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5、语音识别是目标语音根据特征参数与模型库中的参数进行匹配,产生识别结果的过程。一般有模板匹配法、随机模型法和神经网络等。
6、应用程序根据识别结果产程预定动作。 7、该过程是语音模型的学习过程。
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2 系统硬件设计
2.1 硬件模块主体关系
本设计由LD 3320芯片和三星公司的 S3C2410 芯片为核心,配合 A/D、D/A 电路,控制电路,接口电路和存储电路来实现语音识别的训练和识别过程。S3C2410 主要负责系统的控制和识别工作,而语音信号的特征提取和训练算法全部由 LD 3320来完成。S3C2410 处理器采用的是 ARM920T 内核,5 级流水线指令结构,片内锁相环,内部时钟可达到 200 MHz,因此可以用来进行复杂的控制算法以提高控制精度。
S3C2410 有 117 个 I/O 口和 24 个外部中断源,内部具有丰富的接口控制器,可以简化外围电路,同时其内部时钟可达到200MHz。 LD 3320是一颗基于非特定人语音识别技术的语音识别/声控芯片,该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路,包括ADC、DAC、麦克风接口、声音输出接口等。该芯片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。具有较强的中断处理能力, 适合实时语音处理。芯片采用48脚QFN塑料封装,工作供电为3.3V。其核心是语音识别运算器,配合输入、输出、AD/DA转换等模块,完成语音识别的功能。
LD 3320还支持并行和串行接口,串行方式可以简化与其他模块的连接并具有,为语音处理带来了极大的便利。电路主要由主控制器电路和语音识别电路组成。ARM S3C2410处理器控制LD 3320语音识别电路,输出结果由ARM S3C2410处理器处理,然后通过总线来控制不同的设备。
12864汉字图形点阵液晶显示模块,是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块,可显示汉字及图形,内置8192个中文汉字(16X16 点阵)、128 个字符(8X16 点阵)及 64X256 点阵显示 RAM(GDRAM)。可与CPU直接接口,提供两种界面来连接微处理机,8位并行及串行两种连接方式。
各硬件模块关系图如图2-1所示:
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麦克风 模拟 信号 JTAG程序 调试下载 数字 信号 JTAG程序 调试下载 语音识别芯片 LD 3320 控制 指令 ARM9 S3C2410 EPROMM FLASH 控制 指令 扬声器 模拟 信号 12864液晶 显示器
图2-1 各硬件模块关系图
2.2 电源模块
本系统采用3.3V供电,主要控制及识别部分采用LM1117-3.3稳压芯片,
语音播放及继电器部分采用7812为其提供稳定的电流电压。电源模块电路图如图2-2所示:
VCCJB21CON21U4 LM1117MPX-3.3VinGNDVCC 33VVoutVout4 232 -c1810uFC1710uF/16V 16V 图2-2 电源模块电路图
1、参数特性
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(1)输入电压(V):4.75~12; (2)输出电流(A):1; (3)输出电压(V):3.3; (4)压差(V):1。 2、封装
(1)类型:SOT-223; (2)引脚:3;
(3)体宽:6.30-6.71 mm; (4)长度:3.30-3.71 mm; (5)引脚间距:2.29 mm。
2.3 寄存器模块
本系统采用华邦SPI flash芯片W25Q40AVSNIG,大小为512Kbyte,用于存储人机对话时的声音素材。寄存器模块电路图如图2-3所示:
U3DI/IO05FLASH-IO0FLASH CS 1 CS DQ/IO12FLASH-IO1FLASH CLKCLK WP/IO23FLASH-IO2 HOLD/IO37FLASH-IO3VCC33VGND4W25Q40HVSNIG图2-3 寄存器模块电路图
选用串行闪存的理由:
1、能够减少微处理器的封装管脚数目; 2、线路板(PCB)可以更小,更简单; 3、能够减少系统电路切换噪声;
4、能够减低系统功能及制造成本。
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2.4 控制单元模块
采用ARM9 S3C2410单片机作为系统的主控制单元。ARM9 S3C2410系列单片机具有强大的数据处理功能,且I/O口控制灵活。
2.4.1 ARM S3C2410芯片简介
S3C2410处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核,采用0.18um制造工艺的32位微控制器。该处理器拥有:独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache,MMU,支持TFT的LCD控制器,NAND闪存控制器,3路UART,4路DMA,4路带PWM的Timer ,I/O口,RTC,8路10位ADC,Touch Screen接口,IIC-BUS 接口,IIS-BUS 接口,2个USB主机,1个USB设备,SD主机和MMC接口,2路SPI。S3C2410处理器最高可运行在203MHz,32位处理器。核心板的尺寸仅相当于名片的2/3大小,尺寸如此小巧的嵌入式核心板是国内首创。开发商可以充分发挥想象力,设计制造出小体积,高性能的嵌入式应用产品。
S3C2410芯片功能单元:内部1.8V,存储器3.3V,外部I/O3.3V,16KB数 据Cache,16KB指令Cache,MMU; 内置外部存储器控制器(SDRAM控制和芯片选择逻辑); LCD控制器,一个LCD专业DMA; 4个带外部请求线的DMA; 3个通用异步串行端口(IrDA1.0,16-Byte Tx FIFO and 16-Byte Rx FIFO);2通道SPI; 一个多主I2C总线,一个I2S总线控制器; SD主接口版本1.0和多媒体卡协议版本2.11兼容; 两个USB HOST,一个USB DEVICE(VER1.1);4个PWM定时器和一个内部定时器;看门狗定时器;117个通用I/O;56个中断源;24个外部中断;电源控制模式:标准、慢速、休眠、掉电;8通道10位ADC和触摸屏接口;带日历功能的实时时钟;芯片内置PLL;设计用于手持设备和通用嵌入式系统;16/32位RISC体系结构,使用ARM920T CPU核的强大指令集;带MMU的先进的体系结构支持WinCE、EPOC32、Linux;指令缓存(Cache)、数据缓存、写缓存和物理地址TAG RAM,减小了对主存储器带宽和性能的影响;ARM920T CPU核支持ARM调试的体系结构;内部先进的位控制器总线(AMBA)(AMBA2.0,AHB/APB)。
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