yīng)該看作是語(yǔ)音技術(shù)方面最早的研究。70年代語(yǔ)音技術(shù)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展并首次進(jìn)入商品市場(chǎng)，此時(shí)的研究主要致力于對(duì)英語(yǔ)詞匯的識(shí)別和合成。如今，語(yǔ)音技術(shù)的研究已經(jīng)深入到一定程度。語(yǔ)音識(shí)別方面要求把語(yǔ)音識(shí)別和自然語(yǔ)言理解結(jié)合起來(lái)；語(yǔ)音合成方面則要求能更接近真人發(fā)聲系統(tǒng),朗讀出的聲音更完美。在有關(guān)中文語(yǔ)音技術(shù)方面，IBM的ViaVoice首先實(shí)現(xiàn)了中文語(yǔ)音識(shí)別技術(shù),而中文語(yǔ)音合成技術(shù)則是由我國(guó)首先實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)相對(duì)歐美來(lái)講，語(yǔ)音技術(shù)的研究起步較晚。語(yǔ)音技術(shù)產(chǎn)品較少，技術(shù)性能較差，功能簡(jiǎn)單，涉及領(lǐng)域少。我國(guó)的語(yǔ)音技術(shù)產(chǎn)品分為兩大類(lèi)：語(yǔ)音識(shí)別產(chǎn)品和語(yǔ)音合成產(chǎn)品。相對(duì)語(yǔ)音識(shí)別產(chǎn)品，語(yǔ)音合成產(chǎn)品數(shù)量較多，技術(shù)較成熟。目前我國(guó)語(yǔ)音合成技術(shù)的產(chǎn)品主要有：數(shù)字語(yǔ)音留言機(jī)，電腦報(bào)站機(jī)，電腦語(yǔ)音報(bào)警器，語(yǔ)音合成卡。語(yǔ)音合成這一技術(shù)在人機(jī)對(duì)話、電話咨詢(xún)、自動(dòng)播音、助講助讀、語(yǔ)音教學(xué)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。語(yǔ)音合成技術(shù)對(duì)語(yǔ)音庫(kù)的依賴(lài)很大。許多發(fā)達(dá)國(guó)家都建立了本國(guó)語(yǔ)言的語(yǔ)音庫(kù)。由清華大學(xué)等單位研制的漢語(yǔ)語(yǔ)音語(yǔ)料庫(kù)于1月19日通過(guò)鑒定，填補(bǔ)了中國(guó)自主開(kāi)發(fā)中文語(yǔ)音庫(kù)的空白。1.2微軟語(yǔ)音包簡(jiǎn)介作者主要利用微軟提供的語(yǔ)音合成技術(shù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，所以下面介紹一下微軟提供的語(yǔ)音開(kāi)發(fā)包SAPI.51SDK。大力推廣語(yǔ)音技術(shù)是未來(lái)的趨勢(shì)，也是現(xiàn)階段軟件用戶(hù)界面發(fā)展的最高目標(biāo)。微軟公司在推動(dòng)語(yǔ)音技術(shù)的發(fā)展方面也做出了一定的貢獻(xiàn)，并且公布了語(yǔ)音開(kāi)發(fā)平臺(tái)SpeechSDK幫助開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音應(yīng)用。SAPI是SpeechApplicationProgramInterface的縮寫(xiě)，即語(yǔ)音應(yīng)用程序接口。SDK是SoftwareDevelopmentKit的縮寫(xiě)，即軟件開(kāi)發(fā)工具箱（或稱(chēng)為軟件開(kāi)發(fā)包）。SAPISDK是一款由微軟公司免費(fèi)提供的語(yǔ)音應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具包，其中包含了語(yǔ)音應(yīng)用設(shè)計(jì)接口（SAPI）、微軟的連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別引擎（MCSR）以及微軟的語(yǔ)音合成（TTS）引擎等等。目前的SAPISDK的最高版本為SAPISDK6.0。本系統(tǒng)所使用的是SAPISDK5.1，此版本一共可以支持3種語(yǔ)言的識(shí)別(英語(yǔ)，漢語(yǔ)和日語(yǔ))以及2種語(yǔ)言的合成（英語(yǔ)和漢語(yǔ)），不過(guò)合成漢語(yǔ)仍需另外安裝SpeechLangPackSDK。SpeechSDK5.1語(yǔ)音包包含了主要的語(yǔ)音合成技術(shù)，將文本按字或詞分解為音素，并且對(duì)文本中的數(shù)字、貨幣單位、單詞變形以及標(biāo)點(diǎn)等要特殊處理的符號(hào)進(jìn)行分析，以及將音素生成數(shù)字音2頻然后用揚(yáng)聲器播放出來(lái)。語(yǔ)音引擎則通過(guò)DDI層（設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口）和SAPI(SpeechAPI)進(jìn)行交互，應(yīng)用程序通過(guò)API層和SAPI通信。通過(guò)使用這些API，作者可以開(kāi)發(fā)語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)。1.3研究背景和意義考勤工作是每個(gè)學(xué)校必須進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作。任課教師在開(kāi)始講授課堂內(nèi)容之前，要先檢查記錄學(xué)生的出勤情況。傳統(tǒng)的方式是由任課教師進(jìn)行點(diǎn)名，即人工點(diǎn)名。每個(gè)學(xué)期結(jié)束時(shí)，要對(duì)每個(gè)學(xué)生的出勤情況進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果將作為評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。人工點(diǎn)名時(shí)，任課教師把學(xué)生姓名一一念出來(lái)，然后對(duì)學(xué)生的出勤情況進(jìn)行記錄。由于任課教師經(jīng)常用嗓，所以大多數(shù)教師都患有不同程度的咽喉炎癥，點(diǎn)名無(wú)疑是加重了對(duì)他們咽喉的傷害。因?yàn)槊總€(gè)任課教師每學(xué)期的授課班級(jí)較多，所以每個(gè)學(xué)期末，對(duì)出勤情況的記錄是一項(xiàng)工作量很大而又繁瑣的工作。語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)由此而生。利用語(yǔ)音合成技術(shù)讓計(jì)算機(jī)通過(guò)揚(yáng)聲器播放學(xué)生姓名，既可以達(dá)到很好的效果，又可以減輕教師的用嗓負(fù)擔(dān)。用數(shù)據(jù)庫(kù)保存學(xué)生每次的出勤情況，并在學(xué)期末進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以大大減輕教師的負(fù)擔(dān)。1.4研究?jī)?nèi)容該課題的開(kāi)發(fā)目標(biāo)就是利用微軟具有強(qiáng)大語(yǔ)音開(kāi)發(fā)功能的語(yǔ)音包，實(shí)現(xiàn)適合學(xué)校使用的語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)，以擺脫人工點(diǎn)名實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾方面：（1）對(duì)考勤工作和課堂教學(xué)考勤簿進(jìn)行調(diào)查研究、分析總結(jié)，研究系統(tǒng)所需要的功能。（2）學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)此系統(tǒng)所需要的理論知識(shí)和技術(shù)，主要包括：VB語(yǔ)言，微軟的語(yǔ)音開(kāi)發(fā)包SpeechSDK5.1，SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)。（3）系統(tǒng)的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)。包括系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)和功能模塊設(shè)計(jì)。（4）系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。編寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能，包括后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)、前臺(tái)界面設(shè)計(jì)和各功能的具體實(shí)現(xiàn)。2系統(tǒng)分析2.1擺脫傳統(tǒng)人工考勤方式的必要性傳統(tǒng)的考勤工作采用人工方式，存在的問(wèn)題有：（1）對(duì)教師的聲帶傷害加重。教師工作有三大特點(diǎn)：說(shuō)話時(shí)間長(zhǎng)、站立時(shí)間長(zhǎng)、伏案時(shí)間長(zhǎng)。聲帶是老師“容易受傷”的部位之一。老師長(zhǎng)時(shí)間講課使聲帶疲勞過(guò)度、邊緣充血而導(dǎo)致聲帶息肉，聲帶小結(jié)。表現(xiàn)為喉嚨痛、說(shuō)話聲音沙啞。根據(jù)嶺南心血管病雜志刊登的數(shù)據(jù)，一份對(duì)廣東省862名中小學(xué)教師的調(diào)查結(jié)果，21.9的人患有高血壓；最常見(jiàn)的職業(yè)病是慢性咽喉炎，在所有的五官科門(mén)診中，該病患者有81是教師?？记跁r(shí)進(jìn)行點(diǎn)名無(wú)疑是加重了教師的用嗓負(fù)擔(dān)，對(duì)其聲帶的傷害加重。（2）考勤統(tǒng)計(jì)工作繁瑣，加重了教師的工作負(fù)擔(dān)。據(jù)調(diào)查，本校03級(jí)計(jì)算機(jī)系本科班在2004年的人數(shù)為108人。此班級(jí)0405學(xué)年第一學(xué)期的微機(jī)原理課程共有18周72節(jié)課。每個(gè)學(xué)生每節(jié)課的出勤情況又可分為正常、請(qǐng)假、遲到、早退、曠課五項(xiàng)。那么微機(jī)原理的任課教師本學(xué)期末的共要統(tǒng)計(jì)38880項(xiàng)記錄（課時(shí)數(shù)乘于學(xué)生人數(shù)乘于記錄種類(lèi)）。由于每個(gè)任課教師每學(xué)期所授課程不唯一，所以任課教師的考勤統(tǒng)計(jì)工作量非常大。高校教師不僅要進(jìn)行授課，還要進(jìn)行學(xué)術(shù)研究，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究等。工作任務(wù)繁重，心理壓力大。在繁重而辛勞的教學(xué)中，亞健康正在迅速蔓延，高校教師重度亞健康發(fā)生率高達(dá)34.16%，相比起一般人的重度亞健康發(fā)生率10%，教師的亞健康狀況顯然令人擔(dān)心。傳統(tǒng)的考勤方式應(yīng)該盡快改變，以減輕教師的負(fù)擔(dān)。所以設(shè)計(jì)一個(gè)高效實(shí)用的學(xué)校自動(dòng)化考勤系統(tǒng)成了當(dāng)務(wù)之急。2.2新系統(tǒng)功能要求32.2.1整體要求語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)是一個(gè)小型學(xué)?？记谙到y(tǒng)，主要作用是使教師考勤工作自動(dòng)化。此系統(tǒng)主要應(yīng)該實(shí)現(xiàn)下面兩大功能：（1）上課時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音點(diǎn)名和記錄出勤。（2）學(xué)期末統(tǒng)計(jì)每個(gè)學(xué)生本學(xué)期本課程的出勤情況。根據(jù)對(duì)考勤工作的分析，得出了語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)的高層程序流程圖。見(jiàn)圖2-1：圖2-1語(yǔ)音點(diǎn)名系統(tǒng)的高層程序流程圖2.2.2具體功能需求該系統(tǒng)面向的用戶(hù)為學(xué)校，具體使用者為任課教師或考勤負(fù)責(zé)人。主要任務(wù)是進(jìn)行語(yǔ)音點(diǎn)名、記錄出勤情況、期末統(tǒng)計(jì)出勤三方面。具體分析如下：（1）語(yǔ)音點(diǎn)名。利用微軟SpeechSDK5.1工具包的語(yǔ)音合成技術(shù)把學(xué)生姓名播放出來(lái)，并對(duì)播放進(jìn)行必要的控制。播放控制包括以下方面：對(duì)停頓時(shí)間的控制。當(dāng)播放完一個(gè)學(xué)生名字后，需要停頓一段時(shí)間再播放下一個(gè)名字，以便于教師記錄此學(xué)生的出勤情況。由于課堂環(huán)境不同、老師的記錄速度不同、使用習(xí)慣不同等，這都需要系統(tǒng)對(duì)停頓時(shí)間加以控制。停頓時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，能保證老師在停頓時(shí)間段內(nèi)完成記錄即可。經(jīng)過(guò)調(diào)查，最大停頓時(shí)間值為6秒最適合。對(duì)重復(fù)播放次數(shù)的控制。重復(fù)播放指對(duì)一個(gè)名字重復(fù)播放若干次再播放下一個(gè)名字。點(diǎn)名過(guò)程中，一個(gè)名字只播放一次可能會(huì)使學(xué)生來(lái)不及做出正確反應(yīng)，所以應(yīng)使教師可以選擇重復(fù)播放，但是播放次數(shù)不宜過(guò)多，達(dá)到效果即可。經(jīng)過(guò)訪問(wèn)老師，把重復(fù)最大數(shù)值限定為3次，同一個(gè)名字在重復(fù)播放時(shí)不進(jìn)行停頓。而在某種特定環(huán)境下學(xué)生的注意力高度集中時(shí)，可能每個(gè)名字只播放一遍就可以達(dá)到效果。隨機(jī)點(diǎn)名和跳讀功能。隨機(jī)點(diǎn)名主要用于對(duì)學(xué)生的出勤情況進(jìn)行隨機(jī)抽查。跳讀是按照一定的間隔進(jìn)行點(diǎn)名。當(dāng)用戶(hù)選擇隨機(jī)點(diǎn)名或跳讀時(shí)，系統(tǒng)須提前計(jì)算將被點(diǎn)到的學(xué)生個(gè)數(shù)和覆蓋范圍。（2）記錄出勤情況。實(shí)現(xiàn)對(duì)出勤情況的記錄功能，并把每個(gè)學(xué)生每節(jié)課出勤情況存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。記錄功能。經(jīng)過(guò)調(diào)查學(xué)生出勤情況的記錄表，確定學(xué)生的出勤情況為以下五種：遲到、早退、曠課、請(qǐng)假、正常上課，所以在點(diǎn)名系統(tǒng)中設(shè)計(jì)此五種情況的選擇按鈕。因?yàn)槌銮谇闆r多樣，用鼠標(biāo)選擇相對(duì)不便，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的快捷鍵。經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)查得知，記錄考勤時(shí)一般只是對(duì)“遲到”、“早退”、“曠課”、“請(qǐng)假”進(jìn)行記錄，正常情況會(huì)空起來(lái)不寫(xiě)，所以用戶(hù)對(duì)“遲到”、