妙趣橫生的智能型聲控娃娃
這里要介紹一款筆者制作成功的智能型聲控娃娃，她不但可以和你開口說話，而且還能真正聽懂你的話，你問什么問題她回答什么，不會答非所問，你仿佛不是和一個冷冰冰的玩具對話，而是和一個兩三歲的小孩在交談。這個神奇的玩具應(yīng)用了語音識別和語音錄放兩項(xiàng)技術(shù)，所以娃娃的智商較高。語音集成電路有著蓬勃的生命力，目前正在不斷發(fā)展擴(kuò)大，逐漸滲透到人們的生活學(xué)習(xí)中，可以說前途無量。學(xué)習(xí)和掌握語音集成電路可以成為電子愛好者手中的又一把利器，只要讀完此文你不但可以自己動手制作一個智能型聲控娃娃，而且對移動電話的聲控?fù)芴柟δ�、公共汽車上的自動報站器等語音技術(shù)不再感到神秘莫測。
工作原理：HL7003是語音識別電路，內(nèi)部含有話筒放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、關(guān)鍵字存儲器、語音處理器和I/O控制器等電路單元，它能識別12路語音命令，使用前要預(yù)先輸入識別短語（時間不超過1.5秒），芯片將識別短語轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號存入專用存儲器中，使用時使用者發(fā)出的語音命令和芯片內(nèi)某一路存儲的識別短語一致時相應(yīng)的輸出端輸出高電平。APR9600是語音錄放電路，錄放時間為32~60秒，和外接振蕩電阻R21的大小有關(guān)。當(dāng)取40K時錄放時間約48秒。APR9600芯片將聲音信號以模擬量的方式存入專用的快閃存儲器FLASHROM中，由于采用了模擬/多電平存儲技術(shù)，可避免普通的數(shù)碼錄音電路A/D、D/A轉(zhuǎn)化過程因量化和壓縮而引起的失真，所以音質(zhì)很好。并且非揮發(fā)快閃存儲器不怕掉電，不會因?yàn)榈綦娛勾鎯Φ恼Z音丟失，錄入的信息可保存100年，芯片直接推動喇叭發(fā)聲輸出功率約125mW。APR9600具有非常靈活的控制方法，可以通過設(shè)置24、25、9腳的電平來實(shí)現(xiàn)并行直接存取和串行順序存取，這里接成并行四段，并行控制狀態(tài)時各段時間均相同，所以每段12秒。分別觸發(fā)M1~M4可以分別播出四段內(nèi)錄入的內(nèi)容。你只要將小問題作為語音識別電路的識別關(guān)鍵詞，答案作為語音錄放電路的錄音。這樣你只要提出不同的小問題，經(jīng)識別電路識別后相應(yīng)的輸出端通過接口電路觸發(fā)錄音電路發(fā)出正確答案的錄音。表中是筆者設(shè)計(jì)的問題和答案以供制作時參考。
使用方法：語音識別電路和語音錄放電路使用前都要預(yù)先錄制，使用時先按 住K1鍵，K1鍵是語音錄放電路的停止鍵按住K1使錄放電路不工作，可防止錄放電路對語音識別電路預(yù)錄關(guān)鍵詞時產(chǎn)生干擾。按一下K2鍵可以清除HL7003芯片內(nèi)原先所有的語音識別關(guān)鍵詞的記憶單元內(nèi)容并進(jìn)行第1路關(guān)鍵詞的錄入，此時LED1點(diǎn)亮，POA1端口跳變成高電平，立即對話筒說出識別關(guān)鍵詞，LED1閃爍一次，POA1端口變成低電平，再對話筒重復(fù)關(guān)鍵詞，LED2點(diǎn)亮，POA1再跳變成高電平，表示第1路錄入識別關(guān)鍵詞成功。按一下K6表示進(jìn)行下一路識別關(guān)鍵詞輸入……直至12路全部輸入完畢。接下來對語音錄放電路進(jìn)行錄制，將K3扳到錄音位置，此時K3－2接通話筒回路，K3－1使RE端接低電平置0，芯片進(jìn)入錄音狀態(tài)，這時將M1對地接通即聽到“嘀”的一聲表示可以進(jìn)行第一段的錄音，將MI對地?cái)嚅_時又聽到“嘀”的一聲表示錄音結(jié)束，用同樣的方法可以進(jìn)行其余三段的錄音。錄制完畢后將K3扳至放音位置，話筒回路斷開不工作，RE端通過電阻接高電平置1，芯片為放音模式，話筒回路只要接通電源就會消耗一定的電流，實(shí)測約0.3mA影響電池的壽命，所以加入一只雙刀開關(guān)可以避免電池?zé)o謂的消耗。按一下K4可以使識別電路進(jìn)入關(guān)閉模式，按一下K5可以使識別電路進(jìn)入識別模式，錄放電路在放音完畢后自動進(jìn)入關(guān)閉模式，電路在關(guān)閉模式時基本不耗電。
元件選擇：C10是記憶電容，HL7003芯片內(nèi)部采用的是揮發(fā)性存儲器，所以芯片斷電后所記憶的關(guān)鍵詞會丟失。C10中儲存的電能能維持芯片內(nèi)的記憶內(nèi)容數(shù)天不丟失，C10可以向鄭州東明電子商店郵購
制作要點(diǎn)：優(yōu)秀的電路只有放在合適的外殼里才真正具有實(shí)用性，筆者挑選了 一個市售的玩具塑料娃娃，玩具塑料娃娃的內(nèi)部空間很小，如果按照傳統(tǒng)辦法制作印刷電路板不但繁瑣而且還裝不進(jìn)玩具內(nèi)，所以筆者制作時采用“搭焊法”采用搭焊法制作電路時無需電路板方便、快速，而且制作完成后的電路體積小、重量輕特別適合在一些小型機(jī)殼內(nèi)加裝功能電路。搭焊法的要點(diǎn)是首先選擇元件時要選小型化元件，在滿足電路要求時電阻可用1/16W、電解電容選用超小型的，因?yàn)樵诩呻娐分車罱訒r空間有限，用體積較大的元件時比較困難，其次元件的引腳要足夠長，搭焊法是利用元件的引線來代替印刷電路板的，元件引腳太短就無法完成搭接，所以最好用新元件。還有要注意元件間的受力分布，采用搭焊法時可以以集成電路為核心，其余元件可以在核心元件四周搭接，語音電路屬于大規(guī)模COMS集成電路，靜電漏電會損壞集成電路所以一定要使用插座，只有在電路制作完成后再將芯片插到插座上。電路制作完成后裝入玩具內(nèi)部時應(yīng)用熱溶膠加以粘固。
電路特點(diǎn)：細(xì)心的讀者不難發(fā)現(xiàn)HL7003能夠識別12路語音命令，這里將HL7003的輸出端每三路并聯(lián)成一路，所以僅為四路，其實(shí)APR9600最多可分成并行八段，所以需要的話完全可以讓娃娃回答八個問題，并且還有四路語音命令空閑。筆者這樣設(shè)計(jì)的目的是一來簡化電路，第二提高識別電路的成功率，同一個人說同一句話時也會存在語速和語調(diào)的差異，有時會造成識別困難，所以在錄制同一語音命令時有意稍稍改變語速和語調(diào)，這樣可大大提高識別成功率。在識別狀態(tài)時，當(dāng)外界聲音信號大于一定幅度時芯片自動進(jìn)行識別，識別成功會輸出相應(yīng)的電平信號并且LED2會點(diǎn)亮，LED1在閃爍狀態(tài)時表示本次識別失敗，約3秒后LED1恢復(fù)成常亮狀態(tài)時表示此時可以繼續(xù)進(jìn)行語音識別。識別芯片的輸出為鎖存方式，當(dāng)識別成功后輸出端就一直保存輸出狀態(tài)，如果要繼續(xù)進(jìn)行識別就要再按一下K5識別按鍵，HL7003的PIT1~PIT4端口的輸入阻抗很高，很容易受到外界干擾，受到干擾時會延時十秒后自動進(jìn)入識別模式，所以連接開關(guān)時引線應(yīng)盡可能短，如果仍不能排除干擾可以將引線換成屏蔽線（屏蔽層接地）筆者利用芯片的這一特性設(shè)計(jì)了由R1、光電耦合器組成的連續(xù)識別電路，當(dāng)識別成功時，LED2引腳變成低電平，光電耦合器導(dǎo)通，由于芯片內(nèi)部響應(yīng)速度很快，所以光電耦合器實(shí)際處于微導(dǎo)通狀態(tài)，等效為PIT2端口受到一個干擾，延時十秒后會自動進(jìn)入識別模式。
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