基于單片機模塊、LD3320語音識別模塊和雙自由度云臺模塊，設計了一種具備非特定人語音識別能力的智能語音控制系統(tǒng)—智能地球儀。該地球儀通過智能識別用戶給出任一國家名稱的命令驅動云臺轉動使地球儀上的目標國家正對用戶，同時點亮代表該國家首都的LED燈，并播 放該國家的概況信息。此地球儀可應用于地理教學中，是一種性能可靠、功能強大、趣味性強的教學模具。

　　語音芯片LD3320 芯片是一款基于非特定人語音識別技術的聲控芯片， 可以實現(xiàn)語音識別及MP3 播放功能。為了能使芯片正常工作，共有42 個引腳需要配置，而單獨使用AT89S52 單片機無法直接完成對該芯片的配置。雖然采用擴展I/O 口的做法也能實現(xiàn)， 但是為了使整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠地工作， 本文選用單片機STC10L08XE 作為系統(tǒng)的協(xié)MCU 來完成對LD3320 語音模塊的控制。

　　云臺轉動電路

　　雙自由度云臺有4 個控制轉動方向的端口， 分別是水平左轉、水平右轉、上升、下降， 需要24 V 的交流電來驅動， 而語音識別結果的二進制序列經(jīng)過解碼后由單片機AT89S52 的I/O 口輸出， 其端口電平是0 ~5 V 的直流。為了能使單片機根據(jù)語音識別結果驅動云臺轉動，在AT89S52 和云臺之間放置一個電流放大器件ULN2003 。ULN2003 是大電流、高耐壓達林頓陣列， 包括7 個達林頓管， 在5 V 的工作電壓下， 能夠與TTL 和CMOS 電路直接相連， 這樣就可以直接處理原來需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。將控制云臺轉動方向的4 個端口D_Right 、D_Left 、D_Up 、D_Down 分別與繼電器K1、K2、K3、K4 相連， 單片機AT89S52 根據(jù)解碼后的語音識別結果控制繼電器的斷開和閉合， 從而控制云臺轉動的方向和角度。云臺轉動電路圖如圖所示。

　　語音識別播放電路

　　語音識別播放電路主要由語音芯片LD3320、STC10L08XE 單片機及其他外圍電路構成。語音芯片LD3320 內(nèi)部固化有完整的非特定人語音識別特征庫和高效的非特定人語音識別搜索引擎模塊， 不需要事先訓練和錄音。只需要單片機把候選識別語句的拼音串傳入芯片內(nèi)部， 通過芯片內(nèi)部的DSP 算法， 找出最佳識別結果。同時此芯片還支持MP3 播放功能， 此時需要外接Flash 芯片， 用來存儲播放的聲音素材等數(shù)據(jù)。STC10L08XE 單片機讀取串行存儲芯片的MP3 數(shù)據(jù)， 依次送入LD3320 芯片內(nèi)部就可以從芯片的相應引腳輸出聲音。STC10L08XE 單片機與語音芯片LD3320 之間采用并行的通信方式， 故在硬件上需要使用8 根數(shù)據(jù)線和4 個控制信號將語音芯片與單片機并行連接。

　　復位電路

　　為了保證智能地球儀在每次上電啟動或復位操作后具有唯一確定的位置， 故需要為其設定起始轉動位置。當云臺轉到初始位置時， 就給單片機AT89S52 發(fā)送一個判斷信號， 表示復位完成， 可以開始語音識別。本設計中利用光電開關完成這一信號的給定。光電開關利用被檢測物體對光束的遮擋或反射檢測物體的有無， 一般包括發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分由發(fā)光管輻射出光脈沖， 接收部分為光敏三極管。當沒有物體遮住時， 光敏三極管導通， 電阻極??； 當有物體遮住時， 電阻極大［ 5］。系統(tǒng)設計中在云臺平臺側面設置擋板， 初始位置固定光電開關， 當云臺轉至初始位置時， 擋板會正好停在光電開關中央， 使光電開關處于截止狀態(tài)， 此時會給單片機一個信號（ 低電平0 ） ， 此信號接在AT89S52 單片機P3_7引腳。
電子發(fā)燒友網(wǎng)技術編輯點評分析：

　　本文采用低成本模塊化設計， 使用單片機控制模塊、語音識別模塊及云臺轉動模塊， 設計了一款能將用戶的聲控命令轉化為國家地理位置的智能地球儀。該地球儀能智能識別任意用戶說出的國家名稱， 驅動云臺轉動使目標國家正對著用戶， 點亮代表該國首都的彩色LED 指示燈， 并且語音播放該國的詳細介紹， 包括人口、面積、現(xiàn)任領導人、地理、歷史、氣候、資源等。與其他智能地球儀相比， 該智能地球儀易于操作、趣味性強， 能充分激發(fā)學生的好奇心和求知欲。同時設計簡單、成本低廉， 更適合在各學校普及使用。
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