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摘要: 电路图简介: 介绍了一种以ARM为核心的嵌入式语音识别模块的设计与实现。模块的核心处理单元选用ST公司的基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器STM32F103C8T6。本模块以对话管理单元为中心,通过以LD3320芯片为核心的硬件单元实现语音识别功能,采用嵌入式操作系统μC/OS-II来实现统一的任务调度和外围设备管理。
介绍了一种以ARM为核心的嵌入式语音识别模块的设计与实现。模块的核心处理单元选用ST公司的基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器STM32F103C8T6。本模块以对话管理单元为中心,通过以LD3320芯片为核心的硬件单元实现语音识别功能,采用嵌入式操作系统μC/OS-II来实现统一的任务调度和外围设备管理。经过大量的实验数据验证,本文设计的语音识别模块具有高实时性、高识别率、高稳定性的优点。
主控制器电路
本文的主控制器选用的是ST公司的STM32F103C8T6芯片。该芯片基于ARM Cottex-M3 32位的RISC内核,工作频率最高可达72 MHz,内置高速存储器(64 KB的闪存和20 KB的SRAM),丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。STM32系列提供了全新的32位产品选项,结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性,同时保持了高集成度和易于开发的优势,将32位MCU世界的性能和功效引向一个新的级别。
语音识别电路
图为语音识别部分原理图,参照了ICRoute发布的LD3320数据手册进行设计。LD3320的内部集成了快速稳定的优化算法,不需外接Fla-sh、RAM,不需要用户事先训练和录音而完成非特定人语音识别,识别准确率高。
图中,LD3320采用并行方式直接与STM32F103C8T6相接,均采用1kΩ电阻上拉,A0用于判断是数据段还是地址段;控制信号,复位信号
以及中断返回信号INTB与STM32F103C8T6直接相连,采用10kΩ电阻上拉,辅助系统稳定工作;和STM32F103C8T6采用同一个外部8 MHz时钟;发光二极管D1、D2用于复位后的上电指示;MBS(引脚12)作为麦克风偏置,接了一个RC电路,保证能输出一个浮动电压给麦克风。
文中所研究和设计的功能,都是应用在移动机器人上的。因而系统的研究设计需要考虑到体积小、省电、便于移动的特性,并需具有便于家庭用户操作的友好显示界面。对于语音识别部分,需要用到用于语音识别算法处理的处理器、语音采集电路和语音输出电路。其中语音识别算法运算的处理器主要负责算法的运算处理,相当于机器人的大脑;语音采集电路负责采集外部的声音信号,相当于机器人的耳朵;语音输出电路负责输出话语声音,相当于机器人的嘴巴。
本文的设计是用在移动机器人上的,因而需要语音的输入、识别处理及语音输出的功能。对于语音的输入采集,本文使用声音传感器麦克风及外围电路来实现。对于语音输出部分,使用功率放大器结合喇叭来使用。设计语音部分原理图如图3所示。
图3 语音输入原理图
型号 | 厂商 | 价格 |
---|---|---|
EPCOS | 爱普科斯 | / |
STM32F103RCT6 | ST | ¥461.23 |
STM32F103C8T6 | ST | ¥84 |
STM32F103VET6 | ST | ¥426.57 |
STM32F103RET6 | ST | ¥780.82 |
STM8S003F3P6 | ST | ¥10.62 |
STM32F103VCT6 | ST | ¥275.84 |
STM32F103CBT6 | ST | ¥130.66 |
STM32F030C8T6 | ST | ¥18.11 |
N76E003AT20 | NUVOTON | ¥9.67 |