扬州职业大学——电子工程系 智能语音玩具 毕业论文
第一章 引言
1.1 选题意义
音识别以语音为研究对象,它是语音信号处理的一个重要研究方向,是模式识别的一个分支,涉及到生理学、心理学、语言学、计算机科学,以及信号处理等诸多领域,其最终目的是实现人与机器进行自然语言通信,用语言操纵计算机。
语音识别系统的分类方式及依据是根据对说话人说话方式的要求,可以分为孤立字(词) 语音识别系统,连接字语音识别系统,以及连续语音识别系统。 进一步分为两个方向:一是根据对说话人的依赖程度可以分为特定人和非特定人语音识别系统;二是根据词汇量大小,可以分为小词汇量、中等词汇量、大词汇量,以及无限词汇量语音识别系统。
不同的语音识别系统，虽然具体实现细节有所不同,但所采用的基本技术相似,一个典型语音识别系统的实现过程如图1 所示。
图1
目前，在智能语音玩具的研究中，语音—这种人类最简单、最自然、最方便和最有效的交换信息的方式，在玩具上的应用还较少，显然，在玩具系统上增加语音接口，用语音代替键盘输入，并进行人机对话，让玩具能听会说，不仅十分诱人，而且具有广泛的应用前景，同时，也是玩具智能化的重要标志之一.而语音识别技术是近年来十分活跃的研究领域，语音识别系统的实用化研究是语音识别研究的一个主要方向。本文设计了一款智能语音交互式玩具系统，该玩具可以实现识别语音命令，完成相应的背唐诗、做算术题、唱歌等功能， 融合了较高的娱乐性， 也是未来智能语音玩具的一个发展方向。
1.2 当今应用领域智能语音拿玩具的发展趋势
融合类个人电子终端发展到今天，我们已经看到PMP、手持游戏机、UMPC、PDA，以及智能手机的各显神通。但是在另一个领域——玩具领域，智能玩具正在悄悄兴起，成为新一类的融合电子终端，代表着世界玩具业发展的趋势。在香港的玩具出口量中传统玩具包括洋娃娃的出口数字出现负增长，其占整体出口的比重，由2005年的约七成下跌至2007年的约五成，而非传统的智能玩具的比重，则由2005年的约27%上升至2007年的48%。说明互动性、高科技玩具已渐渐成为发展主流，电脑技术与玩具结合已成为创新的方向。
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去年，高科技玩具在美国玩具市场上的销售额已达到100亿美元，增长速度远远高于传统玩具。2007年世界智能玩具销售收入达到23.5亿美元。 In-Stat预计到2012年这个数字将增长到90亿美元。
智能玩具市场相比其他融合终端绝对是新兴市场，因为智能玩具是基于现成的主流融合终端上的技术而产生的创新，相对成本较低，不仅可以给投资者提供较好的投资回报，而且还有很好的市场反应。同时，中国内地玩具人均消费与欧美国家差距巨大，存在着很大的智能玩具市场空间。
1.3 本课题主要研究内容
智能语音玩具是现代玩具发展的一个必然趋势，其市场上的主要功能可以分为语音对话，即是由人与玩具进行对话模式，在有限的范围能，语音玩具能自动进行回答或者提问，根据芯片的语言编写不同，回答和提问的范围也不同。 1.3.1 玩具设计要求
1、基本要求 （1）、简单语音对话交流 （2）、语音点播： ①、唱儿歌 ②、朗诵古诗 ③、说英语
④、讲科普知识 ⑤、讲笑话
本项目志在开发一个将语音识别技术，传感器技术等技术引用其中，并集教育性、娱乐性和互动性于一体的智能玩具控制系统。
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第二章 单片机及相关器件介绍
2.1 STC10L08XE 单片机介绍
2.1.1 STC11/10xx系列单片机简介
STC11／lOxx系列单片机是宏晶科技生产的单时钟／机器周期(IT)的单片机，是高速／低功耗／超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高可靠复位电路，针对高速通信，智能控制，强干扰场合。
11/lOxx系列单片机的定时器0/定时器1／串行口与传统8051兼容，增加了独立波特率发牛器，省去了定时器2。传统8051的111条指令执行速度全面提速，最快的指令快24倍，最慢的指令快3倍。
? 增强型8051 CPU，IT，单时钟／机器周期，指令代码完全兼容传统8051。 ? 工作电压：
STCIIFxx系列工作电压：5.5V - 4.1V／3.7V (5V单片机)； STCIILxx系列工作电压：3.6V - 2.4V／2.1V (3V单片机)； STCIOFxx系列工作电压：5.5V - 3.8V／3.3V (5V单片机)； STCIOLxx系列工作电压：3.6V - 2.4V／2.1V (3V单片机)。 ? 工作频率范围：0～35MHz，相当于普通8051的0～420MHz。 ? STCIIF/Lxx系列单斤机用户应用程序空间：
1/2/3/4/5/6/8/16/20/3 2/40/4 8/5 2/5 6/60/62K字节。
STCIOF/Lxx系列单片机用户应用程序空间：4K6K／8K／10K／12K／14K字节。 ? STCllxx系列单片机：片上集成1280字节或256字节RAM；
STCllxx系列单片机：片上集成512字节或256字节RAM。 ? 通用I/O口（36/40/12/14/16个）每个1/0口驱动能力均可达到20mA，复位后为 （1）、准双向口／弱上拉（普通8051传统1/0口）； （2）、可设置成四种模式： ①、准双向口／弱上拉； ②、强推挽／强上拉； ③、仅为输入／高阻； ④、开漏 。
? ISP（在系统可编程）／IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器。 可通过串口(RxD/P3.0，TxD/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片。 ? 有EEPROM功能。 ? 看门狗。
? 内部集成MAX810专用复位电路（晶体频率在24MHz以下时，要选择高的复位门 槛电压，如4.1V以下复位，晶体频率在12MHz以下时，可选择低的复位门槛电压， 如3.7V以下复位，复位脚接IK电阻到地）。
? 内置一个对内部Vcc迸行掉电检测的掉电检测电路，可设置为中断或复位。5v单片 机掉电检测门槛电压为4.IV/3. 7V附近，3.3V单片机掉电检测门槛电压为2.4V附近。 ? 时钟源：外部高精度晶体／时钟，内部R/C振荡器。用户在下载用户程序时，可选择
是使用内部R/C振荡器还是外部晶体／时钟；
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常温下内部R/C振荡器频率为：4MHz～8MHz；
精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。 ? 共2个16位定时器（与传统8051兼容的定时器／计数器，16位定时器TO和T1）， STCllxx/；
STClOxx全系列都有1个独立波特率发牛器（故小必用T2做为波特率发牛器，详 细使用方法请参考独立波特率发牛器做串口通讯的相关使用说明及示例程序）。 ? 3个时钟输出口，可由TO的溢出在P3. 4/TO输出时钟，可由Tl的溢出在P3. 5/TI 输
出时钟，独立波特率发生器可以在Pl.0口输出时钟（部分型号‘无独立波特率发牛器，详情请参阅单片机选型一览表）。
? 外部中断I/O口5路，传统的下降沿中断或低电平触发中断， Power Down模式可 ? 由外部中断唤醒，INTO/P3.2，INTl/P3.3，INT/TO/P3.4，INT/T1/P3.5， INTINT/RxD/P3.0 r或INT/RxD/P1.6)。
? PowcT、Down（掉电）模式可由内部掉电唤醒之‘用定时器唤醒(STCllxx系列有
此功能， STClOxx无此功能)，也口J^由上而提到的外部中断口中断唤西星，由 于INT/RxD支持卜降沿中断，故也可支持远程通信唤醒。
? 一个独立的通用全双工异步串行口(UART)，做主机时可以当2个串口便用
[RxD/P3.0，TxD/P3.1]可以切换到[RxD/PI.6，TxD/PI.7]，通过将串口在P3口和Pl口之间来回切换，将1个串口作为2个主串口分时复用，可低成本实现2个串口，当然有其局限性。
? 工作温度范围：-40 - +85℃（工业级）／0- 75℃（商业级）。
? 封装：SOP16/DIP16/DIP18/SOP20/DIP20/LSSOP20/PDIP-40/LQFP-44/PLCC-44(暂时尽
量不要选PLCC44) 。SOP16/DIP16有12个1/0口,DIP18有14个1/0口，SOP20/PDIP20/LSSOP20有16个1/0口 ，LQFP44有40个1/0口，PDIP40/QFN40 (5mmx5mm)有36个1/0口。
2.1.2 STC11/10xx系列单片机的内部结构
STC11／lOxx系列单片机的内部结构框图如图2-1所示。STC11／lOxx单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时／计数器、UART串口、、I/O接口、看门狗及片内RjC振荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC11／lOxx系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。
2.2 主要器件介绍———LD3320
LD3320芯片（图2-2）是一款“语音识别”专用芯片，由ICRoute公司设计生产。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括AD、DA转换器、麦克风接口、声音输出接口等。本芯片在设计上注重节能与高效，不需要外接任何的辅助芯片如Flash、RAM等，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别／声控／人机对话功能。并且，识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。
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( 图2-2 )
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