基于USB存储技术的电子语音记录系统的设计方案
袁海林
语音识别技术与嵌入式USB主机系统是目前电子设计领域的新兴技术，其应用十分广泛。本系统结合该两项技术，实现了一个嵌入式USB主机结构的电子语音记录系统。该系统充分利用了凌阳单片机强大的语音识别功能。并通过嵌入式USB主、从控制芯片SL811HS和相应的软件设计，实现了语音信号的智能识别，并以嵌入式主机方式保存到USB存储器。该系统在保证了嵌入式系统的小型化特点的同时又实现了文字的录入功能。它即可以作为一个可灵活更换存储媒体的电子语音记事本，也可以作为一个语音录入器，将记录在USB存储器中的文本文件方便的转移到PC机等其他文字处理设备进行再处理，具有极高的功能可扩展性。
1系统结构与原理
图1是系统的硬件结构框图。系统主要包括语音采集模块、凌阳单16位片机SPCE061A、液晶显示模块、USB主机接口控制器和USB存储器等几个部分。
该系统的功能是通过语音样品采集训练、语音识别和USB存储等三个环节来实现的。语音样品采集时，通过语音数据采集模块内的驻极话筒来采集语音。采集到的语音数据通过SPCE061A的MIC-IN端输入，再经过SPCE061A内部A/D转换器将其转换成数字信号，并调用训练API函数对其进行特征提取，并以样品模板库要求的格式保存到SPCE061A的FLASH中。音样品采集训练时的提示信息和训练结果会在LCD上显示。
语音识别时，采集到的语音数据通过A/D转换后，由语音识别API函数对其进行特征提取，再与样品模板库中的语音样品进行特征匹配。匹配后的结果在LCD上显示的同时，交给USB主机接口控制器，进入下一步的信息保存环节。
在USB主机接口控制器模块和与之配合的USB协议和FAT文件系统的支持下，系统完成对USB设备的枚举。并以文本文件的格式将上一环节所识别出来的信息保存到USB存储器中，最终实现系统的全部功能。
2语音识别
语音识别属于模式识别，它主要包括语音信号预处理、特征提取、语音模板库、测度估计和识别决策等几个模块。与人的认知过程很相似, 语音识别分为训练和识别两个阶段。在训练阶段, 语音识别系统对语音样本进行学习。学习结束后，把学习的内容存储到模板库中。在识别阶段,把当前输入的语音在模板库中查找最相近的结果，并进行相应的处理。语音识别的基本原理框图如图2所示[1]
凌阳SPCE061A单片机具有上述的语音识别技术要求的硬件和软件的全部功能。硬件方面，SPCE061A内部有一个A/D转换的输入通道和自动增益控制电路AGC，能随时跟踪、监视前置放大器输出的音频信号电平，使进入A/D的信号保持在最佳电平。
由于SPCE061A的MIC-IN通道内部做了AGC自动增益和滤波处理，语音的采集只需一个驻极话筒和少量的外围阻容电路即可。相关电路如图3所示。
