带语音识别功能的消费电子产品的系统设计

文章摘要：最后，照明控制器的逻辑流程必须简单、自然，方便使用。为避免使用者混淆，应尽可能减少从引起照明控制器的注意到进入活跃指令集状态的控制步骤。活跃指令集应一直包含触发字的复本，因而使使用者可以在任何时候重建自己在该流程中的位置。触发字应该很易于地与照明控制功能关联起来，而活跃指令必须是照明控制最常用的。图1对设计将要用到的流程进行了说明。 图2：Sensory公司的VR stamp是一个低成本的模块，可通过加入语音识别系统所必需的基本功能和组件来简化设计。硬件设计 为简化照明控制器的开发，本例中使用了Sensory公司的VR Stamp。VR Stamp是一个包含Sensory RSC-4128微处

带语音识别功能的消费电子产品的系统设计,标签：电子小制作,http://www.88dzw.com
最后，照明控制器的逻辑流程必须简单、自然，方便使用。为避免使用者混淆，应尽可能减少从引起照明控制器的注意到进入活跃指令集状态的控制步骤。活跃指令集应一直包含触发字的复本，因而使使用者可以在任何时候重建自己在该流程中的位置。触发字应该很易于地与照明控制功能关联起来，而活跃指令必须是照明控制最常用的。图1对设计将要用到的流程进行了说明。

图2：Sensory公司的VR stamp是一个低成本的模块，可通过加入语音识别系统所必需的基本功能和组件来简化设计。

硬件设计

为简化照明控制器的开发，本例中使用了Sensory公司的VR Stamp。VR Stamp是一个包含Sensory RSC-4128微处理器、音频电路分立电容和麦克风前置放大器、3.58MHz晶振、复位电路及用于存储程序代码的128KB闪存的低成本模块。

VR Stamp还带有128KB的串行EEPROM存储器，但在照明控制器应用中没有用到它(见图2)。VR Stamp工具套件包括VR Stamp、集成开发环境(IDE)、Quick T2SI、FluentChip库(具有各种语音识别和合成功能，包括T2SI)、VR Stamp编程板和支持文件。

在这个由语音激活的照明控制器电路中，VR Stamp模块接受使用者发出的语音指令，然后提供控制信号来打/关灯，并通过设置占空比来调节想要的电灯亮度(图3)。

该电路由120V、60Hz的交流线电源供电。变压器(T1)和二极管桥(D1)完成从交流到直流的转换和整流。RSC-4128工作在2.4到3.6V的范围内。稳压器(U1)向VR Stamp模块提供稳定的3.3V电源。3300Ω的电阻(R1)将交流线性电流降低到几个毫安，以使RSC-4128能够检测电压何时出现过零点。

内部二极管的作用是防止芯片因输入电压过高而损坏。两端交流开关元件/三端双向可控硅开关元件对(U2/Q2)在输出端(P2)控制交流线电流。为滤除V_DD上的低频纹波，必须使用100µF的电容(C3)，因为不稳定的V_DD将会耦合到音频电路中，并将降低语音识别的精确度。

用于语音识别输入的麦克风(MK1)和用于声音输出的扬声器(LS1)，实现该应用的功能模块。这是一个被来用为电灯供电的经典电路。通过延迟启动，该电路还可以减弱灯的亮度。本设计实现了4个照明开关亮度级别，其中“最亮”和“关灯”分别采用100%和0%的占空比， “中等亮”和“暗”分别采用大约50%和10%的占空比。

在设计带有语音识别功能的PCB时，设计者应该记住两个设计原则：

1．保持模拟电源和模拟地的稳定 应利用稳压器使电源信号和地信号尽可能保持稳定。应合理设计PCB布局和走线，以使所有的模拟电源和模拟地信号与数字地分开。模拟电源和模拟地应分别连接到主电源和主接地上 (对于本应用为稳压器)。这种连接方式通常被称为“星形接地”。把稳压器放在尽可能接近VR Stamp的MIC _ RET引脚的地方，并对所有电源和地信号使用粗的电线和PCB走线。

2. 麦克风连线尽量短，并带屏蔽保护 使PCB上所有模拟走线尽可能短是一种好的设计方法。特别是，从麦克风的正输入端到VR Stamp的主音频信号路径应该尽可能短。高阻抗音频信号的振幅仅为几毫伏的峰峰值。为避免来自数字噪声和电磁干扰(EMI)的天线效应，必须使用屏蔽线缆连接麦克风与该电路。

VR Stamp被设计用来利用廉价的全向驻极体麦克风提供出色的识别性能。本应用中选用了松下公司的WM-64PKT，但也可以使用许多其它制造商和其它型号的产品。虽然驻极体麦克风要求一个外部电源驱动内部FET缓冲器，但被偏置后，它们也可作为电流源使用。此外，偏置电流控制整个麦克风的灵敏度。在这个调光开关中，采用了灵敏度为-44dB的麦克风。如果采用不同灵敏度的麦克风，则应按下面的公式修改麦克风的偏置电阻(R4)：

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