隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的車載電器被加入到車身電子行列中，其在使得汽車性能改善的同時，增加了汽車駕駛操作的復雜度，也給行車過程帶來了不安全的隱患。隨著語音識別算法的改進和新一代專用語音處理芯片的問世，出現(xiàn)了使用語音控制代替手動控制的車載電器，從而減輕駕駛員手動操作負擔，大大提高行車安全系數(shù)。
目前我國的車身電子語音控制主要集中在汽車導航系統(tǒng)的應用上，沒有充分發(fā)揮語音識別技術(shù)在車身電子中的應用價值。本文首次提出了一種的以專用語音處理芯片UniSpeech-SDA80D51為核心組成非特定人車載音響語音控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，并實現(xiàn)了系統(tǒng)樣機的研制。該系統(tǒng)在江淮同悅SL1102C1型車載音響上進行了語音控制實驗，實驗數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)語音識別率可達到95%，為下一步項目產(chǎn)品化開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
1 車載音響語音控制系統(tǒng)
非特定人車載音響語音控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。
系統(tǒng)的主要功能是：語音采集模塊(由定向拾音器組成)用于采集駕駛員發(fā)出的語音命令信號，由語音識別模差模電感塊實現(xiàn)信號的A/D轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進行語音識別處理，最終輸出與語音命令相對應的詞條編碼信息?？刂颇K對接收的詞條編碼信號進行邏輯分析與處理并產(chǎn)生對應的控制信號，通過系統(tǒng)I/O接口驅(qū)動車載音響動作，完成駕駛員的語音命令。
1.1 語音識別模塊
語音識別模塊主要由UniSpeech-SDA80D51芯片及外圍電路組成。
SDA80D51是德國Infineon公司專為語音識別和語音處理應用領(lǐng)域新推出的專用芯片，采用高集成度的SoC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以0.18 μm半導體工藝制造，SDA80D51的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。
SDA80D51片內(nèi)集成了直接雙訪問快速SRAM、2路ADC和2路DAC、多種通信接口和通用GPIO等部件。SDA80D51工作方式以M8051為主控制芯片，主要完成系統(tǒng)配置和SPI、PWM、I2C、GPIO等接口的控制以電感器生產(chǎn)廠家及語音數(shù)據(jù)的傳輸工作；DSP核心OAK為協(xié)處理器，完成語音識別算法、語音編解碼算法等語音處理工作。
扁平線圈電感非特定人語音信號由定向拾音器輸入，經(jīng)過SDA80D51內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集模塊進行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過識別程序的預處理、端點檢測、特征參數(shù)提取、模板匹配等處理，選擇識別詞表中最接近的詞條序號作為識別結(jié)果，識別結(jié)果通過GPIO口輸出。
1.2 控制模塊
控制模塊由MCU和模擬開關(guān)電路構(gòu)成，本模塊主要完成對語音識別模塊輸出的詞條編碼信號進行邏輯分析和處理，通過模擬開關(guān)電路產(chǎn)生對應功能的控制信號控制音響的動作。其中MCU選用共模電感器美國ATMEL公司產(chǎn)品AT89S51，綜合AT89S51輸出I/O信號電壓特性和SL1102C1音響控制面板電阻式分流鍵盤電路的特點，確定使用繼電器模擬SL1102C1控制面板按鍵的閉合和斷開動作。AT89S5扁平型電感1和繼電器模擬開關(guān)電路原理圖如圖3所示。
1.3 音響模塊
本設(shè)計是基于SL1102C1型汽車音響。SL1102C1是專門為中檔轎車設(shè)計的汽車音響，具有MP3播放、收音機和顯示時間等功能，目前大量使用在江淮同悅轎車上。SL1102C1前板共有開關(guān)機/靜音、音效、播放/暫停等15個按鍵和一個用來調(diào)節(jié)音量的編碼開關(guān)。
SL1102C1前板上的按鍵為電壓采樣識別方式，按鍵包含短按和長按兩種動作，AT89S51輸出電壓為TTL電平，直接采用I/O信號驅(qū)動音響按鍵動作容易引起誤識別，造成系統(tǒng)誤操作，因此本文采用圖3所示的模擬開關(guān)電路，很好地解決了上述問題。當AT89S51接收到語音編碼信號后，立即進行邏輯分析并輸出對應的控制信號驅(qū)動相應繼電器吸合模擬按鍵動作，按鍵的短按和長按功能是通過軟件實現(xiàn)的。
模擬開關(guān)電路還適用于SL1102C1前板上的編碼開關(guān)，編碼開關(guān)具有音量調(diào)節(jié)功能，其工作原理如圖4所示。
由圖4可知，編碼開關(guān)上有A、B、C三個端子，開關(guān)旋鈕左、右旋轉(zhuǎn)時，A、B端子輸出對應的脈沖信號。當MCU收到操作編碼開關(guān)的語音命令信號后，驅(qū)動繼電器動作，控制端子A、B輸出信號，模擬開關(guān)旋鈕功能。
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