张晓鑫毕业设计正文.doc

具有语音识别功能的电子宠物设计 1 绪论 1.1本课题研究的目的及意义 目前，全球玩具业的大趋势是将电子及新科技注入玩具中，创造出更多有创意、功能更强大的玩具，其中尤以语音识别技术和传感器技术的运用最为普遍。这主要源于以下两方面：一、玩具业的传统增长方式已近极点，必须寻求新的增长方式，而走高科技路线无疑是最理想、可持续的方案。二、语音识别技术经过多年的发展，其识别精度已经完全符合玩具的要求，且嵌入式语音识别芯片的成本也大大降低。同时，传感器技术的广泛运用也为玩具的互动能力提供了技术保障。 因此，本课题提出了一种具有语音识别功能的电子宠物设计方案，通过对现阶段语音识别技术的分析和运用，并配合传感器技术，设计出一款不仅能执行特定人的语音命令，还具备一定交互能力的电子宠物。也借此对课题所涉及到的语音识别技术和传感器技术做基础性研究和巩固。 具有语音识别功能的电子宠物设计是在传统玩具中嵌入现有科学技术，进而提高玩具的性能和市场竞争力的研发个案。就其本身来讲，这类电子宠物极强大的市场潜力和竞争力无可置否。由于本设计以语音识别技术为核心，因此，只需将本设计的受控体进行替换，就可以演变成例如语音遥控，语音小车等语音产品。 1.2 具有语音识别功能的电子宠物简介 具有语音识别功能的电子宠物设计主要由MCU、传感器和受控体机器人三大模块组成，系统的核心是用语音命令取代由凌阳公司提供的机器人的红外遥控，完全由语音来实现简单的人机交换，因此，语音识别是本设计的核心技术。同时，鉴于当前玩具业不断嵌入高科技来为玩具增值和夺取市场的大环境。本设计还向系统嵌入了传感器，以提高玩具的智能化程度和交互能力。为了缩短开发周期和降低开发成本，也考虑到本专业的特点，在本设计中，语音命令的表现载体我们选择了现成的机器人。 1）电子宠物的功能 具有语音识别功能的电子宠物是一个嵌入了音频技术和传感器技术的高科技玩具，它具有语音识别功能，完全取代了传统的以键盘为核心的人机交换方式，使玩具更具有人性化。不仅如此，由于系统具有传感器，更是极大地增大了系统的智能交互能力。 具体功能包括： （1）根据语音命令能可靠地控制机器人跳舞、唱歌、前进、后退、向左转、向右转、瞄准、向右瞄准、向左瞄准、发射等动作。 （2）可根据语音命令要求为用户提供温度参数，压力传感器使系统具有可互动能力。 （3）由于本设计以语音识别技术为核心，因此，只需将本设计的受控体进行替换，就可以实现例如语音遥控，语音小车等产品的功能，传感器技术的运用也使本系统具有温度采集、与用户简单互动等功能。 2）电子宠物总体框架 具有语音识别功能的电子宠物设计的总体框架图如下图所示： 3）电子宠物的语音识别模块 语音识别分为特定发音人识别(Speaker Dependent)和非特定发音人识别(Speaker Independent)两种方式。特定发音人识别是指语音样板由单个人训练，对训练人的语音命令识别准确率较高，而其他人的语音命令识别准确率较低或不识别。非特定发音人识别是指语音样板由不同年龄、不同性别、不同口音的人进行训练，可以识别一群人的命令，其语音样板的提取非常重要。 本设计采用特定发音人识别方式。识别过程首先要滤除输入语音信号的噪音和进行预加重处理，提升高频分量，然后用线性预测系数等方法进行频谱分析，找出语音的特征参数作为未知模式，当输入未知模式与标准模式的特征相一致时，接着与预先存储的标准模式进行比较，便被机器识别，产生识别结果输出。若语音含有不确定因素，完全一致的条件往往不存在，事实上没有人能以绝对相同的语调把一个词说两遍，因此，预先制定好计算输入语音的特征模式与各特征模式的类似程度或距离度的算法规则固化在ROM中，使该距离最小，即用最类似的模式作为识别相应语音的手段。我们可以把语音识别电路的基本结构用图1-2表示。 1.3国内外发展现状 1.3.1 玩具业发展现状与趋势 据美国玩具研究所报告，玩具能否畅销取决于多种因素，尤其是科技含量和玩具的互动能力。就日本索尼公司的电子狗Aibo 而言，由于其应用了目前必威体育精装版的电子技术，从而成为一只有强大的娱乐性，高级的人工智能，并能很好地与人进行沟通的电子宠物狗，这就使它身价百倍（零售价2200美元）。国内的一些企业也在高新技术的应用方面进行了尝试，并取得了成功。其中以东莞银辉玩具有限公司生产的中国电子狗-----爱赛比（ I-Cybie）为典范。它具备与Aibo一样强大的功能，且价格低了许多（零售价人民币3600元），深受国内外玩具爱好者的欢迎。 目前，全球玩具业的大趋势，是将电子及新科技功能注入玩具之中，创制出更多崭新的玩具，即使大受欢迎的长青玩具亦加入电子元素。具有语音识别功能的电子宠物正是在此背景下而提上设计日程的。 1.3.2 相关技术的现状 　　20世纪60