畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)的語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　語(yǔ)言在人類的發(fā)展史中起到了至關(guān)重要的作用 ，它的作用并不亞于直立行走和工具的使用，怎樣能把人類的語(yǔ)言毫不差地記錄下來(lái)也是人們一直思的問(wèn)題 。傳統(tǒng)的磁帶語(yǔ)音錄放系統(tǒng)因其體積大 ，使用不便，在電子信息 處理的使用中受到許多限制。本文提出的體積小巧，功耗

2、低的數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)將完全可以替代它。</p><p>　　論文首先介紹了語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，然后通過(guò)分析比較選擇最佳設(shè)計(jì)方案，并完成整個(gè)系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)。本文利用單片機(jī)AT89C52控制ISD4004語(yǔ)音芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄制和播放。ISD4004語(yǔ)音芯片無(wú)須A/D轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲(chǔ)存，沒(méi)有轉(zhuǎn)換誤差。具有可多次重復(fù)錄放、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)的功能．使用時(shí)不需擴(kuò)充存儲(chǔ)器，所需外圍電路

3、簡(jiǎn)單。本文在簡(jiǎn)單分析ISD4004單片語(yǔ)音芯片工作原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)功能模塊各部分的連接及軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化語(yǔ)音的存儲(chǔ)和回放．通過(guò)外部設(shè)備的擴(kuò)展，可以提高產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89C52單片機(jī)，ISD4004，語(yǔ)音錄放，LM386</p><p>　　MICROCONTROLLER BASED VOICE STORAGE AND PLAYBACK SY

4、STEM </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Language has played a vital role in human history, which, not less than the significant of upright walking and the use of tools. However, it i

5、s a vital problem of how can human languages be recorded. Because of their bulky, inconvenient to use, traditional voice recording tape systems have many restrictions. In contrast, one digital audio storage and playback

6、system which is small in size, low power in consumption will completely replace it. To begin with, this article introduces the overal</p><p>　　KEY WORDS：AT89C52 Microcontroller, ISD4004, Voice recorders

7、, LM386</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　前　言5</b></p><p>　　第1章 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　§1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路6</p><p>　　§1.2 系統(tǒng)的功能的

8、要求6</p><p>　　§1.3 總體方案的選定6</p><p>　　第2章 硬件電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　§2.1 中央處理單元8</p><p>　　§2.1.1 單片機(jī)的選型8</p><p>　　§2.1.2 AT89C52功能及特點(diǎn)8</p

9、><p>　　§2.1.3 時(shí)鐘電路9</p><p>　　§2.1.4 復(fù)位電路9</p><p>　　§2.1.5 電源電路10</p><p>　　§2.1.6 單片機(jī)端口擴(kuò)展電路10</p><p>　　§2.2 ISD4004芯片介紹及單片機(jī)外圍接口電路

10、11</p><p>　　§2.2.1 ISD4004芯片介紹11</p><p>　　§2.2.2 ISD4004引腳功能介紹12</p><p>　　§2.2.3 ISD4004 SPI口（串行外設(shè)接口）工作協(xié)議分析14</p><p>　　§2.2.4 語(yǔ)音輸入電路15</p>

11、<p>　　§2.2.5 語(yǔ)音輸出電路16</p><p>　　§2.2.6 變壓電路17</p><p>　　§2.2.7 錄音電路及放音電路17</p><p>　　第3章 軟件電路設(shè)計(jì)20</p><p>　　§3.1 SPI口設(shè)計(jì)思想20</p><p

12、>　　§3.2 上電順序20</p><p>　　§3.3 程序工作思想及程序流程圖21</p><p>　　§3.4 子程序模塊22</p><p>　　§3.4.1 錄音子程序22</p><p>　　§3.4.2 放音子程序23</p><p>　

13、　§3.4.3 停止錄音子程序24</p><p><b>　　結(jié)　論26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　致　謝29</b></p><p><b>　　附　錄30</b><

14、/p><p><b>　　前　言</b></p><p>　　自動(dòng)控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域中有著及其廣泛的應(yīng)用，語(yǔ)音系統(tǒng)是控制系統(tǒng)中實(shí)用最多的控制類型之一。</p><p>　　隨著數(shù)字化信息處理、合成技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，各種語(yǔ)音合成芯片相應(yīng)產(chǎn)生，但對(duì)它的控制大都采用PC機(jī)或微控制器的方法。這些方法既需要硬件的支持，又需要軟件的指令

15、控制。本文采用了ISD公司的新產(chǎn)品ISD4004語(yǔ)音芯片，與普通的錄音/放芯片相比，ISD4004具有如下特點(diǎn)：首先是記錄聲音沒(méi)有長(zhǎng)度的限制，并且聲音記錄不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮。其次，快速閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)，無(wú)需電源可保存長(zhǎng)達(dá)100年，重復(fù)記錄10萬(wàn)次以上。此外，ISD4004具有記錄時(shí)間長(zhǎng)(可達(dá)16分鐘，本文采用的為8分鐘的ISD4004語(yǔ)音芯片)的優(yōu)點(diǎn)。最后，ISD4004開發(fā)應(yīng)用具有外圍電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)單片機(jī)AT89C52對(duì)其控

16、制，達(dá)到語(yǔ)音的錄入和放出．單片機(jī)AT89C52主要完成對(duì)ISD4004語(yǔ)音芯片的控制作用。本文通過(guò)在語(yǔ)音芯片的前端加一個(gè)前置放大電路來(lái)完成聲音信號(hào)的輸入，通過(guò)在輸出端加一個(gè)LM386的功率放大器來(lái)增強(qiáng)聲音輸出信號(hào)．ISD4004語(yǔ)音芯片是由美國(guó)ISD公司推出不久的新產(chǎn)品．</p><p>　　本設(shè)計(jì)可以有效的提高控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和控制精度，大大改善了語(yǔ)音采集的自動(dòng)化程度，并詳細(xì)講述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并給出了相關(guān)程序

17、流程。本設(shè)計(jì)應(yīng)用性比較強(qiáng)，可以應(yīng)用在語(yǔ)音監(jiān)控、電話遠(yuǎn)程播放、安防報(bào)警等。</p><p>　　本課題是研究基于單片機(jī)話音錄放控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在說(shuō)明書中，為了更詳細(xì)的介紹設(shè)計(jì)的過(guò)程，把文章共分了三章。主要內(nèi)容如下：</p><p>　　第一章主要說(shuō)論述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)的分析了設(shè)計(jì)的思路，實(shí)現(xiàn)的功能，以及總體的方塊圖。</p><p>　　第二章是硬件設(shè)計(jì)的內(nèi)

18、容，著重分析了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)、芯片的選型、參量的分析等，是整個(gè)設(shè)計(jì)的骨架。</p><p>　　第三章是軟件的設(shè)計(jì)，分別介紹了主程序、錄音子程序、放音子程序、停止子程序以及顯示子程序的設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)功能的靈魂。</p><p><b>　　系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路</b>&l

19、t;/p><p>　　在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，首先要進(jìn)行系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　　遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則。在本論文中，首先闡述清楚設(shè)計(jì)的總思路，從單片機(jī)控制入手，分別完成電路圖、程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)性要求。設(shè)計(jì)中采用ISD4004作為語(yǔ)音芯片，首先降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。記錄聲音沒(méi)有長(zhǎng)度的限制，并且聲音記錄不需要A/

20、D轉(zhuǎn)換和壓縮。其次，快速閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)，無(wú)需電源可保存長(zhǎng)達(dá)100年。</p><p>　　可靠性要求主要考慮的方面是語(yǔ)音的清晰度，在音頻處理部份用了LM386它是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　操作和維護(hù)要求：本系統(tǒng)控制電路和語(yǔ)音錄放電路分離，接線端口全部擴(kuò)展出來(lái)，方便拆接。功能實(shí)現(xiàn)主要是用按鍵實(shí)現(xiàn)

21、錄、放、停止，方便操作。</p><p><b>　　系統(tǒng)的功能的要求</b></p><p>　　利用單片機(jī)和數(shù)字語(yǔ)音電路進(jìn)行分段錄放控制。實(shí)現(xiàn)錄音和放音的功能</p><p>　　能顯示語(yǔ)音信號(hào)的相關(guān)信息，控制按鍵識(shí)別和功能選擇。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的存儲(chǔ)和回放。</p><p>&

22、lt;b>　　總體方案的選定</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)基本出發(fā)點(diǎn)就是利用現(xiàn)有工藝條件，采用微型計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，提高芯片工作效率，拓展其功能，滿足多方面的需求。因此總體設(shè)計(jì)方案圍繞優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)這個(gè)原則，盡量減少硬件電路的復(fù)雜程度，發(fā)揮單片機(jī)處理功能強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)工作的可靠性。系統(tǒng)主要包括單片機(jī)控制模塊，ISD4004模塊，放大電路模塊，音頻功放模塊，錄放鍵盤模塊和看門狗復(fù)位電路模塊

23、等六大部分。</p><p>　　單片機(jī)控制模塊把其它幾個(gè)模塊聯(lián)系在一起，ISD4004芯片電路模塊實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放，通過(guò)放大電路、音頻功放再現(xiàn)語(yǔ)音及錄入新的語(yǔ)音。錄放鍵盤留給用使用，方便的控制，LED顯示當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)。該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案如圖1-1 所示。</p><p>　　圖1-1 總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　硬件電路設(shè)計(jì)</b

24、></p><p><b>　　中央處理單元</b></p><p><b>　　單片機(jī)的選型</b></p><p>　　單片機(jī)以AT89C52單片機(jī)采用INTEL內(nèi)核[1]，結(jié)合ATMEL公司閃存技術(shù)制造，性能穩(wěn)定可靠，在程序不太復(fù)雜的情況下，無(wú)需擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，因此，對(duì)于追求可靠性、追求體積輕巧靈便的裝置而言顯

25、得尤為重要。特別對(duì)于語(yǔ)音這樣集成度比較高的設(shè)計(jì)更為需要。</p><p>　　AT89C52功能及特點(diǎn)</p><p>　　AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）[2]，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8

26、位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。圖2-1為AT89C52單片機(jī)的基本組成功能方塊圖[4]。</p><p>　　圖2-1 AT89C52功能框圖</p><p><b>　　時(shí)鐘電路</b></p><p>　　系統(tǒng)時(shí)鐘是一切微處理器、微控制器內(nèi)部電路工作的基礎(chǔ)。時(shí)鐘電路一般由晶體震蕩器、晶震

27、控制芯片和電容組成。時(shí)鐘電路應(yīng)用十分廣泛，如電腦的時(shí)鐘電路、電子表的時(shí)鐘電路以及MP3MP4的時(shí)鐘電路。它主要工作是產(chǎn)生象時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路[5]。任何工作都按時(shí)間順序。用于產(chǎn)生這個(gè)時(shí)間的電路就是時(shí)鐘電路,如圖2-2。</p><p>　　圖2-2 AT89C52的時(shí)鐘電路</p><p><b>　　復(fù)位電路</b></p><p>　　

28、為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V[6]。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。 圖2-3是該系統(tǒng)的復(fù)位電路原理圖，如圖2-3。 </p><p&g

29、t;　　圖2-3 復(fù)位電路及電源指示燈原理圖</p><p><b>　　電源電路</b></p><p>　　系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)也是系統(tǒng)好壞的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，由于本系統(tǒng)的芯片大都采用5V USB電源供電，為了得到穩(wěn)定的直流電壓信號(hào)，本著經(jīng)濟(jì)、耐用考慮，本系統(tǒng)供電時(shí)采用經(jīng)三端穩(wěn)壓器件W7805輸出+5V電壓，電容用來(lái)減小輸出脈動(dòng)電壓，如圖2-4所示[7]。</p>

30、;<p>　　圖2-4 電源電路原理圖</p><p><b>　　單片機(jī)端口擴(kuò)展電路</b></p><p>　　此部分電路由四排8針的單列直插排針組成，主要用于單片機(jī)的端口復(fù)用，使用時(shí)只需借助杜邦線跳線即可，既方便又靈活，如圖2-5[8]。</p><p>　　圖2-5 單片機(jī)端口擴(kuò)展原理圖</p><p&

31、gt;　　ISD4004芯片介紹及單片機(jī)外圍接口電路</p><p>　　ISD4004芯片介紹</p><p>　　ISD公司多電位直接模擬量存儲(chǔ)的專利技術(shù)成功地將模擬語(yǔ)音數(shù)據(jù)直接寫入芯片內(nèi)存儲(chǔ)單元中，不需要經(jīng)過(guò)A/D或D/A轉(zhuǎn)換即可真實(shí)地、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)。ISD4004語(yǔ)音芯片采用C140S技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器、防混疊濾波器、平滑濾波器、自動(dòng)靜噪音頻功率放大器及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)

32、陣列等。因此只需要很少的外圍器件就可構(gòu)成一個(gè)完整的聲音錄放系統(tǒng)。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作由微擰制器控制，操作命令通過(guò)串行通信接口SPI送入。采樣頻率可為4.0HZ、5.31HZ、6.4HZ、8.0HZ，頻率越低，錄放的時(shí)間越長(zhǎng)，而音質(zhì)則有所下降。片內(nèi)信息存于內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器中，可在斷電情況下保存100年，反復(fù)錄音10萬(wàn)次。器件工作電壓3V，工作電流25-39mA，單片錄放語(yǔ)音時(shí)間8-16min[9]。</p><p>

33、　　ISD4004的特性：</p><p>　　單片8至16分鐘語(yǔ)音錄放</p><p><b>　　內(nèi)置微控制器</b></p><p><b>　　3V單電源工作</b></p><p><b>　　多段信息處理</b></p><p>　　工作電流

34、25—30mA，維持電流l</p><p>　　不耗電信息保持100年(典型值)</p><p>　　高質(zhì)量、自然的語(yǔ)音還原技術(shù)</p><p>　　10萬(wàn)次錄音周期(典型值)</p><p><b>　　自動(dòng)靜噪功能</b></p><p>　　片內(nèi)免調(diào)整時(shí)鐘，可選用外部時(shí)鐘</p>

35、<p>　　從圖2-6中可知，它主要有6大部分組成：</p><p>　　信號(hào)輸入部分——音頻信號(hào)放大器和五極點(diǎn)抗混疊濾波器；</p><p>　　信號(hào)輸出部分——五極點(diǎn)平滑濾波器和自動(dòng)靜噪處理；</p><p>　　存儲(chǔ)部——非易失性多電平模擬存儲(chǔ)陣列；</p><p>　　采樣時(shí)鐘部分一內(nèi)部時(shí)鐘振蕩 器和調(diào)節(jié)器；</p

36、><p>　　SPI——錄、放、快進(jìn)等操作的SPI接口；</p><p><b>　　電源接口部分。</b></p><p>　　圖2-6 ISD4004原理圖</p><p>　　ISD4004引腳功能介紹</p><p>　　電源(VCCA,VCCD)：為使噪聲最小,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的

37、電源總線,并且分別引到外封裝的不同管腳上,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線,盡可能在靠近供電端處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。</p><p>　　地線(VSSA,VSSD)：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。</p><p>　　同相模擬輸入(ANAIN+)：這是錄音信號(hào)的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。單端輸入時(shí),信號(hào)由耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值32mV,耦合電容和

38、本端的3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動(dòng)時(shí),信號(hào)最大幅度為峰峰值16mV，為ISD33000系列相同。</p><p>　　反相模擬輸入(AN AIN-)：差分驅(qū)動(dòng)時(shí),這是錄音信號(hào)的反相輸入端。信號(hào)通過(guò)耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值16mV[10]。</p><p>　　音頻輸出(AUD OUT)：提供音頻輸出,可驅(qū)動(dòng)5KΩ的負(fù)載。</p><p&

39、gt;　　片選(SS)：此端為低,即向該ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。</p><p>　　串行輸入(MOSI)：此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端,供ISD輸入。</p><p>　　串行輸出(MISO)：ISD的串行輸出端。ISD 未選中時(shí),本端呈高阻態(tài)。</p><p>　　串行時(shí)鐘(SCLK)：ISD

40、的時(shí)鐘輸入端,由主控制器產(chǎn)生,用于同步MOSI和MISO的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在SCLK上升沿鎖存到ISD,在下降沿移出ISD。</p><p>　　中斷(/INT)：本端為漏極開路輸出。ISD在任何操作(包括快進(jìn))中檢測(cè)到EOM 或OVF時(shí),本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個(gè)SPI周期開始時(shí)清除。中斷狀態(tài)也可用RINT指令讀取。OVF標(biāo)志——指示ISD的錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的未尾。EOM標(biāo)志——只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的

41、EOM標(biāo)志時(shí),此狀態(tài)位才置1。</p><p>　　行地址時(shí)鐘(RAC)：漏極開路輸出。每個(gè)RAC周期表示ISD存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行(ISD4004系列中的存貯器共2400行)。該信號(hào)175ms保持高電平,低電平為25ms?？爝M(jìn)模式下,RAC的218.75μs是高電平,31.25μs為低電平。該端可用于存儲(chǔ)管理技術(shù)[11]。</p><p>　　外部時(shí)鐘(XCLK)：本端內(nèi)部有下拉元件。

42、芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校,誤差在 +1%內(nèi)。商業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi), 頻率變化在+2.25%內(nèi)。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi),頻率變化在-6/+4%內(nèi),此時(shí)建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度,可從本端輸入外部時(shí)鐘(如前表所列)。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定,故上述推薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時(shí)鐘的占空比無(wú)關(guān)緊要,因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接地時(shí)鐘時(shí),此端必須接地。</p><p>　　

43、自動(dòng)靜噪(AMCAP)：當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí),自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰弱,這樣有助于養(yǎng)活無(wú)信號(hào)(靜音)時(shí)的噪聲。通常本端對(duì)地接1mF的電容,構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測(cè)電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較,決定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號(hào)時(shí),自動(dòng)靜噪電路不衰減,靜音時(shí)衰減6dB。1mF 的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。本端接VCCA 則禁止自動(dòng)靜噪。</p><p>　

44、　圖2-7 ISD4004引腳圖</p><p>　　ISD4004 SPI口（串行外設(shè)接口）工作協(xié)議分析</p><p>　　ISD4004工作于SPI串行接口。SPI協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,協(xié)議假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿動(dòng)作,因此對(duì)ISD4004而言,在時(shí)鐘止升沿鎖存MOSI引腳的數(shù)據(jù),在下降沿將數(shù)據(jù)送至MISO引腳。協(xié)議的具體內(nèi)容為[12]：　&l

45、t;/p><p>　　所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于SS 下降沿?！?lt;/p><p>　　SS 在傳輸期間必須保持為低電平,在兩條指令之間則保持為高電平?！?lt;/p><p>　　數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿移入,在下降沿移出。　</p><p>　　SS 變低,輸入指令和地址后,ISD 才能開始錄放操作?！?lt;/p><p>　　指令格式是(8

46、 位控制碼)加(16 位地址碼)?！?lt;/p><p>　　ISD 的任何操作(含快進(jìn))如果遇到EOM 或OVF,則產(chǎn)生一個(gè)中斷,該中斷狀態(tài)在下一個(gè)SPI周期開始時(shí)被清除?！?lt;/p><p>　　使用"讀"指令使中斷狀態(tài)位移出ISD的MISO引腳時(shí),控制及地址數(shù)據(jù)也應(yīng)同步從MOSI端移入。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。當(dāng)然,也允許在一個(gè)SPI周期里,同

47、時(shí)執(zhí)行讀狀態(tài)和開始新的操作(即新移入的數(shù)據(jù)與器件當(dāng)前的操作可以不兼容)。</p><p>　　所有操作在運(yùn)行位(RUN)置1時(shí)開始,置0時(shí)結(jié)束。　</p><p>　　所有指令都在SS端上升沿開始執(zhí)行。 </p><p>　　表2-1 ISD4004功能控制表</p><p><b>　　×</b></p

48、><p><b>　　語(yǔ)音輸入電路</b></p><p>　　ISD4004的輸入端接的是一個(gè)模擬輸入信號(hào)，通過(guò)一個(gè)駐極話筒的連接，從而達(dá)到錄制聲音的目的[13]，電路圖如圖2-8。</p><p>　　圖2-8 語(yǔ)音輸入電路原理圖</p><p>　　駐極體電容話筒(簡(jiǎn)稱E伽)，是一種寬頻高靈敏的話音傳感器，體積小，價(jià)

49、格低。駐極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜。它是一片極薄的塑料膜，當(dāng)遇到聲波振動(dòng)時(shí)，引起電容兩端的電場(chǎng)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。使用雙話筒語(yǔ)音輸入可以抵消背景噪聲，兩話筒同用隔音材料填充，錄音時(shí)只將裝有EMC的任一面朝向人錄音即可。該話筒靈敏度典型值為(-66)-56dB或5--15Mv/Pa，頻率響應(yīng)典型值為59HZ-21HZ，輸出阻抗典型值小于2K，工作電壓為1.5v-12

50、v。</p><p><b>　　語(yǔ)音輸出電路</b></p><p>　　LW386是一種集成音頻功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)。盡管LM386的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作(如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕)都會(huì)帶來(lái)的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會(huì)產(chǎn)生噪聲。ISD4004的

51、輸出端接一個(gè)LM386的功率放大器增強(qiáng)聲音輸出信號(hào)[14]。</p><p>　　圖2-9 語(yǔ)音輸出功率放大原理圖</p><p><b>　　變壓電路</b></p><p>　　由于ISD4004的工作電壓為3伏，而單片機(jī)所需要供電電壓為5伏，因此需要采用變壓電路得到3伏的電壓供ISD4004使用，如圖2-10。</p>&l

52、t;p>　　AMS1117是一個(gè)低漏失電壓調(diào)整器，它的穩(wěn)壓調(diào)整管是一個(gè)PNP驅(qū)動(dòng)的NPN管組成，漏失電壓：VDROP=VBE+VSAT。為確保穩(wěn)定性，輸出要連接一個(gè)至少22uf鉭電容，通常線性調(diào)整器穩(wěn)定性隨著輸出電流增加而降低。</p><p>　　圖2-10 變壓電壓原理圖</p><p><b>　　錄音電路及放音電路</b></p><

53、p><b>　　錄音工作原理：</b></p><p>　　ISD器件采用錄音時(shí)間為8分鐘的ISD4004—8器件，以單片機(jī)AT89c52為微控制器，外接語(yǔ)音段錄放控制鍵盤和LED顯示器，外部存儲(chǔ)器24C02用于保存各語(yǔ)音段首地址及總語(yǔ)音段數(shù)，為了改善語(yǔ)音量，要提高輸入端信噪比，因此在ISD語(yǔ)音輸入端采用放大電路單端輸入[15]。</p><p>　　AT89C

54、52是主控制器，當(dāng)功能鍵處于高電平時(shí)．啟動(dòng)錄音/放音按鍵通過(guò)話筒將語(yǔ)音存儲(chǔ)在ISD4004語(yǔ)音芯片中，地址存儲(chǔ)在24C02中，如圖2-11。</p><p>　　圖2-11 錄音電路原理圖</p><p><b>　　放音電路工作原理：</b></p><p>　　圖2-12 放音電路原理圖</p><p>　　本文的

55、控制部分主要由單片機(jī)89C52構(gòu)成，包含必要的按鍵電路、復(fù)位電路和看門狗電路等外圍電路，放音部分主要由ISD4004構(gòu)成。</p><p>　　AT89C52和ISD4004之間的連接較少，單片機(jī)的P1.0-P1.3的引腳接按鍵，控制工作過(guò)程中的放音與否和放音的內(nèi)容。P1.6接ISD4004的片選引腳/ss，以便與AT89C52進(jìn)行SPI通信時(shí)控制選通ISD4004芯片。P1.7接ISD4004的串行輸入引腳MO

56、SI，從該引腳給出錄音和放音的起始地址。P3.2接ISD4004的串行時(shí)鐘引腳SCLK。P3.3接ISD4004的中斷信號(hào)/INT，做放音結(jié)束的觸發(fā)信號(hào)。對(duì)于ISD4004芯片所需要的連接還有音頻信號(hào)輸出引腳AUDOUT，該引腳通過(guò)一個(gè)濾波電容與揚(yáng)聲器連接。AMCAP為自動(dòng)靜音端，使用時(shí)通過(guò)一個(gè)電容接地。</p><p><b>　　軟件電路設(shè)計(jì)</b></p><p&g

57、t;<b>　　SPI口設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　外圍模擬元件正常連接后，對(duì)芯片內(nèi)部信息進(jìn)行分段管理的操作。從上面的分析可知，只要給語(yǔ)音芯片的MOSI弓[腳輸入8位控制命令就可使ISD芯片從當(dāng)前地址執(zhí)行相應(yīng)的錄放操作；同樣使用8位的讀指令，就能在串行輸出MlSO引腳獲得VOF和EOM信息。在時(shí)鐘輸入SCLK引腳端輸入8個(gè)串行時(shí)鐘就能保證5位指令的輸入和芯片內(nèi)部8位信息的輸出。但是

58、，MOSI、MISO、SCLK、Ss的各引腳，必須滿足sP的時(shí)序關(guān)系[15]。</p><p>　　由前面的分析和硬件原理圖可看到，在整個(gè)系統(tǒng)中，要多次實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄音、放音功能，這些功能的實(shí)現(xiàn)是靠單片機(jī)89C52與ISD4004之問(wèn)的通訊來(lái)完成的。其軟件部分主要涉及啟動(dòng)錄音和停止錄音、啟動(dòng)放音和停止放音、檢測(cè)EOM和OV F信號(hào)的外部中斷0等子程序模塊。主程序主要完成初始化、LED顯示語(yǔ)音段數(shù)、掃描鍵盤識(shí)別按鍵功

59、能，選擇不同按鍵調(diào)用相應(yīng)子程序可完成重新錄音、循環(huán)順序放音、隨機(jī)組合放音、放音暫停等功能。錄音時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器并清0內(nèi)部計(jì)數(shù)器，由ISD4004地址時(shí)鐘信號(hào)RAC觸發(fā)定時(shí)器計(jì)數(shù)，停止錄音時(shí)讀計(jì)數(shù)器結(jié)果即為語(yǔ)音段長(zhǎng)度，從而可以記錄各語(yǔ)音段首、尾地址。定時(shí)器工作在方式0計(jì)數(shù)狀態(tài)，不需產(chǎn)生中斷。錄音過(guò)程中若產(chǎn)生OVF中斷，則停止錄音，另外此信號(hào)還可用于級(jí)聯(lián)。放音過(guò)程中遇到EOM標(biāo)志，ISD4004產(chǎn)生中斷，再有單片機(jī)發(fā)送STOP命令停止

60、放音作。</p><p><b>　　上電順序</b></p><p>　　器件延時(shí)(81dtz采樣時(shí)，約為25毫秒)后TPUD才能開始操作。因此，用戶發(fā)完上電指令后，必須等待。TPUD才能發(fā)出一條操作指令。</p><p>　　一、從00從處發(fā)音，應(yīng)遵循如下時(shí)序。</p><p>　　發(fā)POWERUP命令。</p

61、><p>　　等待TPUD(上電延時(shí))。</p><p>　　發(fā)地址值為00的SETPLAY命令。</p><p>　　發(fā)PLAY命令。器件會(huì)從此00地址開始放音，當(dāng)出現(xiàn)EOM時(shí)，立即中斷，停止放音。</p><p>　　二、從00處錄音，則按以下時(shí)序。</p><p>　　發(fā)POWER lIP命令。</p>

62、<p>　　等待TPUD(上電延時(shí))。</p><p>　　發(fā)POWER UP命令。</p><p><b>　　等待2倍TPUD。</b></p><p>　　發(fā)地址值為00的SETRPC命令。</p><p>　　發(fā)REC命令。器件便從00地址開始錄音，一直到出現(xiàn)OVF(存貯器末尾)時(shí)。錄音停止。<

63、/p><p>　　程序工作思想及程序流程圖</p><p>　　電路上電后，程序首先完成程序的初始化，隨后查詢按鍵狀態(tài)，進(jìn)入系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)．如果有按鍵按下，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行按鍵指向的工作程序。按鍵包括放音鍵，程序?qū)⑹紫扰袛嗍侨ミ€是回，并點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈。自動(dòng)讀出第一段的放音內(nèi)容．如果不是首次按下，程序則首先判斷當(dāng)前位置，并以該位置為依據(jù)獲得存放該站放音內(nèi)容的首地址。調(diào)用放音子程序，讀入前面獲得的本次放

64、音內(nèi)容首地址，開始放音。每一句放音完畢后，ISD400的中斷引腳會(huì)自動(dòng)送一次中斷，在中斷子程序中會(huì)有一個(gè)計(jì)數(shù)器記錄中斷次數(shù)，從而判斷何時(shí)一段錄音結(jié)束，地址加一并刷新顯示．加一鍵按下后則使程序放音內(nèi)容轉(zhuǎn)向下一站，減一鍵則使程序放音內(nèi)容轉(zhuǎn)向上錄音內(nèi)容。流程圖如圖3-1所示。</p><p><b>　　子程序模塊</b></p><p><b>　　錄音子程序&

65、lt;/b></p><p>　　程序流程如圖3-1 3-2，上電然后按鍵查詢?nèi)缓筮M(jìn)入錄音模塊運(yùn)行。void rec(unsigned int addrs){</p><p>　　cmdSend(0x0000,0x20);//發(fā)POWER UP命令;delay100ms();//等待TPUD(上電延時(shí));cmdSend(0x0000,0x20);//發(fā)POWE

66、R UP命令cmdSend(addrs,0xa0);//發(fā)地址值為00的SETREC命令;cmdSend(0x0000,0xb0);//發(fā)REC命令。}</p><p>　　圖3-1 程序流程原理圖</p><p>　　圖3-2 錄音子程序流程原理圖</p><p><b>　　放音子程序</b></p><

67、p>　　放音部份原理如圖3-3。void play(unsigned int addrs){cmdSend(0x0000,0x20);//Power updelay100ms();//上電延時(shí)cmdSend(addrs,0xe0);//發(fā)地址值為addr的Setplay命令cmdSend(0x0000,0xf0);//發(fā)Play命令}</p><p>　　圖3-3 放音

68、程序原理圖</p><p><b>　　停止錄音子程序</b></p><p>　　void stop(void){cmdSend(0x0000,0x30);}</p><p>　　void delay(uchar k){unsigned char a,b;for(a = k;a>0;a--)for(b = 1;b;

69、b++);}</p><p>　　ISD發(fā)送SETPLA指令(1AB置0時(shí))進(jìn)行錄放操作從當(dāng)前地址A15-A0開始，為了能連貫地錄放到后續(xù)的存儲(chǔ)空間，在操作到達(dá)該行末之前。應(yīng)發(fā)出第二個(gè)SPI指令(PLA REc指令)將lAB置I．否則器件在同一地址上反復(fù)循環(huán)，ISD語(yǔ)音段尾的E伽標(biāo)志不是在檢測(cè)到語(yǔ)音結(jié)束時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生的，是在單片機(jī)發(fā)送STOP命令停止錄音后，在語(yǔ)音段尾產(chǎn)生的：同時(shí)ISD器件在放音時(shí)遇到E伽標(biāo)志也不會(huì)

70、自動(dòng)停止播放，必須檢測(cè)到中斷后在中斷服務(wù)子程序中用軟件停止播放。</p><p>　　ISD器件的音頻信號(hào)輸出功率很小，需要加音頻功放如LM386或TD,娩003驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器：同時(shí)ISD輸出的信號(hào)直流分量若直接加在LM386上，會(huì)使它處于飽和狀態(tài)，無(wú)聲音輸出，需要通過(guò)耦合電容割斷直流。</p><p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>

71、　　本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)AT89C52作為控制器，并在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了所設(shè)計(jì)的功能。</p><p>　　在傳統(tǒng)的語(yǔ)音錄敖過(guò)程中，語(yǔ)音信號(hào)要經(jīng)過(guò)設(shè)備豹接受后再轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)，遙過(guò)前置放大器把語(yǔ)音信號(hào)放大，通過(guò)帶通濾波之后。去掉多余的干擾，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，控制器對(duì)其進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。之后再由D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，達(dá)到放音的目的。使用這種方法既復(fù)雜又容易使聲音失真。所以，本文介紹了一種單片語(yǔ)音處理芯片ISD4

72、004。通過(guò)對(duì)ISD4004語(yǔ)音芯片的簡(jiǎn)單介紹，熟悉了ISD4004的基本應(yīng)用。通過(guò)對(duì)基于單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音的錄入和播放。并闡述了系統(tǒng)工作各部件的性能特性，基于微處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了錄音和放音。此系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，成本低，語(yǔ)音器件抗干擾性強(qiáng)，應(yīng)用效果良好。</p><p>　　本課題的重點(diǎn)、難點(diǎn)是：</p><p>　　初步接觸語(yǔ)音芯片，對(duì)它的使用過(guò)程中各個(gè)繼存器的操作不是很熟悉；

73、</p><p>　　在放音電路的，語(yǔ)音擴(kuò)大，抗干擾分析過(guò)程要熟悉；</p><p>　　考究調(diào)整電路的實(shí)現(xiàn)，程序的穩(wěn)定性。</p><p>　　通過(guò)此次設(shè)計(jì)掌握了一些常用的基本理論知識(shí)，更深入的掌握單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用和PC編程控制。為以后從事單片機(jī)軟硬件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、PC軟件開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)，樹立獨(dú)立從事產(chǎn)品研發(fā)的信心，并在這種能力上得到了比較充分的鍛煉。&l

74、t;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王福瑞. 單片微機(jī)測(cè)控技術(shù)大全[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999：94-108</p><p>　　侯自林. 過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：207-232 </p><p>　　王振紅，李洋，郝承祥. ISD40

75、04語(yǔ)音芯片的工作原理及其在智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[期刊論文]-電子器件，2002(01)</p><p>　　羅忠，冉全. 串行EEPROM24CXX在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)[期刊論文]-培訓(xùn)與研究-湖北教育學(xué)院學(xué)報(bào)，1999(05)</p><p>　　寧敏東，李天超. LM317用于集成穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法，1995(05) </p><p>　　張俊謨. 單片機(jī)

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77、t;　　[10]黃智偉. 基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真與分析. 北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[11]張立科. 單片機(jī)典型外圍器件及應(yīng)用舉例. 北京：人民郵電出版社，2006</p><p>　　[12]周興華. 手把手教你學(xué)單片機(jī). 北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[13]李晶皎. 嵌入式語(yǔ)音技術(shù)

78、及凌陽(yáng)16位單片機(jī)應(yīng)用. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[14]黃濤，胡賓. 基于SPCE061A單片機(jī)的非特定人語(yǔ)音識(shí)別設(shè)計(jì)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2006</p><p>　　[15]王和順，黃惟公，鄧成中. 基于 SPCE061A 的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的研究[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2004</p><p>　　[16]L Will

79、iams, Embedded Internet Design, McGraw hill. July 2002:254-262</p><p>　　[17]Dreamtech Software Team, Programming for Embedded Systems-Cracking the Code, Hungry Minds, April 2002:145-147</p><p>　

80、　[18]畢滿清. 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995</p><p>　　[19]彭介華. 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京：高等教育出版社，1997</p><p>　　[20]邊春遠(yuǎn). MCS-51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)使用子程序. 北京：人民郵電出版社，2005.9</p><p><b>　　致　謝</b></p>

81、;<p>　　非常感謝xx老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她給了我耐心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，她放棄了自己的休息時(shí)間，她的這種無(wú)私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她表示我誠(chéng)摯的謝意。同時(shí)，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來(lái)給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方

82、面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來(lái)越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！</p><p><b>　　附　錄 </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)總電路圖</b></p><p><b>　　源程序</b></p><p>　　#include&

83、lt;iom16v.h>#include<macros.h>#define uchar unsigned char#define DDR_SPI DDRB#define DD_MOSI 5#define DD_SCK 7#define DD_SS 4</p><p>　　//延時(shí)100ms子程序void delay100ms(){unsigned char i,j;fo

84、r(j = 0;j<316;j++)for(i = 0;i<316;i++);//1MHz的晶振}</p><p>　　//初始化SPIvoid SPI_MasterInit(){DDR_SPI = (1<<DD_MOSI)|(1<<DD_SCK)|(1<<DD_SS); //設(shè)置MOSI,SCK,SS為OUTP

85、UT,其它為INPUTSPCR = (1<<SPE)|(1<<MSTR)|(1<<SPR0)|BIT(SPR1)|BIT(DORD); //SPI使能,主機(jī)方式,設(shè)置SCK為fosc/128,上升沿,LSB First}</p><p>　　//數(shù)據(jù)傳送函數(shù)void SpiTransmit(unsigned char data){SPDR

86、 = (unsigned char)data;while(!(SPSR&(1<<SPIF)));//Wait for transmission finish}</p><p>　　//cmdSendvoid cmdSend(unsigned int Addr,unsigned char cmd){PORTB = PORTB&(~(1<<DD_SS));//變低

87、SSNOP();//為保證那個(gè)500nsSpiTransmit(Addr); //傳地址低位SpiTransmit(Addr>>8); //傳地址高字節(jié)SpiTransmit(cmd); //傳命令PORTB = PORTB|(1<<DD_SS); //變高SSNOP();//為保證那個(gè)500ns }</p><p&g

88、t;　　//放音函數(shù)void play(unsigned int addrs){cmdSend(0x0000,0x20);//Power updelay100ms();//上電延時(shí)cmdSend(addrs,0xe0); //發(fā)地址值為addr的Setplay命令cmdSend(0x0000,0xf0);//發(fā)Play命令}</p><p>　　//錄音函數(shù)void rec

89、(unsigned int addrs){cmdSend(0x0000,0x20);//發(fā)POWER UP命令;delay100ms();//等待TPUD(上電延時(shí));cmdSend(0x0000,0x20);//發(fā)POWER UP命令cmdSend(addrs,0xa0);//發(fā)地址值為00的SETREC命令;cmdSend(0x0000,0xb0);//發(fā)REC命令。}</p>

90、<p>　　//停止當(dāng)前操作函數(shù)void stop(void){cmdSend(0x0000,0x30);}void delay(uchar k){unsigned char a,b;for(a = k;a>0;a--)for(b = 1;b;b++);}void main(){</p><p>　　unsigned int j = 0;DDRA = 0x

91、ff;PORTB = PORTB|(1<<DD_SS);//變高SS// PORTB &= ~BIT(DD_MOSI);//這個(gè)沒(méi)用的?控制不了---在SPI下?SPI_MasterInit();delay(255);rec(0);PORTA = 0xff;//開始錄音,燈亮for(;j<100;j++){delay(255);}stop();de

92、lay(255);PORTA = 0x00;//停止錄音,燈滅play(0); }</p><p><b>　　英文翻譯</b></p><p>　　Improved speech recognition method</p

93、><p>　　for intelligent robot</p><p>　　Overview of speech recognition</p><p>　　Speech recognition has received more and more attention recently due to the important theoretical meaning

94、and practical value [5 ]. Up to now, most speech recognition is based on conventional linear system theory, such as Hidden Markov Model (HMM) and Dynamic Time Warping(DTW) . With the deep study of speech recognition, it

95、is found that speech signal is a complex nonlinear process. If the study of speech recognition wants to break through, nonlinear</p><p>　　-system theory method must be introduced to it. Recently, with the de

96、velopmentof nonlinea-system theories such as artificial neural networks(ANN) , chaos and fractal, it is possible to apply these theories to speech recognition. Therefore, the study of this paper is based on ANN and chaos

97、 and fractal theories are introduced to process speech recognition.</p><p>　　Speech recognition is divided into two ways that are speaker dependent and speaker independent. Speaker dependent refers to the pr

98、onunciation model trained by a single person, the identification rate of the training person?sorders is high, while others’orders is in low identification rate or can’t be recognized. Speaker independent refers to the pr

99、onunciation model trained by persons of different age, sex and region, it can identify a group of persons’orders. Generally, speaker independent syste</p><p>　　Speech recognition can be viewed as a pattern r

100、ecognition task, which includes training and recognition.Generally, speech signal can be viewed as a time sequence and characterized by the powerful hidden Markov model (HMM). Through the feature extraction, the speech s

101、ignal is transferred into feature vectors and act asobservations. In the training procedure, these observationswill feed to estimate the model parameters of HMM. These parameters include probability density function for

102、the observati</p><p>　　Fig. 1　Block diagram of speech recognition system</p><p>　　Theory andmethod</p><p>　　Extraction of speaker independent features from the speech signal is the

103、fundamental problem of speaker recognition system. The standard methodology for solving this problem uses Linear Predictive Cepstral Coefficients (LPCC) and Mel-Frequency Cepstral Co-efficient (MFCC). Both these methods

104、are linear procedures based on the assumption that speaker features have properties caused by the vocal tract resonances. These features form the basic spectral structure of the speech signal. However, the n</p>&

105、lt;p>　　This paper investigates and implements speaker identification system using both traditional LPCC and non-linear multiscaled fractal dimension feature extraction.</p><p>　　L inear Predictive Cepstra

106、l Coefficients</p><p>　　Linear prediction coefficient (LPC) is a parameter setwhich is obtained when we do linear prediction analysis of speech. It is about some correlation characteristics between adjacent

107、speech samples. Linear prediction analysis is based on the following basic concepts. That is, a speech sample can be estimated approximately by the linear combination of some past speech samples. According to the minimal

108、 square sum principle of difference between real speech sample in certain analysis frame short-ti</p><p>　　LPC coefficient can be used to estimate speech signal cepstrum. This is a special processing method

109、in analysis of speech signal short-time cepstrum. System function of channelmodel is obtained by linear prediction analysis as follow.</p><p>　　Where p represents linear prediction order, ak,(k=1,2,…,p) repr

110、esent sprediction coefficient, Impulse response is represented by h(n). Suppose cepstrum of h(n) is represented by ,then (1) can be expanded as (2).</p><p>　　The cepstrum coefficient calculated in the way of

111、 (5) is called LPCC, n represents LPCC order.</p><p>　　When we extract LPCC parameter before, we should carry on speech signal pre-emphasis, framing processing, windowingprocessing and endpoints detection e

112、tc. , so the endpoint detection of Chinese command word“Forward”is shown in Fig.2, next, the speech waveform ofChinese command word“Forward”and LPCC parameter waveform after Endpoint detection is shown in Fig. 3.</p&g