电视机智能声控选台系统设计与实现

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随着电视频道数目的日益增多，传统的电视遥控方法弊端越来越明显。它需要观念记忆大量电视台对音识别芯片TSG410设计了一个彩电智能声控选台系统，可以较好地解决记忆频道这个难题。尤其对列疾朋友来讲，更具有特殊的意义。

    该系统不对彩电做任何改动。在保留原有遥控功能的基础上，实现语音控制选台，主要功能有：

·开关电视：电视接通电源处于待命状态，操作者发出“开机”命令，则打开电视机；操作者发出“关机”命令，则关掉电视机；

·选台功能：操作者想看XX电视台的节目，只要发出“XX台”的命令，电视机自动跳转到该台。

·识别主人功能：日防止识操作，该系统只能事先录入命令样本的操作者语音敏感，其他人发出的命令包括电视伴音均无效。

·其它功能：具有电视音量、画面亮度调节等适合语音控制的功能。

1 系统设计方案

    我们最初考虑了两种设计方案（见图1和图2），它们各有优缺点。第一种电路不足之处是：电路稍复杂一点，而且要对电视机的选台控制电路做必要的改动（当然这对电视机生产厂家是不成问题的）；其优点是：只需一个无线话筒便可声控选台，且不必对准电视机，甚至在另一个房间也可实现遥控。第二种电路的优点是：不必对电视机的选台控制电路做任何的改动；缺点是：所有电路只能靠电池供电，芯片选择要考虑耗电和工作电压问题。由于采用红外遥控发射来控制电视，该系统须对准电视机才能正常工作。综合考虑各方面因素，我们认日第二种设计方案切实可行。

2 各个功能模块简介

2.1 语音命令提取单元

    语音命令提供该单元（如图2）在电视话音和其它噪音背景下，完成提取出操作者语音命令功能，其示意图如图3所示。

    MIC选用驻极体送话器，它具有结构简单、重量轻、体积小、频率响应宽、保真度好等优点，但灵敏度较低，必须再加放大器才行。由于输出阻抗可高达10 8Ω数量级，所在必须进行阻抗变换后才能与放大器配合使用。放大器采用差分放大电路，一个驻极体送话器面对送话者，其输出接送放大器正向输入端；另一个驻极体送话器背对送话者，其输出接放大器负向输入端。由于两个送话器相对于电视机和其它噪声源的位置基本一样远，可以近似认日通过二者输入的干扰是一样的。但考虑到送话器具有方向性，前者送入的操作者语音命令远远大于后者，适当选择各电阻值可以抵消掉各种干扰。放大器采用运放（OPAmps）MAX495（单电源供电+2.7～+6V）。

2.2 语音识别单元

    语音识别单元主要由TSG410和非易失性SRAM组成，大体构成如下图4所示。

    语音识别功能由专用语音芯片TSG410完成，TSG410是一种新颖功能齐全的语音识别集成电路。它采用CMOS大规模集成电路制作工艺制造，内含除SRAM以外语音识别所需的全部电路，如CPU、A/D转换器、ROM、语音放大器、压缩器、滤波器、振荡器及接口电路等。TSG410具有双列直插和贴片两种封装方式，可工作在CPU控制和人工控制两种模式下。语音识别的响应时间典型值日300ms，最长不超过600ms。

    识别容量大，最多可识别40个字段，且分段方式灵活。为了CPU管理方便，将40个字段分成四组，编号为1～4，每组10个段。这样，第一个字段编号为10，第二个为11，第三个为12…依次类推，第40个字段编号为49。在操作显示时，十位数显示组号，个位数显示序号。因此，建立语音样本时，应注意显示数字和电视机选择频率之间的换算关系，以免语音命令和控制结果对应不起来。各段功能分配如表1所示。

表1