摘 要

随着机器人技术的发展，语音技术与机器人也变得密不可分。我们可以通过语音技术与机器人进行交谈，使机器人听懂我们说的话，并且能够执行我们下达的控制指令实现语音控制的目的，还能使机器人反馈我们信息。通过语音控制和语音合成技术的应用，能够使得机器人更加智能化，更有效率地完成任务。

本课题研究的主要内容是以机器人移动平台为目标，采用现阶段成熟的语音识别算法实现对孤立词汇的识别，以此实现移动机器人的语音控制功能。通过语音合成芯片的应用，能够让机器人将文本转换为语音输出，从而让它能够反馈信息。设计控制系统的硬件电路图，并且选用合适的DSP,以及语音合成芯片，完成PCB制板，搭建硬件平台从而实现所需的功能。在软件部分，对语音控制以及语音合成的原理进行分析，从而进行软件设计。最后通过在硬件平台上的调试来完成该控制系统的设计。

关键词：语音控制;语音合成; DSP;语音合成芯片

Abstract

With the development of robot technology, voice technology and robots have become inseparable. We can talk via voice technology and robotics, the robot understand what we say, and we can perform control commands issued to achieve the purpose of voice control, but also make us robots feedback information. By applying voice control and speech synthesis technology that can make a robot more intelligent and more efficient way to complete the task.

The main content of the research is based on mobile robot platform as the goal, the use of mature stage of speech recognition algorithm recognition of isolated words, in order to realize the voice control of the mobile robot. Through speech synthesis chip applications, allows the robot converts text to speech output so that it can be fed back information. Control system hardware circuit design, and the appropriate choice of DSP, and speech synthesis chip, complete PCB system board, hardware platform to achieve the required functionality. In the software part of the voice control and speech synthesis principle analyzed to software design. Finally, debugging on a hardware platform to complete the design of the control system.

Keywords：Voice control; Voice synthesis; DSP ; Voice chip

目 录

第1章 绪 论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本课题主要研究内容及其意义 2

第2章系统硬件电路设计 4

2.1 系统硬件框图 4

2.2 DSP的选型 4

2.3 语音采集模块 5

2.3.1 AIC23工作方式 6

2.4 语音合成模块设计 6

2.4.1 语音合成芯片xfs5152ce 6

2.4.2 外围电路 8

第3章 语音控制原理及实现 9

3.1 语音控制系统的基本组成 9

3.2语音信号的预处理 9

3.2.1预加重 9

3.2.2语音信号加窗处理 10

3.3端点检测 11

3.3.1短时平均能量 11

3.3.2 短时平均过零率 12

3.4 UART模式下实现语音控制 13

3.4.1 TMS320VC5509A下UART基本结构 13

3.4.2 UART的波特率产生器 13

3.5 语音控制软件实现 14

第4章 语音合成原理及实现 15

4.1 I²C模式下实现语音合成功能 15

4.1.1 I²C总线简介 15

4.1.2 I²C总线数据传输原理 15

4.2 I²C模块使用配置 17

4.3 语音合成工作原理及软件设计 19

4.3.1 语音合成原理 19

4.3.2 xfs5152ce语音合成功能 19

4.3.3 语音合成相关指令介绍 20

4.4 语音合成功能使用 23

4.5 语音合成流程图 26

第5章 总结与展望 27

5.1 实验结果展示 27

5.2 论文总结 28

5.3 展望 29

致 谢 30

参考文献 31

第1章 绪 论

语言是我们最常使用的交流方式。而语言最有效率，最直接有效的展现形式就是语音。在一个统计报告中指出：语音是人类最普通的交流方式。而且近些年来语音识别在各个领域发展加快，使得语音识别技术能够逐渐满足各种不同的需求。以至于语音技术的应用变得越加地广泛，语音发展过程中衍生的技术有语音识别，语音合成以及语音控制等。语音技术在市场上也得到了进一步的扩展。

随着机器人技术的发展，语音技术与机器人也变得密不可分。我们可以通过语音技术与机器人进行交谈，是机器人听懂我们说的话，并且能够执行我们下达的控制指令实现语音控制的目的，还能使机器人反馈我们信息，这便是语音合成技术的使用。通过在机器人上使用语音功能，能够使得机器人更加智能化，更有效率地完成任务。

课题背景及意义

通过几十年的研究，语音识别理论已经日渐成熟，而且专用集成电路的发展也很迅猛，现在语音识别系统也已经慢慢地发展到嵌入式设备。引入嵌入式设备，可以使得语音技术在小型设备上得到应用，进一步拓展了语音技术的应用范围。目前，市场上已经有了许多针对某些特定功能的语音识别和语音合成的芯片来满足需求。

目前机器人已经成为了热门行业，市场上不断推出满足各种功能的机器人，从中国2010年上海世博会吉祥物迎宾机器人海宝的亮相，到最近中国科技大学成功研制地首台“特有体验交互机器人”—佳佳。语音技术与机器人技术的结合使得机器人更加人性化，智能化，这是未来机器人发展的趋势，也是语音技术在这一热门领域上应用的前景。在机器人上应用语音识别技术，即是让机器人接收外部语音信息然后进行一系列的处理工作后，能够准确的识别到有效的语音数据并且转换成相应的控制命令等。这样我们就能通过语音来对机器人进行简单的控制工作。目前机器人的应用场合很多，为了提高机器人的工作效率，而不是简单地代替人类的体力劳动。如果赋予机器人识别语音信息的功能，便能使机器人与人类建立有效地沟通，以此提高机器人的工作效率。一般情况中，机器人所需的控制命令是有限的，所以如果使用语音来控制机器人的话，只需让机器人能够识别几个特定指令就好。便于机器人与人类的沟通，还需机器人“说话”，这时就需要语音合成技术，以便让机器人与人类建立有效的反馈。

1.2 国内外研究现状

国外的语音识别的发展大概分为3个阶段，第一个阶段是研究发明语音识别装置，第二阶段是对孤立词汇语音识别的研究，第三阶段便是对连续语音识别的研究。