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摘要
本文基于51单片机设计一款万能语音备忘录。通过对单片机的基本原理、语音识别技术和存储技术的研究，设计出具有语音录入、识别、存储和回放功能的备忘录。本文从硬件设计和软件设计两个方面详细阐述备忘录的整体框架和实现细节，并通过实际测试验证了设计的可行性和实用性。这款语音备忘录操作简单，功能齐全，可以广泛运用于日常生活、工作和学习等领域。
关键词：51单片机；语音备忘录；语音识别；存储技术
一、引言
随着科技的不断发展，人们的生活节奏越来越快，每天需要记住的事情也越来越多，有时候会因为一些琐碎的事情而遗忘了更为重要的事情。为此，设计一款方便实用的语音备忘录，能够有效地解决人们的烦恼，提高工作和生活效率。
本文基于51单片机设计了一款语音备忘录，通过语音录入、识别和存储等功能，实现了快速而准确的备忘录记录。本文主要分为以下两部分进行介绍：硬件设计和软件设计。硬件设计包括语音输入模块、语音识别模块、存储模块和控制模块；软件设计包括系统框架设计、语音采样及处理、语音识别和存储等。
二、硬件设计
1. 语音输入模块
语音备忘录的语音输入模块主要是通过麦克风采集声音信号，并通过声音处理，将其转化成数字信号，以便后续的语音识别和存储。麦克风选择语音识别专用麦克风，可以有效地降噪，提高采集的语音信号的质量。通过电路设计实现麦克风的电容耦合和放大功率，保证麦克风信号可以稳定、准确地被采集到。
2. 语音识别模块
语音识别模块是语音备忘录的核心，其主要功能是对语音信号进行数字化处理，以提取出其中的特征信息，并通过模式匹配，将其识别为特定的语音命令。本设计采用了YFS201语音识别芯片，它是一款基于数字信号处理的语音识别技术，具有噪音抑制、多指令识别等优点。
3. 存储模块
语音备忘录还需要一个存储模块，用于存储已经识别的语音命令，并可以随时进行查询、回放等操作。本设计采用了串口FLASH芯片，它是一种非易失性存储器，可随意读取和写入语音命令。
4. 控制模块
控制模块负责语音备忘录的系统控制、操作反馈和启动功能等。本设计采用了51单片机作为控制芯片，它具有高性能、成本低廉、易于编程等优点，可以轻松实现语音备忘录的核心控制功能。
三、软件设计
1. 系统框架设计
系统框架主要包括启动界面、语音识别界面、存储界面和操作界面。启动界面用于初始化系统，检测语音识别模块、存储模块和控制芯片是否正常。识别界面用于采集和处理语音信号，将其转化为数字信号，以供后续的语音识别。存储界面主要用于将识别出的语音命令存储到串口FLASH芯片中。操作界面用于设置或回放语音信息。
2. 语音采样及处理
语音采样是通过麦克风采集声音信号，并将其转化成数字信号的过程。其中信号处理包括：DC偏移消除、滤波、AD转换。语音采样的采样率为8KHz，采样精度为16位。实现采样的代码如下：
```c
void Voice_Gather() {
unsigned char t;
for(t = 0; t < 50; t++) {
ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEED | ADC_START | ADC_CH; //配置ADC
while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG));//等待ADC转化完成
ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;
AD_Data_Flag = 1;
AD_Data = ADC_RES;
VoiceData[t] = AD_Data;
}
}
```
其中AD_Data_Flag是ADC转换标志位，AD_Data保存转换后的数字信号，VoiceData[t]保存采样的语音信号。
3. 语音识别
语音识别是通过语音识别芯片进行数字信号处理和模式匹配，将采集到的语音信号转化为特定的语音命令。本设计中采用YFS201芯片，具有多指令识别功能，可识别12个中英文常用口令。实现识别的代码如下：
```c
unsigned char Voice_Recognition(unsigned char *Word) {
unsigned char t, Data;
Flag_Word = 0;
DI;
if (RECflag == 1) {
RECflag = 0;
Send_Command('1');
while (RECflag == 0);
Data = SPI_Read();
if (Data == 0xa5) {
for (t = 0; t < 10; t++) {
Data = SPI_Read();
if (Data != 0x00 && Data != 0xff) {
Word[t] = Data;
} else {
break;
}
}
Flag_Word = 1;
}
}
EI;
return Flag_Word;
}
```
其中SPI是单片机和语音识别模块之间进行通信的接口，Flag_Word返回语音识别模块是否成功读取模块。
4. 存储
语音备忘录可以将语音命令存储到串口FLASH芯片中，可以随时查询、回放和删除。实现存储的代码如下：
```c
void Write_Flash(unsigned int addr, unsigned char dat) {
SPI_Flash_Write_Enable();
WREN = 1;
CS = 0;
Send_Command(0x02);
Send_Dat((addr >> 16) & 0xff);
Send_Dat((addr >> 8) & 0xff);
Send_Dat(addr & 0xff);
Send_Dat(dat);
CS = 1;
WREN = 0;
SPI_Flash_Write_Disable();
}
```
其中SPI_Flash_Write_Enable()使能串口FLASH芯片的写入操作，WREN用于清空串口FLASH芯片的写入保护位，Send_Command(0x02)使串口FLASH芯片进入写入状态，Send_Dat(dat)实现写入操作。
四、实验结果
经过实验检测，本设计的语音备忘录可以成功地实现语音录入、识别、存储和回放的功能。整个系统操作简单，功能齐全，可以广泛运用于日常生活、工作和学习等领域。
五、结论
本文主要研究了基于51单片机的万能语音备忘录的设计方案。通过对单片机的基本原理、语音识别技术和存储技术的研究，设计出具有语音录入、识别、存储和回放功能的备忘录。在硬件设计方面，使用语音识别专用麦克风采集语音信号，并通过电路设计实现麦克风信号的稳定、准确地被采集到。在软件设计方面，将采集到的语音信号进行数字化处理，以提取出其中的特征信息，并通过模式匹配，将其识别为特定的语音命令，实现了快速而准确的备忘录记录。
本设计具有系统操作简单、功能齐全、实用可靠等优点，可以广泛运用于日常生活、工作和学习等领域。但在实际使用中还需要进一步完善和优化，以满足更多用户的需求。