CN201616194U - 英语口语听力训练器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于文具领域，具体说是涉及一种英语口语、听力的基于语音识别的英语口语听力训练器。本实用新型包括语音信号捕捉及处理模块、USB通讯与电源接口模块和计算机口语听力训练软件模块；语音信号捕捉及处理模块分别与USB通讯与电源接口模块和计算机口语听力训练模块相连接。本实用新型的目的是提供一种采用人机交互式口语训练方式，语音识别率高，抗干扰强，体积小巧，方便携带，特别是操作简单，生产制造容易，便于大规模推广使用，并且可以快速提高英语口语和听力的基于语音识别的英语口语听力训练器。

Description

英语口语听力训练器
技术领域
本实用新型属于文具领域，具体说是涉及一种英语口语、听力的基于语音识别的英语口语听力训练器。
背景技术
英语作为世界上的通用语言，已在全世界范围内得到广泛的应用，特别是随着中国改革开放的进一步深入，要加强与世界上其他国家的文化交流与沟通，就更加要好好掌握英语这门重要的交流沟通工具。然而，英语与我们的母语汉语毕竟属于不同的语系，要学习掌握甚至是熟练运用英语并非是一件容易的事情。市场上也出现了一些英语学习机，它们的主要工作方式是训练者模仿学习机播放的英语，由于此种学习模式缺乏互动，接受训练者长期处于枯燥、被动的学习状态，很难有效地提高英语的口语和听力，且产品语音识别率低，体积庞大、操作繁琐，特别不便于推广，更不用说市场化了。此外，训练者在模仿学习机中的英语发音时，往往很难发现自己发音中的缺陷，而现有的英语口语听力本实用新型也无法有效地帮助训练者纠正其英语发音，更无从对训练者的英语发音做出评价。因此，现有的英语口语学习机、本实用新型，例如专利号为CN99235436.6的多功能英语学习机等学习机提供的学习方式枯燥乏味，很难激起学习者的兴趣，从而也就很难取得有效的英语口语训练效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用人机交互式口语训练方式，语音识别率高，抗干扰强，体积小巧，方便携带，特别是操作简单，生产制造容易，便于大规模推广使用，并且可以快速提高英语口语和听力的基于语音识别的英语口语听力训练器。
为实现上述发明目的，本实用新型包括语音信号捕捉及处理模块、USB通讯与电源接口模块和计算机口语听力训练软件模块；语音信号捕捉及处理模块分别与USB通讯与电源接口模块和计算机口语听力训练模块相连接。
语音信号捕捉及处理模块捕捉训练者说的声音，并将捕捉到的声音的波形转换为电压信号，并且对这些电压信号进行滤波处理后，通过USB通讯与电源接口模块传送到计算机口语听力训练软件模块；
USB通讯与电源接口模块，用于从计算机的USB口获取电压，给语音信号捕捉及处理模块供电，并且把语音信号捕捉及处理模块处理后的语音信号通过USB接口传送到计算机口语听力训练软件模块，以供计算机口语训练软件模块对语音信号进行语音识别；
计算机口语听力训练软件模块采用非特定人连续语音识别方式，对训练者的发音进行语音识别后，根据识别结果与训练者进行对话，并将训练结果存储到与训练者正在使用的ID号相关联的数据库中，以供训练者随时查看。
作为本发明的进一步细化，所述的语音信号捕捉及处理模块通过所述的USB通讯与电源接口模块获取的工作电压为5V；
作为本发明的进一步细化，所述语音信号捕捉及处理模块中包含有受话器功率调节电路，用来调整受话器对接收到的声波信号转换成的电压信号的强弱。
所述的受话器采用有源工作模式，其工作电压由语言信号识别模块提供。
本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型对发音准确的英语口语的识别率可达99％；
(2)本实用新型依据训练者的训练结果，与训练者进行对话，并且伴有赞扬、批评、鼓励等情感表达，训练过程充满了新奇与乐趣；
(3)本实用新型为训练者创造了多种英语口语训练的虚拟交谈环境，覆盖生活中大部分常见场合，并采用真人英语口语发音与训练者交谈，训练内容丰富，训练过程生动，可以迅速提高训练者的英语听力和口语对话能力。
附图说明
图1为本实用新型的英语口语听力本实用新型的组成结构图；
图2为语音信号捕捉及处理模块电路图；
图3为USB通讯与电源接口模块电路图；
图4为本实用新型的主工作流程图；
图5为本实用新型的跟读工作流程图；
图6为本实用新型的对话工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步详细的描述。
图1示出了本实用新型的英语口语听力本实用新型的组成结构图。它语音信号捕捉及处理模块1、USB通讯与电源接口模块2和计算机口语听力训练软件模块3，语音信号捕捉及处理模块1分别与USB通讯与电源接口模块2和计算机口语听力训练模块3相连接；语音信号捕捉及处理模块1通过USB通讯与电源接口模块2取+3V工作电压，捕捉并将训练者的英语口语发音转换为电压信号，通过USB通讯与电源接口模块2传送给计算机口语听力训练软件模块3。
图2是语音信号捕捉及处理模块电路图。受话器的功能是将空气中的声波转换为相同频率的电压振动信号。本实用新型包括内置受话器4和外置受话器5。如果外置受话器5没有使用，则内置受话器4自动工作，如果使用了外置受话器5，则内置受话器4被断开。为了增强内置受话器4和外置受话器5的转换能力，两受话器都采用有源工作方式，其工作电压由端口MIC_ON从语音信号识别模块得到3V电压(AVDD)，该电源经过电阻R1限流、电容C1、C2滤波后，再经过电阻R2调整受话器的功率。内置受话器4和外置受话器5接收到空气中的声音振动后，将声波信号转换为微弱的电压信号，先由并联的电容C3滤波，再由防静电电路消除信号中的静电，防静电电路由电阻R3、电容C4、D1、和D2构成。电压信号经滤波和静电消除后，再由电容C5整形，然后通过端口AD-MIC-IN输出。
图3中示出了USB通讯与电源接口模块2的电路图。USB接口6通过USB连接线7与计算机相连，计算机的+5V电压经过FB1滤波降噪后，同时给电源芯片甲8和电源芯片乙9供电，电源芯片甲8是将+5V转换为+3V的，电源芯片乙9是USB接口芯片。+5V经过电容C6滤波后，进入电源芯片甲8，电源芯片甲8将+5V电压转换为+3V电压，经过电容C7滤波后，给图2的电路供电。电源芯片乙2将+5V转换为3.3V，经过电容C8滤波后，供电源芯片乙2内部电路供电。电源芯片乙9通过15、16脚与H1相连，从而把语音信号捕捉及处理模块处理后的语音数据传送给计算机，实现与计算机的数据交换。
本实用新型口语听力训练软件模块为训练者提供跟读与对话两种训练模式；计算机口语听力训练软件模块为训练者提供简单和普通两种训练难度级别；为训练者提供男声和女声两种真人发音；为训练者提供中文和英文训练界面；提供多个ID号，可供多个训练者分时使用；计算机口语听力训练软件模块采用非特定人连续语音识别方式，对训练者的发音进行语音识别后，根据识别结果与训练者进行对话，并将训练结果存储到与训练者正在使用的ID号相关联的数据库中，以供训练者随时查看。
本实用新型为训练者提供了30个英语口语听力训练的虚拟交谈环境，参见表1。
表1 本实用新型的30个英语口语虚拟训练环境
    编号  场景(英文) 场景(中文)
    1  Morning 早晨
    2  Greeting 问候
    3  Weather and Seasons 天气与季节
    4  Telephone Call 电话
    5  Hotel 旅店
    6  Time and Date 时间与日期
    7  Directions 问路
[0029]
    8  Taking a Bus 乘车
    9  School 学校
    10  TV and TV Programs 电视与电视节目
    11  Computer and Internet 电脑与网络
    12  Booking Tickets 订飞机票
    13  At the Airport 在机场
    14  Atthe Bank 在银行
    15  Family 家庭
    16  Job Interview 工作面试
    17  Dressing 衣着
    18  At the Library 在图书馆
    19  Spare Time 闲暇时光
    20  At the Restaurant 在餐馆
    21  Shopping 购物
    22  Seeing a Doctor 就医
    23  Hair Care 理发
    24  At Party 聚会
    25  Renting an Apartment 租房
    26  At Customs 在海关
    27  Making an Appointment 约会
    28  At the Post Office 在邮局
    29  Driving a Car 驾车
    30  At the Exhibition 展会
每个虚拟口语听力训练环境中，都有10～15句不等的提问语句，每一个提问语句，都对应1～8条不等的应答语句；每一句学习完后，本实用新型会根据语音识别结果对训练者进行赞赏、鼓励等评价，每一种评价都有4～8条不等的语句。此外，本实用新型还为训练者提供了10个可选的ID号、跟读与对话两种训练模式、简单与普通两种训练难度级别、中文和英文两种语言的训练界面。同时，本实用新型在与训练者交谈过程中，每一句话都可以采用男声或女声发音，从而为学习者营造了丰富、生动的口语听力训练环境。
图4示出了本实用新型的工作流程图。本实用新型运行的软件环境为Microsoft Windows 98，2000，XP，2003，Vista；运行环境硬件最低要求CPU主频为166MHz或更高；内存256M；硬盘空间200M；VGA或更高分辨率的显示器。将本实用新型与计算机、耳机连接起来后启动，先通过计算机的USB端口检测语音信号捕捉及处理模块1是否通过USB通讯与电源接口模块2连接成功，如果连接失败，则进入等待状态，并通知训练者当前的状态；如果连接成功，则对训练参数进行初始化，这些参数是ID号、环境、模式、级别、语言、男女声等，参数初始化完毕后，本实用新型会询问训练者是否开始训练，如果训练者选择“否”，则本实用新型自动进入等待状态，等待训练者的下一步操作；如果训练者选择“是”，则本实用新型会根据参数进入相应的口语训练虚拟交谈环境，开始对训练者的英语口语进行训练。训练过程中，如果训练者不对本实用新型进行操作，本实用新型会循环对训练者进行训练，直到训练者主动停止训练，此时，本实用新型会对该次的训练结果进行统计分析，评定为优秀、良好、一般三个训练成绩，并且存储到与训练者正在使用的ID号相关联的的数据库中。
图5是本实用新型的跟读训练过程流程图。当本实用新型进入跟读训练后，它会告诉训练者跟读训练规则，然后，本实用新型会把当前虚拟交谈环境中的所有提问的内容显示在计算机屏幕上，并且一句一句通过真人语音读出来，每读完一句，就提示训练者跟着读一遍，并同时开始语音检测、捕捉以及语音识别。如果没有检测到训练者说话，本实用新型会通过各种话来鼓励训练者开口训练；如果检测到训练者的话，但是发音不准，则本实用新型会提示语音识别失败，并鼓励训练者继续再努力跟读一遍，如果连续数次(一般为3次)训练者发音不准确，则本实用新型会自动开始下一句的跟读训练；如果训练者发音准确，本实用新型会通多种话语对训练者进行赞赏，然后继续下一句的跟读训练。如果已经对该虚拟交谈环境中的最后一句训练成功，则本实用新型会从该环境中的第一句开始训练。
图6是本实用新型的对话训练过程流程图。当本实用新型进入对话训练后，它会告诉训练者对话训练规则，然后，本实用新型会把当前虚拟交谈环境中所有可以提问的内容显示在计算机屏幕上，并同时开始语音检测、捕捉以及语音识别。本实用新型如果没有检测到训练者说话，本实用新型会通过各种话来鼓励训练者开口提问；如果检测到训练者的话，但是发音不准，则本实用新型会提示语音识别失败，并鼓励训练者继续再努力；如果训练者发音准确，本实用新型识别成功后，会把训练者说的话在屏幕上高亮显示，并且与训练者对话。对话训练会自动循环进行，直到训练者主动停止训练。

Claims (4)

1.一种基于语音识别的英语口语听力训练器，其特征在于：它包括语音信号捕捉及处理模块、USB通讯与电源接口模块和计算机口语听力训练模块；
语音信号捕捉及处理模块捕捉训练者说的声音，并将捕捉到的声音的波形转换为电压信号，并且对这些电压信号进行滤波处理后，通过USB通讯与电源接口模块传送到计算机口语听力训练软件模块；
USB通讯与电源接口模块，用于从计算机的USB口获取电压，给语音信号捕捉及处理模块供电，并且把语音信号捕捉及处理模块处理后的语音信号通过USB接口传送到计算机口语听力训练软件模块，以供计算机口语训练软件模块对语音信号进行语音识别。
2.如权利要求1所述的基于语音识别的英语口语听力训练器，其特征在于：所述的语音信号捕捉及处理模块通过所述的USB通讯与电源接口模块获取的工作电压为5V。
3.如权利要求1所述的基于语音识别的英语口语听力训练器，其特征在于：所述语音信号捕捉及处理模块中包含有受话器功率调节电路，用来调整受话器对接收到的声波信号转换成的电压信号的强弱。
4.如权利要求4所述的基于语音识别的英语口语听力训练器，其特征在于：所述的受话器采用有源工作模式，其工作电压由语言信号识别模块提供。
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