基于DSP的语音控制系统研究与设计

论文摘要

目前的人机交流主要是手动操作方式实现人机对话,限制了人与计算机系统和机电系统交流的灵活性。为了提高数字化家电系统人机对话灵活性,方便老人、残疾人等特殊人群需要,在人机对话方面需要寻求更好的信息交换手段。因为语言是人类最主要和最基本的交流方式,而且随着数字信号处理软件和硬件的发展,到目前为止语音处理技术日趋成熟,已接近实用化阶段。因此本文根据实际需要提出了一种采用语音作为智能数字化系统的人机交互方式,并设计了一套智能家电的语音控制系统。(1)经过对语音信号的研究,依据对不同信号处理目的和要求,分析并提出语音信息处理的各种方法,实现对语音信号的数字化、前段处理和混合信号盲源分离等处理,并且就各种处理算法进行了仿真实验。(2)重点阐述了系统的硬件构成、技术指标和功能要求,给出了系统的总体结构,研究设计了基于DSP的硬件系统,给出整个系统的硬件电路图,详细说明了系统中MCU模块、数据采集模块、电源管理模块和系统硬件复位模块的组成原理和设计方法。(3)设计开发了系统软件,给出了系统软件总体设计思想,详细说明了语音信号数字化、端点检测和盲分离的软件设计和实现方法。(4)在语音信号处理的基础上设计了语音控制的实现部分,给出了控制操作实现的详细硬件设计和软件设计方法,并解决了控制部分和信号处理部分的接口电路和通信方法。为了验证整体语音控制系统设计中信号处理算法实现的准确性和有效性,最后在CCS软件环境下还就文中软件实现部分,完成了基于仿真器和仿真板的测试。本文提出的语音控制系统的软硬件设计具有通用性,可灵活应用于智能家电之中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 语音控制技术研究状况
• 1.3 项目的主要内容和实施技术路线
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 语音控制系统的总体设计
• 2.1 语音控制应用的难点分析
• 2.2 系统总体设计
• 2.2.1 系统设计基本要求
• 2.2.2 系统总体设计方案及硬件系统设计
• 2.2.3 语音处理系统总体软件设计
• 第3章 语音控制系统的信息处理
• 3.1 前端处理分析
• 3.1.1 语音信号短时分析技术
• 3.1.2 反混叠滤波
• 3.1.3 语音信号的采样和量化
• 3.1.4 预加重和去加重
• 3.1.5 短时加窗处理
• 3.2 端点检测算法分析
• 3.2.1 语音端点检测的研究现状
• 3.2.2 端点检测分析方法
• 3.2.3 端点检测算法原理
• 3.2.4 端点检测的实现
• 3.2.5 端点检测算法仿真
• 3.3 语音信号独立性分析
• 3.3.1 语音信号独立性概述
• 3.3.2 白化预处理算法
• 3.3.3 白化预处理效果分析
• 3.4 盲源分离算法（BSS）
• 3.4.1 鸡尾酒会问题
• 3.4.2 盲源分离算法（BSS）研究现状
• 3.4.3 盲源分离算法（BSS）模型
• 3.4.4 利用峭度的盲源分离算法原理
• 3.4.5 盲分离效果分析
• 第4章 语音控制器的硬件设计
• 4.1 MCU模块
• 4.1.1 数字信号处理器选择
• 4.1.2 TMS320VC5402主要功能和外围电路
• 4.2 数据采集模块
• 4.2.1 模数转换实现的硬件基础
• 4.2.2 数据采集硬件电路设计和主要功能描述
• 4.3 隔离模块设计
• 4.4 控制硬件电路模块
• 4.4.1 控制部分硬件选择
• 4.4.2 硬件电路设计及功能描述
• 4.5 电源管理模块
• 4.6 硬件复位模块
• 第5章 语音智能控制器的软件实现
• 5.1 软件设计的开发语言及开发工具选择
• 5.2 各模块子程序设计
• 5.2.1 A/D转换子模块设计
• 5.2.2 端点检测子模块软件实现
• 5.2.3 噪声消除子系统软件实现
• 5.2.4 控制子系统软件实现
• 5.3 CCS环境下的硬件仿真调试
• 总结和展望
• 1.课题研究的主要成果
• 2.课题展望
• 参考文献
• 附录 A （攻读学位期间所发表的学术论文）
• 附录 B （攻读学位期间参加的科研项目）
• 致谢