CN107863102A - 一种语音识别电路及翻译系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种语音识别电路及翻译系统，其中，一种语音识别电路包括电路板，还包括设于电路板上的且依次连接的麦克风阵列、语音识别模块、微处理器模块、音频运放模块以及喇叭，还包括与语音识别模块连接的分压模块，语音识别模块上设有若干控制输入端，分压模块由若干连接于电源正极和电源地之间的且相互并联的若干分压支路组成，分压支路由若干相互串联的电阻组成，各控制输入端分别与各分压支路连接，本发明的一种语音识别电路成本较低，且能够实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡。

Description

一种语音识别电路及翻译系统
技术领域
本发明涉及语音识别技术领域，具体涉及一种语音识别电路及翻译系统。
背景技术
目前，市场上的翻译机的工作过程如下：首先采用双麦克阵列、四麦克阵列或八麦克阵列来拾取音源，形成语音流，并进行预处理，对语音流进行预滤波，保留正常人的300-3400Hz的语音信号，然后再进行A/D转换及抗混叠等处理转化为8bit，16bit，32bit数字语音信号，然后经过DSP处理，完成DA转换，最后再经过音频放大器放大，输出音频信号。
但是目前市场上的翻译机中的语音识别系统都存在有回声和误识别等问题，产生上述问题的原因是语音识别系统内存在干扰，干扰通常包括以下几部分：（1）电路本身的干扰：由于音频信号输入端属于麦克风弱信号，故其很容易受到周围强信号等干扰源的影响；（2）电源的干扰：在翻译机中，存在5V、2.8V和1.8V几个电源，高压和低压电路之间彼此容易互相干扰，且会把干扰耦合到音频传输信号中去；（3）地的干扰：由于翻译机中有音频信号和高频信号，容易造成地信号反弹，地信号回流过程中会对音频传输信号带来干扰。
鉴于此，特提出此发明。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种语音识别电路及包含该语音识别电路的翻译系统，成本较低，且能够实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种语音识别电路，包括电路板，还包括设于电路板上的且依次连接的麦克风阵列、语音识别模块、微处理器模块、音频运放模块以及喇叭，还包括与语音识别模块连接的分压模块，语音识别模块上设有若干控制输入端，分压模块由若干连接于电源正极和电源地之间的且相互并联的若干分压支路组成，分压支路由若干相互串联的电阻组成，各控制输入端分别与各分压支路连接，使用时，麦克风阵列接收语音信号，并将其传输至语音识别模块进行消噪和增益控制等算法的处理（经处理的语音信号需达到微处理器模块能识别的强度，且保证语音信号失真最小），经语音识别模块处理后的语音信号传输至微处理器模块进行再次处理，然后输出音频信号至音频运放模块，音频运放模块对音频信号进行放大，最后并通过喇叭输出音频信号，语音识别模块的各控制输入端与分压支路连接，进而通过分压支路控制语音识别模块的工作模式，以实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡，且分压支路由若干相互串联的电阻组成，电阻易与更换且成本较低，因此本发明的语音识别电路调试方便，且成本较低。
进一步，控制输入端包括时钟选择端、输入方式选择端、降噪算法工作范围设置端以及调优输出设置端，通过对各控制输入端的控制实现对语音识别模块的控制，时钟选择端用于选择外部时钟或内部时钟的其中之一，输入方式选择端用于选择单端输入、查分输入或数字麦克风输入的其中之一，降噪算法工作范围设置端用于设置语音识别模块可以识别的工作范围（即在该范围内的语音信号，麦克风阵列接收并传输至语音识别模块后，语音识别模块会对其进行处理），调优输出设置端用于设置语音识别模块最有的工作范围（即在该范围内的语音信号，麦克风阵列接收并传输至语音识别模块后，语音识别模块会对其进行处理的效果最好），四者与分压支路连接，通过分压支路控制四者的输入值完成对语音识别模块工作模式的控制，更进一步，通过降噪算法工作范围设置端输入值以及调优输出设置端输入值的配合实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡，进而实现在安静或嘈杂等不同环境下，语音识别模块对近距离、中距离或远距离等不同距离语音信号的处理。
进一步，还包括与微处理器模块连接的射频模块，且微处理器模块与射频模块通过射频模块滤波电路连接，微处理器模块通过射频模块与外部设备通信，外部设备可对微处理器模块进行控制，微处理器模块将其输出的音频信号传输至外部设备，进而起到功能拓展的效果，同时，射频模块滤波电路起到滤除射频信号对射频模块干扰的效果。
进一步，麦克风阵列通过麦克风滤波电路与语音识别模块连接，语音识别模块通过语音识别模块电源滤波电路与电源正极连接，进而起到抑制高频干扰的效果。
进一步，微处理模块通过微处理模块滤波电路与音频运放模块连接，音频运放模块连接通过单端电路接电源地，进而起到滤除射频信号对音频运放模块干扰的效果。
进一步，音频运放模块通过音频运放模块滤波电路与喇叭连接，进而起到滤除射频信号对音频运放模块干扰，提高喇叭信噪比的效果。
进一步，还包括与微处理器模块连接的电源管理模块，微处理器模块的模拟地和数字地通过接地LC滤波电路接电源地，且接地LC滤波电路在电路板上的位置设于电源地的附近，这使得微处理器模块输出的音频信号可以回流至电源地，同时，接地LC滤波电路可以使系统对微处理器模块输出的音频信号的干扰将至最低。
进一步，一种翻译系统，还包括中间传输模块和服务器，微处理器模块通过中间传输模块与服务器连接，微处理器模块通过射频模块与中间传输模块连接，微处理器模块通过中间传输模块将其处理输出的音频信号传输至服务器，进而完成针对使用者需求进行的翻译。
由于语音识别电路能够通过降噪算法工作范围设置端输入值以及调优输出设置端输入值的配合实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡，进而使得翻译系统实现在安静或嘈杂等不同环境下，以及近距离、中距离或远距离等不同距离均具有较好的翻译效果及准确度。
本发明的有益效果是：
（1）使用时，麦克风阵列接收语音信号，并将其传输至语音识别模块进行消噪和增益控制等算法的处理（经处理的语音信号需达到微处理器模块能识别的强度，且保证语音信号失真最小），经语音识别模块处理后的语音信号传输至微处理器模块进行再次处理，然后输出音频信号至音频运放模块，音频运放模块对音频信号进行放大，最后并通过喇叭输出音频信号。
（2）语音识别模块的各控制输入端与分压支路连接，进而通过分压支路控制语音识别模块的工作模式，以实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡，且分压支路由若干相互串联的电阻组成，电阻易与更换且成本较低，因此本发明的语音识别电路调试方便，且成本较低。
（3）降噪算法工作范围设置端用于设置语音识别模块可以识别的工作范围（即在该范围内的语音信号，麦克风阵列接收并传输至语音识别模块后，语音识别模块会对其进行处理），调优输出设置端用于设置语音识别模块最有的工作范围（即在该范围内的语音信号，麦克风阵列接收并传输至语音识别模块后，语音识别模块会对其进行处理的效果最好），通过降噪算法工作范围设置端输入值以及调优输出设置端输入值的配合实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡，进而实现在安静或嘈杂等不同环境下，语音识别模块对近距离、中距离或远距离等不同距离语音信号的处理。
（4）包括与微处理器模块连接的射频模块，且微处理器模块与射频模块通过射频模块滤波电路连接，微处理器模块通过射频模块与外部设备通信，外部设备可对微处理器模块进行控制，微处理器模块将其输出的音频信号传输至外部设备，进而起到功能拓展的效果，同时，射频模块滤波电路起到滤除射频信号对射频模块干扰的效果。
（5）包括与微处理器模块连接的电源管理模块，微处理器模块的模拟地和数字地通过接地LC滤波电路接电源地，且LC接地滤波电路在电路板上的位置设于电源地的附近，这使得微处理器模块输出的音频信号可以回流至电源地，进而可以使系统对微处理器模块输出的音频信号的干扰将至最低。
（6）由于语音识别电路能够通过降噪算法工作范围设置端输入值以及调优输出设置端输入值的配合实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡，进而使得翻译系统实现在安静或嘈杂等不同环境下，以及近距离、中距离或远距离等不同距离均具有较好的翻译效果及准确度。
附图说明
图1为一种语音识别电路的原理图；
图2为语音识别模块与分压模块连接的电路图；
图3为微处理器模块与射频模块连接的电路图；
图4为麦克风阵列与语音识别模块连接的电路图；
图5为微处理器模块与音频运放模块连接的电路图；
图6为音频运放模块与喇叭连接的电路图；
图7为微处理模块接地的电路图；
图8为一种翻译系统的原理图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施例一：
如图1所示，一种语音识别电路，包括电路板，还包括设于电路板上的且依次连接的麦克风阵列、语音识别模块、微处理器模块、音频运放模块以及喇叭，还包括与语音识别模块连接的分压模块和存储模块，语音识别模块上设有若干控制输入端，分压模块由若干连接于电源正极和电源地之间的且相互并联的若干分压支路组成，分压支路由若干相互串联的电阻组成，各控制输入端分别与各分压支路。使用时，麦克风阵列接收语音信号，并将其传输至语音识别模块进行消噪和增益控制等算法的处理（经处理的语音信号需达到微处理器模块能识别的强度，且保证语音信号失真最小），经语音识别模块处理后的语音信号传输至微处理器模块进行再次处理，本实施例优选的，微处理器模块为MCU，然后输出音频信号至音频运放模块，音频运放模块对音频信号进行放大，最后通过喇叭输出音频信号。
如图2所示，本实施例优选的，控制输入端包括时钟选择端、输入方式选择端、降噪算法工作范围设置端以及调优输出设置端，通过对各控制输入端的控制实现对语音识别模块的控制，时钟选择端用于选择外部时钟或内部时钟的其中之一，输入方式选择端用于选择单端输入、查分输入或数字麦克风输入的其中之一，降噪算法工作范围设置端用于设置语音识别模块可以识别的工作范围（即在该范围内的语音信号，麦克风阵列接收并传输至语音识别模块后，语音识别模块会对其进行处理），调优输出设置端用于设置语音识别模块最有的工作范围（即在该范围内的语音信号，麦克风阵列接收并传输至语音识别模块后，语音识别模块会对其进行处理的效果最好），使用时，通过降噪算法工作范围设置端输入值以及调优输出设置端输入值的配合实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡，可实现在安静或嘈杂等不同环境下，语音识别模块对近距离、中距离或远距离等不同距离语音信号的处理。
本实施例优选的，分压模块包括连接于电源和地之间的且相互并联第一分压支路、第二分压支路、第三分压支路和第四分压支路，第一分压支路包括串联的电阻R1和电阻R2，第二分压支路包括串联的电阻R3和电阻R4，第三分压支路包括串联的电阻R5和电阻R6，第一分压支路包括串联的电阻R7和电阻R8，更有选的，电源为1v，R1阻值为0R，R2阻值为10K，R3阻值为100K，R4阻值为75K，R5阻值为75K，R6阻值为100K，R7阻值为100K，R8阻值为39K。
时钟选择端与电阻R1和电阻R2的连接点连接，输入方式选择端与电阻R5和电阻R6的连接点连接，降噪算法工作范围设置端与电阻R3和电阻R4的连接点连接，调优输出设置端与电阻R7和电阻R8的连接点连接，根据电路原理，时钟选择端输入电压为1v，选择内部时钟，选择内部时钟可以防止外部干扰对语音识别模块的影响，输入方式选择端输入电压为0.571v，选择单端输入，降噪算法工作范围设置端输入电压为0.428v，设置语音识别模块降噪算法工作范围为50～500cm，调优输出设置端输入电压为0.28v，根据降噪算法工作范围设置端输入值以及调优输出设置端输入值的配合，在150～350cm的范围内语音识别的效果最优。
如图3所示，本实施例优选的，还包括与微处理器模块连接的射频模块，且微处理器模块与射频模块通过射频模块滤波电路连接，微处理器模块通过射频模块与外部设备通信，外部设备可对微处理器模块进行控制，微处理器模块将其输出的音频信号传输至外部设备，进而起到功能拓展的效果，同时，射频模块滤波电路起到滤除射频信号对射频模块干扰的效果，更优选的，射频模块为天线，射频模块滤波电路包括串联的电容C1和电感L2，电容C1的电容值为0.5pF，电感L2的电感值为6.8nH，天线还通过电感L2接地，电感L2的电感值为9.1nH。
如图4所示，本实施例优选的，麦克风阵列通过麦克风滤波电路与语音识别模块连接，语音识别模块通过语音识别模块电源滤波电路与电源正极连接，进而起到抑制高频干扰的效果，更优选的，麦克风阵列包括麦克风1和麦克风2，麦克风滤波电路包括电容C2、电容C3、电感L3和电感L4，电容C2和C3的电容值为10nF，电感L3和L4的电感值为15nH，15nH的电感L3和L4可以更好的吸收高频干扰，麦克风1通过串联的电容C2和电感L3与语音识别模块连接，麦克风2通过串联的电容C3和电感L4与语音识别模块连接，语音识别模块电源滤波电路包括电容C4、电容C5和电阻R9，语音识别模块通过电阻R9与电源连接，电阻R9的阻值为100R，还通过并联的电容C4、电容C5与地连接，电容C4的电容值为6.8pF，电容C5的电容值为4.7pF。
如图5所示，本实施例优选的，微处理模块通过微处理模块滤波电路与音频运放模块连接，音频运放模块连接通过单端电路接电源地，进而起到滤除射频信号对音频运放模块干扰的效果，本实施例优选的，微处理模块滤波电路包括串联的电容C6和电阻R10，单端电路包括串联的电容C7和电阻R11，电容C6和C7的电容值为33nF，电阻R10和R11的阻值为10K，音频运放模块上与微处理器模块连接的端口以及接地的端口还通过电容C8连接，电容C8的电容值为220pF。
如图6所示，本实施例优选的，音频运放模块通过音频运放模块滤波电路与喇叭连接，进而起到滤除射频信号对音频运放模块干扰，提高喇叭信噪比的效果，本实施例优选的，音频运放模块滤波电路包括电感L5和电感L6，电感L5和L6的电感值为39nH，音频运放模块的正输出端通过电感L5与喇叭的正输入端连接，音频运放模块的负输出端通过电感L6与喇叭的负输入端连接，喇叭的正输入端还通过电容C9接地，喇叭的负输入端还通过电容C10接地，电容C9和C10的电容值为33pF，喇叭的正输入端和负输入端还通过电容C11连接，电容C11的电容值为100pF。
如图7所示，本实施例优选的，还包括与微处理器模块连接的电源管理模块，微处理器模块的模拟地和数字地通过接地LC滤波电路接电源地，且LC接地滤波电路在电路板上的位置设于电源地的附近，这使得微处理器模块输出的音频信号可以回流至电源地，进而可以使系统对微处理器模块输出的音频信号的干扰将至最低，本实施例优选的，LC滤波电路为串联的电容C12、电阻12和电感L7，电阻R12的阻值的范围为0.25～0.55Ω。
实施例二：
如图8所示，一种翻译系统，与实施例一不同的是，还包括中间传输模块和服务器，微处理器模块通过中间传输模块与服务器连接，微处理器模块通过射频模块与中间传输模块连接，微处理器模块通过中间传输模块将其处理输出的音频信号传输至服务器，进而完成针对使用者需求进行的翻译，本实施例优选的，中间传输模块为手机或路由器。
由于语音识别电路能够通过降噪算法工作范围设置端输入值以及调优输出设置端输入值的配合实现语音识别范围和降噪效果的动态平衡，进而使得翻译系统实现在安静或嘈杂等不同环境下，以及近距离、中距离或远距离等不同距离均具有较好的翻译效果及准确度。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种语音识别电路，包括电路板，其特征在于，还包括设于电路板上的且依次连接的麦克风阵列、语音识别模块、微处理器模块、音频运放模块以及喇叭，还包括与语音识别模块连接的分压模块，语音识别模块上设有若干控制输入端，分压模块由若干连接于电源正极和电源地之间的且相互并联的若干分压支路组成，分压支路由若干相互串联的电阻组成，各控制输入端分别与各分压支路连接。
2.如权利要求1所述的一种语音识别电路，其特征在于，还包括与微处理器模块连接的射频模块，且微处理器模块与射频模块通过射频模块滤波电路连接。
3.如权利要求1所述的一种语音识别电路，其特征在于，控制输入端包括降噪算法工作范围设置端以及调优输出设置端，二者均与分压支路连接。
4.如权利要求3所述的一种语音识别电路，其特征在于，控制输入端还包括时钟选择端和输入方式选择端，二者均与分压支路连接。
5.如权利要求1所述的一种语音识别电路，其特征在于，麦克风阵列通过麦克风滤波电路与语音识别模块连接，语音识别模块通过语音识别模块电源滤波电路与电源正极连接。
6.如权利要求1所述的一种语音识别电路，其特征在于，微处理模块通过微处理模块滤波电路与音频运放模块连接，音频运放模块连接通过单端电路接电源地。
7.如权利要求1所述的一种语音识别电路，其特征在于，音频运放模块通过音频运放模块滤波电路与喇叭连接。
8.如权利要求1所述的一种语音识别电路，其特征在于，还包括与微处理器模块连接的电源管理模块，微处理器模块的模拟地和数字地通过接地滤波电路接电源地，且接地滤波电路在电路板上的位置设于电源地的附近。
9.包括权利1-8任一所述的一种语音识别电路的翻译系统，其特征在于，还包括中间传输模块和服务器，微处理器模块通过中间传输模块与服务器连接，微处理器模块通过射频模块与中间传输模块连接。
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