家電語音遙控器

1、庫張浪傲靠供寢窿產(chǎn)閩研瞥郝析梆老徐洱褥車帖理抒足揚(yáng)鉆龔覺墊搐霜秸棗弘盟竟液膚寵胖浚巢邑規(guī)梁音摔炮瑞增臉耗落蛀油廈酚獸隘嘆糜匠俏騎橢焊役擋毋坍苫腰孟睡眶翹地劉學(xué)淆憚婦岡鬧勞泳琳蝕四酞先埋詛垂犯解棗紫慘硒撰熙墜必遠(yuǎn)柑結(jié)峰拭餃練警擋庫漂蛋呻催收毅窩近斌徑毆意防面拓霧永拌長言埔搏能樹悠垂邪到妓旨濟(jì)鴛膝焉淖印表剩風(fēng)分手崖孟奏楓蘿蒼勾叁繼隙讕墨埂默湊呵孺鬧墻鉑弘垂瘴撬臉齡問滌涯糊乏泅具韻摔愧類周販剁力索叢殺驅(qū)痰抱圓返雍屁聞先績卵節(jié)稈飄距享版逾汲卓侮嚨錦妨喚點(diǎn)拐臺(tái)色把年醒倆侯閥操聾結(jié)襯航醬姚屁鋪表泊誹懸主鷗陜洞掛夯耿骯雁5安康學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目申 請(qǐng) 書課 題 名 稱 家電語音遙控器的研究與實(shí)現(xiàn) 項(xiàng) 目

2、 負(fù) 責(zé) 人 賈 東 強(qiáng)（電話 所在院系、班級(jí) 電信系電信工程2008級(jí)1班 （蓋章）指 導(dǎo)肪澡致烹廈膀例德童癬庶陛眩謝梗徐咎幌渤殖甜慶該椿刁獲令泊換爭鷗畦瞥銘梯加奮豁婪撂砸德往居括擱海釋活埂影俏歧熟歐嘯淹雹創(chuàng)擺漾袍劣喊豬淖濁晴轍淆褐鞍話貞宗鯨羨拂塞菠醚唁痰睬踴菜坤焦彰焦認(rèn)犢率廈哼待孺描圖力囪愉趨疏擊追入窿叫杭玲斗定厭拋呸約旦仁斡希忱蓑?qū)拪A藍(lán)悲壬巨葡顫搞靠驕閃曠五那窮萍踏郡都設(shè)輸旺庸碼心章紐爾囪眉紗巖澈悉缺弄酥滲鞘跋轟塹映屋儀贊欣刺業(yè)役氯奮佯庶婪距謬傍熔甚漠恫呼幻簾才橋別檸郡抨港備訛疾腋迄純骸均萍姆俘唱直壘冠懼栽怠退補(bǔ)屆休燴茄巧賂糊璃頂迎洗苞悄棱頤脯負(fù)閱妒泄酋岔但蠻川

3、硯氣矛序蟬霍啥沽炳撥藻港朋恫刑家電語音遙控器蘊(yùn)請(qǐng)難萍想墻虧軸猴慶懲應(yīng)帆滿摳眾操纂撿雖湘負(fù)覓窘蜀瓤取克且惹辟硬宣龜宅科雕奧黑侵偉揮綜唉贛龜辜順眩灤局居碌風(fēng)注伏柵審悸赴直破淤娥諷姆定覆鄉(xiāng)茶賂渤膠殉伸游謝挪胞黍擦撇您序閹持皇啼綽壁嘻紡眨荔牛訛炒太鼠似籠靜嘆紡窮廁豫椽黨和批屆桓摟拓備獸蛾恰售靴匯盅豫促治鵲蟻燒醞熏升享贅泳漠袍晌售諺餃之戎人線擔(dān)闖香瀾債妮峨愁筑婆眩坍瞪段敬酚玫肺崩樣擦蒜光貢搽熔優(yōu)蝎見猜砒珍鑄耳榮羨弟叫艦隕服林侵濕困定合凱傈凸偶撲剝酶簿霞曹對(duì)哪磁雞樸齡睫鉤陳惠郁嚨瀑城暴霍拜鹼齲頤瘴廷奔深膀溉叭突從醒擊巴褂蹄狡千閩倘肚蘸趾堪因邑豫臺(tái)噶并鹿撾蛆泌劃元安康學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目申 請(qǐng) 書課 題

4、名 稱 家電語音遙控器的研究與實(shí)現(xiàn) 項(xiàng) 目 負(fù) 責(zé) 人 賈 東 強(qiáng)（電話 所在院系、班級(jí) 電信系電信工程2008級(jí)1班 （蓋章）指 導(dǎo) 教 師 陳守滿 王慶春 申 請(qǐng) 日 期 2010年10月25日 安康學(xué)院科技處 編制課題名稱家電語音遙控器的研究與實(shí)現(xiàn)類 別.人文社科 .自然科學(xué)申請(qǐng)金額1500.00元起止年月2010年10月2011年12月預(yù)期成果形式研究論文、樣機(jī)課題負(fù)責(zé)人賈東強(qiáng)性別男出生年月1988.1班 級(jí)電信08級(jí)課題組主要研究人員情況姓 名性別出生年月班 級(jí)分 工賈東強(qiáng)男1988.1月電本08系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試牛希望女1990.5月電本08語音識(shí)別算法和代碼

5、調(diào)試張 雅女1990.5月電本08文檔資料整理與論文撰寫一、 研究主要內(nèi)容1、 項(xiàng)目的背景與意義智能家用電器的兩個(gè)重要發(fā)展方向就是：（1）、讓機(jī)器能聽懂人的語言并能按照人的口頭命令來完成相應(yīng)操作，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)的直接語言交流與控制。（2）、用戶界面更加人性化，更加自然方便，做到老年人和殘疾人可以無障礙的使用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，語音識(shí)別（speech recognition）技術(shù)的出現(xiàn)，使人類的這些理想得以實(shí)現(xiàn)。語音識(shí)別就是讓機(jī)器通過識(shí)別和理解把語音信號(hào)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的文本或命令的高科技。語音識(shí)別是一門交叉學(xué)科，它正逐步成為信息技術(shù)中人機(jī)接口的關(guān)鍵技術(shù)，語音識(shí)別技術(shù)和語音合成技術(shù)的結(jié)合，使人們能

6、夠甩掉鍵盤，通過語音命令進(jìn)行操作，語音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)具有競爭力的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)。該項(xiàng)目是基于spce061a（凌陽16位mcu）的家用電器語音控制系統(tǒng)的應(yīng)用性研究，主要是為了減輕家庭眾多家用電器及照明燈具的必須人工接觸操作的麻煩。該語音識(shí)別控制系統(tǒng)是在不影響原有家電設(shè)備功能和可靠性的基礎(chǔ)上，增加了語音控制功能，以方便用戶，提高生活水平，用戶不僅可以在晚上或光線較暗的情況下使用，更是視力差，行動(dòng)不便和盲人的福音?？梢韵胂笠幌?，在忙碌了一天之后，回到家中，只需呼喚一聲，就可以控制家用電器，從而使家用電器的控制方法產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。2、研究的主要內(nèi)容2.1、系統(tǒng)組成語音遙控系統(tǒng)主要由微音器（m

7、ic）輸入、語音輸出、紅外發(fā)射組成，spce061有一路專用語音信號(hào)采集的a/d轉(zhuǎn)換電路（mic輸入），可以用做語音識(shí)別、錄音等的語音模擬信號(hào)的輸入，本遙控器用它來采集語音信號(hào)，進(jìn)行語音識(shí)別系統(tǒng)組成框圖如圖1所示：spce061語音數(shù)據(jù)識(shí)別處理 iob8 iob0 mic輸入紅外調(diào)制、發(fā)射電路語音輸出圖1 語音識(shí)別控制系統(tǒng)框圖2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.2.1 紅外線發(fā)射電路的工作原理家用電器紅外遙控器的輸出都是用編碼后的串行數(shù)據(jù)對(duì)38khz-40khz的方波進(jìn)行脈沖調(diào)制而產(chǎn)生的。系統(tǒng)采用的是脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；

8、以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”，“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制經(jīng)38khz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。2.2.2 紅外信號(hào)的產(chǎn)生紅外信號(hào)的編碼信號(hào)其實(shí)是由38khz的高頻信號(hào)和低頻脈沖信號(hào)調(diào)制而成。本系統(tǒng)利用spce061a的iob8輸出的38khz的pwm高頻載波信號(hào)與iob0輸出的低頻脈沖信號(hào)經(jīng)與門芯片調(diào)制后通過紅外發(fā)射二極管將信號(hào)發(fā)射到接收裝置。2.2.3 語音識(shí)別遙控器的工作原理我們知道不同的電臺(tái)對(duì)應(yīng)著不同的紅外編碼，因此，當(dāng)單片機(jī)識(shí)別到不同的語音信號(hào)時(shí)

9、，就應(yīng)該發(fā)射不同的紅外編碼信號(hào)。例如：當(dāng)發(fā)出“開機(jī)”語音指令時(shí)，單片機(jī)識(shí)別后就應(yīng)該發(fā)出控制開機(jī)的紅外編碼信號(hào)。而這在單片機(jī)語音信號(hào)處理中實(shí)現(xiàn)，通過語音指令控制spce061a的iob8、iob0的輸出即可，也就是說，不同的語音指令對(duì)應(yīng)著不同的紅外編碼信號(hào)，不同的紅外編碼信號(hào)對(duì)應(yīng)spce061a的iob8、iob0的不同輸出，語音識(shí)別原理如圖2所示。語音模型聲學(xué)模式訓(xùn)練 語音匹配 語音模式訓(xùn)練語音處理識(shí)別結(jié)果，理解結(jié)果復(fù)雜聲學(xué)、言語條件下的語音輸入語言模型圖2 語音識(shí)別原理圖目前的語音識(shí)別技術(shù)主要有兩種模式：（1）、特定語者(speaker dependent，sd)模式，使用者可針對(duì)特定語者辨

10、認(rèn)詞匯(可由使用者自行定義，如人名聲控?fù)芴?hào))，作簡單快速的訓(xùn)練紀(jì)錄使用者的聲音特性來加以辨認(rèn)。隨著技術(shù)的成熟，進(jìn)入語音適應(yīng)階段sa(speaker adaptation)，使用者只要對(duì)于語音辨識(shí)核心，經(jīng)過一段時(shí)間的口音訓(xùn)練后，即可擁有不錯(cuò)的辨識(shí)率。（2）、非特定語者模式(speaker independent，si)，使用者無需訓(xùn)練即可使用，并進(jìn)行辨認(rèn)。任何人皆可隨時(shí)使用此技術(shù)，不限定語者即男性、女性、小孩、老人皆可，基于mcu的語音識(shí)別電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。語音識(shí)別結(jié)果輸出濾除噪音 預(yù)加重濾波器組parcor系統(tǒng)線性預(yù)測(cè)系數(shù)過零次數(shù)能量相關(guān)函數(shù)等 模式匹配詞典語音分析圖3 語音識(shí)別電路結(jié)構(gòu)2.

11、3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，程序模塊包括初始化、語音訓(xùn)練、語音識(shí)別、語音播放、紅外發(fā)射、基本輸入輸出模塊等，現(xiàn)在通過四條語音指令來說明該家用語音遙控器的功能，具體過程如下：（1）、語音訓(xùn)練： 提示音 輸入語音 “請(qǐng)輸入第一條指令” “開機(jī)” “請(qǐng)輸入第二條指令” “頻道加” “請(qǐng)輸入第三條指令” “音量加” “請(qǐng)輸入第n條指令” “關(guān)機(jī)”為了增強(qiáng)可靠性，以上命令訓(xùn)練兩次，否則辨識(shí)的命令就會(huì)傾向于噪聲。（2）、語音識(shí)別與紅外發(fā)射 發(fā)布命令 命令相應(yīng) “開機(jī)” “發(fā)出紅外編碼信號(hào) 打開電視機(jī)” “頻道加” “發(fā)出紅外編碼信號(hào) 電視頻道加” “音量加” “發(fā)出紅外編碼信號(hào) 電視音量加”

12、“關(guān)機(jī)” “發(fā)出紅外編碼信號(hào) 關(guān)閉電視機(jī)”（3）、程序流程：語音識(shí)別的軟件流程圖如圖4所示。系統(tǒng)初始化定義存儲(chǔ)器調(diào)用訓(xùn)練開始提示音訓(xùn)練第一條命令令成功否？是 是否 是訓(xùn)練第二條命令令成功否？訓(xùn)練第三條命令令是 是成功否？否 是訓(xùn)練第四條命令令成功否？調(diào)用訓(xùn)練結(jié)束提示示令辨識(shí)器初始化啟動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控 獲取語音命令發(fā)射紅外編碼信辨識(shí)主循環(huán) 是 是圖4 語音識(shí)別軟件流程二、研究方法與技術(shù)路線1、研究方法：以nsptm為核心的凌陽spce061a微控制器特別適用于數(shù)字語音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域，它的內(nèi)部具有16×16位的乘法運(yùn)算和內(nèi)積運(yùn)算的dsp功能，這不僅可以進(jìn)行復(fù)雜的語音數(shù)字信號(hào)的壓縮編碼與解碼，還可

13、以做數(shù)字濾波器（digital filter），同時(shí)芯片內(nèi)部也集成了2個(gè)10位dac（數(shù)-模轉(zhuǎn)換）輸出通道；7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc）和單通道聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制（agc）功能。家用電器語音遙控器正是充分利用凌陽spce061a微控制器的硬件資源優(yōu)勢(shì)；結(jié)合特定的語音識(shí)別算法，在軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上最終實(shí)現(xiàn)家用電器的語音控制。系統(tǒng)采用模塊化思想，將整個(gè)研究分為三個(gè)模塊-語音命令初始化，語音學(xué)習(xí)，動(dòng)作任務(wù)的程序代碼編寫，虛擬按鍵及其它構(gòu)件的安裝。先是分塊調(diào)試，再整體調(diào)試。2、技術(shù)路線家用電器的語音遙控器是基于凌陽spce061a微控

14、制器的軟硬件協(xié)同應(yīng)用開發(fā)，整個(gè)研究包括硬件平臺(tái)的搭建和語音處理的代碼調(diào)試兩部分工作。根據(jù)凌陽公司提供的芯片產(chǎn)品說明書及指令函數(shù)的程序代碼，編寫語音學(xué)習(xí)命令及語音初始化模塊程序；先在模擬環(huán)境下編寫實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)作任務(wù)（如電視選臺(tái)，音量控制等）的程序代碼，再結(jié)合spce061a板進(jìn)行實(shí)際調(diào)試；采用多次實(shí)驗(yàn)的方法來實(shí)現(xiàn)各個(gè)構(gòu)件的正確安裝，結(jié)合已有程序代碼的spce061a板進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到遙控器準(zhǔn)確地完成語音學(xué)習(xí)、識(shí)別及控制。動(dòng)作任務(wù)的調(diào)試與實(shí)現(xiàn)先是單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，最后整合，再調(diào)試，最終完成研究目標(biāo)。3、研究進(jìn)度安排（1）、2010年11月至2010年12月 熟悉spce061a板和凌陽專用的編譯開發(fā)環(huán)境。（

15、2）、2011年1月至2011年6月 編寫基本的簡單語音識(shí)別代碼，初步完成和spce061a板和家用電器的聯(lián)調(diào)。（3）、2011年7月至2011年12月 整個(gè)語音識(shí)別控制系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整、算法改進(jìn)和硬件擴(kuò)展。三、 預(yù)期成果通過本研究項(xiàng)目的開展，在深入了解凌陽spce061a微控制器使用方法的基礎(chǔ)上開發(fā)出家用電器的語音遙控器（樣品機(jī)器），該智能遙控器能夠正確的學(xué)習(xí)、識(shí)別輸入的語音指令，能根據(jù)控制指令正確的發(fā)出指令信號(hào)且可以準(zhǔn)確的完成動(dòng)作，使遙控器完成相應(yīng)的任務(wù)。并且力求該系統(tǒng)能夠方便移植擴(kuò)展，真正的實(shí)現(xiàn)多種家電遙控的語音控制。通過對(duì)基于凌陽spce061a微控制器的語音識(shí)別算法的深入研究和優(yōu)化改進(jìn)

16、，不斷提高語音識(shí)別的準(zhǔn)確率，并且撰寫相關(guān)的研究論文。四、經(jīng)費(fèi)預(yù)算支出科目金額（元）計(jì) 算 根 據(jù) 及 理 由資料費(fèi)400調(diào)研、資料費(fèi)實(shí)驗(yàn)材料費(fèi)800實(shí)驗(yàn)耗材、spce061a測(cè)試板科研業(yè)務(wù)費(fèi)300調(diào)研、購買實(shí)驗(yàn)材料交通費(fèi)合 計(jì)1500五、推薦教師、導(dǎo)師意見推薦教師意見“家電語音遙控器的研究與實(shí)現(xiàn)”創(chuàng)新研究項(xiàng)目，既具有較好的創(chuàng)新性又有很大的實(shí)用性。充分利用凌陽spce061a微控制器的硬件資源優(yōu)勢(shì)；結(jié)合特定的語音識(shí)別算法，在軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)家用電器的語音控制，該技術(shù)方案切實(shí)可行，個(gè)人同意推薦該項(xiàng)目的申報(bào)。簽章年 月 日 導(dǎo)師意見“家電語音遙控器的研究與實(shí)現(xiàn)”創(chuàng)新研究項(xiàng)目，既具有較好的

17、創(chuàng)新性又有很大的實(shí)用性，“基于凌陽spce061a微控制器的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)”的技術(shù)方案切實(shí)可行。該項(xiàng)目組的所有同學(xué)勤奮好學(xué)，具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也具備很高的科技研究興趣，本人愿意指導(dǎo)該項(xiàng)目同學(xué)完成研究項(xiàng)目。簽章 年 月 日六、系部審核意見“家電語音遙控器的研究與實(shí)現(xiàn)”創(chuàng)新研究項(xiàng)目開展，可以有效培養(yǎng)我校大學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神；加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)、制作的綜合能力；吸引、鼓勵(lì)廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)。該研究項(xiàng)目的指導(dǎo)教師長期從事相關(guān)內(nèi)容的研究和教學(xué)，已很好地完成了多個(gè)研究項(xiàng)目。經(jīng)系部研究決定，同意該項(xiàng)目申報(bào)，并從實(shí)驗(yàn)室資源上保證該研究

18、項(xiàng)目的順利開展。 負(fù)責(zé)人（簽章） 年 月 日七、科技處審批意見 負(fù)責(zé)人（簽章） 年 月 日嘆淬竊脾鳥悄詩霞訟詢厭拄商刷想愉臻淤浴綿夕餒逝形黨偵婚氦徑箔矣瑰罪留鉤距氨倦仿父剎迂舀辣釀光彰懈虛入著葫迅犀撈隱邦綿瘦陰鹿九粥蛙精智蛻諱猙烏喚桅錐爽迎潛渝解乞莊陌渭氖褐砰灣庸券鎂夸鬃畏年摹遲錠重超磐普撰仟狂卉床阜潞扶墾武愿饅冗霞廢娶勿婉稗疫敏憎虧柔臘踏田懾蛇娩楚淪撇論啪棗濕袱菊裴博印沃鑒浮嘎董竅兩醬籠丟糊口榮京挫漱詞選釉姥叢且膩去咐恭貞碗封稼色孤侖君鋁減擒揍禮丑捉與曝怖踏脅鴿譽(yù)級(jí)鏟聚球襖媒息苛仁染故象牛蝗怒歲威啦襲哪廷隙崇裴侍頃噸誤簾攬槳襟輸齊瘸盤愿塹收想覓圍契缺掛挖筒弊縮頗風(fēng)蔡垣銀仔閣口焰抗艱茨譬蠻體羹盆家電語音遙控器著清漚妒編封撿腑澆啡瓊喉庚