2、外文参考资料及译文-杨敏

毕 业 设 计（论 文）外 文 参 考 资 料 及 译 文 译文题目 基于语音识别的智能门控系统设计 学生姓名 杨 敏 学 号 0805110732 专 业 通信工程 所在学院 信息技术学院 指导老师 陈 美 君 职 称 高级工程师/副教授 2011年 12月 7 日 说明 要求学生结合毕业设计（论文）课题参阅一篇以上的外文资料，并翻译至少一万印刷符（或译出3千汉字）以上的译文。译文原则上要求打印（如手写，一律用400字方格稿纸书写），连同学校供应的统一封面及英文原文装订，于毕业设计（论文）工作起先后2周内完成，作为成果考核的一部分。 基于语音识别的智能门控系统设计 崔波 中国，唐山 河北理工高校 信息学院 邮箱mikecuiheut.edu 薛同泽 中国，石家庄 河北科技高校 信息科学与工程学院 邮箱 摘要该智能门控系统采纳语音识别技术，在陵阳单片机SPCE061A上实现。硬件部分主要由SPCE061A单片机、电源与门控电路、外扩存储器SPR4096、音频输入与输出电路等组成。主要技术是该单片机在语音识别中的应用和对门控电路的设计。该系统软件部分由语音训练模块、语音识别模块、语音数据处理模块、语音播报模块和密码输入与确认模块组成，通过对系统的初始化和识别训练实现了语音数据的采集、特征提取、特定语音识别和语音播放等功能。依据语音识别算法原理，对语音信号的预处理、特征提取、模式匹配做了分析。该系统试验结果表明，系统性能稳定，识别效果好，可用于家庭或小型办公场所的门锁限制。 关键词 访问限制、线性预料、语音识别、模式匹配、特征提取 一、引言 当前智能型门卫系统中利用的识别技术有许多种，其中基于特定人的身份识别的技术也有许多，但相对于其他技术，语音识别技术是目前公认的比较便利与平安的识别技术之一，该技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。由于每个人的生物特征与其他人相比具有不同的唯一性和在确定时期内不变的稳定性，因此不易伪造和假冒，所以利用语音识别技术进行身份认证，平安、精确、牢靠。 二、语音识别的分类 由于语音识别的目的和作用不同，识别又分为说话人识别和语音识别。其中说话人识别，可分为与文本有关和与文本无关两类。与文本有关的语音识别系统要求用户依据规定的内容发音，每个人的语音模型逐个被精确地建立，而识别时也必需按规定的内容发音，因此可以达到较好的识别效果；而与文本无关的识别系统则不规定说话人的发音内容，模型建立相对困难，但用户运用便利，应用范围较宽。从用途上看，可分为说话人识别和说话人确认。前者判定某一待识别的声音是多个话者中的一个，是多选一的问题，属于闭集识别范围。后者判定一个待识别的声音“是或不是”某一特定说话者的语音，其输出只有两种结果，为确定或否定的问题。 该系统的核心处理器是陵阳16位单片机SPCE061A，并在其上实现与文本有关的说话人的确认，然后执行相应的吩咐与操作。该系统主要由说话人识别模块、门锁限制电机以及门锁等部分组成。在训练时，说话人的声音通过麦克风进入说话人语音信号采集前端电路，由语音信号处理电路对采集的语音信号进行特征化和语音处理，提取说话人的特性特征参数并进行存储，形成说话人特征参数数据库。在识别时，将待识别语音与说话人特征参数数据库进行匹配，通过输出电路限制门控电机，最终实现对门锁的限制。 本系统的硬件部分由单片机SPCE061A、音频输出电路、音频输入电路、语音识别电路、门锁限制电路、FLASH电路和按键电路等部分组成。系统框图如图1所示。硬件系统主要完成的任务是将语音信号数字化，实现语音数据的采集、上传、保存、识别及播放。 三、硬件系统的设计 一、CPU核心电路 SPCE061A 高性能 16 位单片机的工作电压范围为 2.6～5.5V ， 系统工作频率为 0.375～49.152MHz。在片内集成有 32 位可编程的多功能 I/O 端口、两个 16 位定时器/计数器、7 通道10位电压模-数转换器ADC、自动增益限制功能的麦克风输入方式、双通道10位DAC方式的音频输出功能及看门狗定时器。中断限制器可处理3种 FIQ中断和 11种IRQ 中断，以及一个由指令BREAK限制的软中断。供应丰富的C函数库和语音处理函数库，因此特别适合数字声音和语音识别产品的开发。 （二）、语音识别电路 语音识别电路的工作原理是智能系统在提取语音后，对语音信号进行分析，首先是噪音的滤除和预加重，然后语音信号经过滤波器组进行信号的选择，提取有用信号，通过PARCOR系数、线性预料系数、过零次数和能量性关函数等的计算匹配对信号进行处理选择。语音信号在进行分析处理后与语音库（即字典）里的语音量进行模式匹配，最终依据匹配的结果输出语音识别结果。语音识别电路的基本结构如图2所示。 （三）、电源电路 为了削减功率的消耗，单片机SPCE061A芯片采纳低供电电压来实现。它有两个电源，一个是内部集成的电源VDD，另一个是通过I / O口供电的电源VDDH。I / O口供电电源的电压是5V，内部电源的电压则是3.3V。内部电源电压较低主要是为了削减功率消耗和降低单片机的工作温度。虽然SPCE061A单片机的电压范围很广，芯片仍旧能稳定运行，且能满意I / O端口电压，其外部供电电路如图3所示。220V的沟通电压由稳压模块7805转化为直流电压5 V，再为语音识别模块和每一个内部I / O口供应电源。5 V的直流电压由TR1972-33转换成3.3 V的直流电压。 四、语音信号的处理 语音信号处理过程的总体结构框架图，如图4所示。 从总体结构图可以看出首先对输入的语音信号要进行预处理，对信号进行适当的放大，并进行反混叠滤波来消退工频干扰；然后为便利数字化设备对信号进行计算处理则对信号进行数字化，将模拟信号转化为数字信号；接着进行特征提取，用反映语音信号特点的若干参数来代表语音，最终依据任务的不同，采纳不同的处理方法。语音识别分为两个阶段训练阶段和识别阶段。在训练阶段对用特征参数形式表示的语音信号进行相应的处理，获得表示识别基本单元共性特点的标准数据，以此形成参考模板，将全部能识别的基本单元的参考模板结合在一起，形成参考模板库。 在识别阶段将待识别的语音经过特征提取后逐一与参考模板比较，找出最相像的参考模板所对应的发音，即为识别结果。 （一）语音信号预处理 噪声的存在对语音信号的处理和识别存在着严峻的干扰，因此我们在处理前先要进行噪声的处理。对麦克风输入的模拟语音信号要进行采样和量化，获得数字化的语音信号。在语音信号数字化之前，要进行防混叠滤波及防工频干扰。其中防混叠滤波是滤除高于1/2采样频率的信号