1 AP7003簡介
AP7003是一款新型、低成本語音識別專用集成電路,內(nèi)置有麥克風(fēng)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、語音處理器和I/O控制器,經(jīng)預(yù)處理后可識別12組不同的字詞,每組1.5秒時長,可連詞或單詞識別。AP7003包括AP7003-01(由CPU串行控制)和AP7003-02(由按鍵直接控制)兩種型號,且具有高度的I/O可編程性,使用簡單方便,可廣泛應(yīng)用于玩具、識別轉(zhuǎn)控、自動答錄等領(lǐng)域。
AP7003的功能框圖如圖1所示。
其主要特性如下:
· 內(nèi)置麥克風(fēng)放大器
· 內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器;
· DIP40雙列直插式封裝;
· 識別12組1.5秒時長字詞;
· I/O口具有2個普通輸入、4個觸發(fā)輸入、2個輸出口(分別有4個和12個輸出)、2個LED驅(qū)動;
· 指令優(yōu)化以方便用戶使用;
· 2.4V~4.5V工作電壓,且具備低功耗模式。
2 AP7003功能說明
AP7003具有兩種工作模式,即錄音模式和識別模式。在使用識別模式之前,應(yīng)先將目標(biāo)詞錄入芯片內(nèi)。AP7003內(nèi)有12個存儲體用于存儲12組不同的字句,每個存儲體可存儲1.5秒時長的字詞,可通過鍵盤或按程序編制的順序選擇存儲體錄入及存放目標(biāo)詞。語音可通過外部麥克風(fēng)或其它媒體錄入芯片內(nèi),經(jīng)內(nèi)部處理后以不同的數(shù)字特征信號保存于存儲體中。
目標(biāo)詞錄入芯片內(nèi)后即可將工作模式轉(zhuǎn)換到識別模式,工作時芯片將當(dāng)前語音與事先已錄入存儲體的目標(biāo)詞語音相比較,如果有語音特征相匹配,則在芯片的相應(yīng)輸出端口輸出高電平或低電平。需要時可以將芯片編程為省電模式以節(jié)省電能,當(dāng)有按鍵信號時芯片將被喚醒。
AP7003采用DIP40封裝,引腳功能如表1所示,其典型應(yīng)用電路如圖2所示。
表1AP7003引腳功能說明
引腳號引腳名稱功能說明
1PORES清除A輸出口(POA)輸出狀態(tài),高有效
2GNDD數(shù)字地
3LED1驅(qū)動LED,低有效,可編程用于指示語音錄音的狀態(tài)
4LED2驅(qū)動LED,低有效,可編程用于指示語音識別的結(jié)果
8~5POB1~POB4B輸出口,可編程用于鍵盤驅(qū)動識別的結(jié)果
12~9PIT1~PIT4低脈沖觸發(fā)輸入,內(nèi)部有上拉電阻,可編程用于鍵盤輸入
13VDDD數(shù)字電源
14CAPV通過電容接地,對內(nèi)部電壓進行濾波
15OSC1振蕩頻率控制,通過56KΩ電阻接地
17、18PIM1、PIM2普通輸入引腳,可編程用于芯片工作模式控制:PIM1=1時,芯片具有識別功能;PIM2=1時,A端口可以輸出。反之不能 進行識別或A端口不能輸出
19TEST測試端,芯片出廠時測試用
20POSL對A輸出口有效電平進行選擇:高時A口高有效;低時A口低有效
21GNDA模擬地涑隹謨行У縉澆
22TREF語音輸入門限控制端
23A2OUT第二級放大器輸出端
24A1IN第一級放大器負(fù)輸入端
26A1OUT第一級放大器輸出端
28VDDA模擬電源
29~40POA1~POA12A輸出口,可編程用于語音錄入/語音識別對的存儲體指示
16、25NC未用引腳
3 AP7003-01的應(yīng)用
AP7003-01可通過串行口與微控制器連接,應(yīng)用圖如圖3所示。
AP7003-01共有22個輸入指令和15個輸出指令,如表2所示。AP7003-01工作時序及時間定義如圖4所示。
系統(tǒng)上電后必須先給AP7003-01發(fā)清除指令Clear Word以清除12個存儲體內(nèi)的內(nèi)容,然后發(fā)出一個存儲指令(Store Word1~Store Word12之一)將目標(biāo)詞錄入芯片相應(yīng)的存儲體內(nèi)。當(dāng)LED1有效時表示芯片準(zhǔn)備好錄入目標(biāo)詞。通過指令Set R_Model或Set R_Mode2可選擇兩種識別模式:Set R_Model為單詞識別模式,該模式下識別操作完成后芯片進入省電狀態(tài)以等待新的指令;Set R_Mode2為連詞識別模式,該模式下識別操作完成后芯片返回語音錄入狀態(tài)。
進入語音識別狀態(tài)前必須通過指令Set R_Levell~Set R_Level4設(shè)置識別時要求的匹配度,Set R_Level4要求匹配程度最高,而Set R_Level1最低,可以根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定為中間某一個值。跟在一個Store Word1~12指令之后的Store Flag指令將前面錄入的語音存入指定的存儲體以作為目標(biāo)詞。Clear Outputs指令用于清除A端口輸出狀態(tài)(POA1~POA12)。Shut Down指令將芯片轉(zhuǎn)入關(guān)閉模式以節(jié)省電能。
當(dāng)數(shù)據(jù)格式或時序出現(xiàn)在串行數(shù)據(jù)(SERIAL DATA)輸入口PIT3、PIT2、PIT1時,芯片將發(fā)送錯誤代碼到串行數(shù)據(jù)輸出口POB4,同時將數(shù)據(jù)、時鐘發(fā)送到串行數(shù)據(jù)輸出口POB2、POB3。
指令Store Word1~12、Store Flag、Clear Word、Set R_Level1~4和Clear Outputs執(zhí)行完成后芯片將輸出一個Done代碼。芯片每次執(zhí)行完語音識別后,輸出一個匹配指示代碼(Match Word1~Match Word12或NO Match)。當(dāng)有一個語音匹配時,LED2有效,如果PIM2被拉高(端口A使能),則A端口相應(yīng)的引腳變?yōu)橛行АH绻鸓IM1引腳被拉低,芯片的語音識別功能被禁止。
4 AP7003-02的應(yīng)用
AP7003-02可以單獨使用,無需控制器,適合于用鍵盤直接控制。芯片有8鍵控制和12鍵控制兩種鍵盤操作模式,如圖5所示。各鍵及其功能見表3(a)、(b)。
表3(a) AP7003-02鍵盤模式
Modey8Key
PIM1=012Key
PIM1=1
Key NO.
1Store WordStore Word1
2Word UpStore Word2
3Word DownStore Word3
4Set R_Level1Store Word4
5Set R_Level2Store Word5
6Set R_Level3Store Word6
7Clear OutputStore Word7
8Shut DownStore Word8
9N.A.Set R_Level1
10N.A.Set R_Level2
11N.A.Clear Output
12N.A.Shut Down
PIT3Store WordN.A.
PIT4Clear WordClear
表3 b AP7003-2按鍵功能
鍵名功 能 說 明
Clear Word清除12個存儲體內(nèi)容,之后進入存儲目標(biāo)詞1(Store Word1)狀態(tài)
Store Word選擇當(dāng)前存儲體以存儲錄入的語音!?/td》
Store Word1~8選擇12個存儲體中的一個以存儲錄入的語音
Wor Up選擇后一個存儲體以存儲錄入的語音;存儲體12的“后一個”是存儲體1
Word Down選擇前一個存儲體以存儲錄入的語音;存儲體1的“前一個”仍是存儲體1
et R_Level1~3設(shè)置語音識別的匹配度,之后進入語音識別初始狀態(tài)
Clear Output清除POA1~POA12和LED2狀態(tài),之后進入語音識別初始狀態(tài)
Shut Down將芯片轉(zhuǎn)入省電模式
上電后POB1~POB4均被置成低電平。當(dāng)有鍵按下時,芯片按POB1→POB2→POB3→POB4的順序依次發(fā)出鍵盤掃描信號,掃描信號為16ms低脈沖加64ms間隔,且循環(huán)進行,按鍵信號從PIT1~PIT4輸入芯片。鍵盤陣列如表3(c)所示。
表3(c)AP7003-02鍵盤陣列
POB1POB2POB3POB4
PIT1KEY1KEY2KEY3KEY4
PIT2KEY5KEY6KEY7KEY8
PIT3KEY9KEY10KEY11KEY12
上電后12個存儲體在錄入目標(biāo)詞之前必須首先清空。開始錄入目標(biāo)詞時LED1及POA1~POA12之一(與所選擇的存儲體相對應(yīng)的一個)有效,目標(biāo)詞錄入到存儲體后芯片進入識別模式。
在識別模式初始狀態(tài),只有LED1是有效的。識別完成后,如果沒有詞相匹配,LED1閃爍3秒鐘后回到識別模式初始狀態(tài);如果有詞相匹配,LED2有效,與匹配詞所在存儲體相對應(yīng)的POA輸出端口也有效。如果芯片被設(shè)置成自動模式(PIM2=0),則LED2及POA的輸出將在3分鐘后被清除,之后回到識別模式初始狀態(tài)。當(dāng)PIM2=0時,如果連續(xù)8分鐘沒有語音輸入芯片,將自動進入省電模式。
5 應(yīng)注意的問題
1、語音識別電路對外部麥克風(fēng)(MIC)的分貝值有一定的要求。使用經(jīng)驗表明,本語音識別電路中選用56dB的麥克風(fēng)可達到最佳效果。
2、語音識別前設(shè)置的匹配度是一個影響識別率高低的重要因素,在實驗過程中需要根據(jù)使用環(huán)境、使用要求等情況多次實驗才能確定最佳值。
3、AP7003的工作電壓為2.4V~4.5V。對于3V的應(yīng)用系統(tǒng),可直接使用;如果您的應(yīng)用系統(tǒng)是5V工作電壓,建議通過一個二極管給AP7003供電,以保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地工作,也有利于降低系統(tǒng)功耗。
應(yīng)用表明,AP7003使用簡單方便,具有較高的識別率,一般可達80%以上,是一款較好的語音識別芯片。
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