伴著高新技能在軍事范疇的大范圍利用，武器裝備逐漸向高、精、尖方面開展。傳統(tǒng)的軍事練習(xí)因?yàn)榫毩?xí)時(shí)刻長、練習(xí)費(fèi)用高、練習(xí)空間窄，常常不能到達(dá)預(yù)期的練習(xí)作用，已不能滿意現(xiàn)代軍事練習(xí)的需求。為解決上述問題，模仿練習(xí)應(yīng)運(yùn)而生。

為進(jìn)一步提高練習(xí)作用，這篇文章利用智能語音交互芯片規(guī)劃了某模仿練習(xí)器的示教與回放系統(tǒng)。示教系統(tǒng)為操作人員生動(dòng)的演示規(guī)范操作流程及相應(yīng)的操作表象，極大地縮短了對操作人員的練習(xí)時(shí)刻，提高了練習(xí)作用?；胤畔到y(tǒng)經(jīng)過記載操作練習(xí)進(jìn)程中各操作人員的口令、聲響強(qiáng)度、動(dòng)作、時(shí)刻、操作表象等，待操作練習(xí)結(jié)束后經(jīng)過重演練習(xí)進(jìn)程，以便操作者及時(shí)糾正自個(gè)的問題。示教系統(tǒng)也可理解為對規(guī)范操作練習(xí)進(jìn)程的回放。該系統(tǒng)不需求虛擬現(xiàn)實(shí)技能的撐持，在小型的嵌入式系統(tǒng)上就能夠完結(jié)。

1 系統(tǒng)原理

該模仿練習(xí)器由一臺測控計(jì)算機(jī)和多臺從設(shè)備構(gòu)成。如圖1所示。在此僅對一臺從設(shè)備進(jìn)行介紹，其硬件系統(tǒng)主要由測控計(jì)算機(jī)、Arduino mega2560 操控器、語音辨認(rèn)單元、聲強(qiáng)檢測單元、語音組成單元、面板操控單元、儀器面板等構(gòu)成。面板操控單元較為復(fù)雜，包含多種操控電路，在模仿練習(xí)中擔(dān)任該從設(shè)備在Arduino mega2560 操控器的操控下完結(jié)整個(gè)練習(xí)進(jìn)程，在示教與回放系統(tǒng)中完結(jié)對方才操作練習(xí)操作表象的重演，其詳細(xì)電路規(guī)劃在此不做介紹。

語音辨認(rèn)單元擔(dān)任辨認(rèn)操作人員的操作口令；聲強(qiáng)檢測單元擔(dān)任檢測聲強(qiáng)巨細(xì)并以此作為判別是哪臺從設(shè)備操作人員口令的依據(jù)；Arduino mega2560操控器擔(dān)任監(jiān)督儀器面板各元件的狀況來辨認(rèn)操作人員的動(dòng)作，然后完結(jié)對操作練習(xí)進(jìn)程的記載。各儀器的操作表象依據(jù)操作動(dòng)作事前編制無需記載。在操作回放進(jìn)程中，測控計(jì)算機(jī)依據(jù)所記載的數(shù)據(jù)，經(jīng)過操控相應(yīng)從設(shè)備的Arduino mega2560操控器重現(xiàn)所記載的操作進(jìn)程。

2 單元系統(tǒng)規(guī)劃

2.1 語音辨認(rèn)單元規(guī)劃

當(dāng)時(shí)，語音辨認(rèn)技能的開展十分迅速，依照辨認(rèn)目標(biāo)的類型能夠分為特定人和非特定人語音辨認(rèn)。特定人是指辨認(rèn)目標(biāo)為專門的人，非特定人是指辨認(rèn)目標(biāo)是針對大多數(shù)用戶，通常需求收集多自己的語音進(jìn)行錄音和練習(xí)，經(jīng)過學(xué)習(xí)，然后到達(dá)較高的辨認(rèn)率。

這篇文章選用的LD3320語音辨認(rèn)芯片是一顆依據(jù)非特定人語音辨認(rèn)（Speaker Independent AutomaTIc SpeechRecogniTIon，SI ASR）技能的芯片。該芯片上集成了高精度的A/D 和D/A 接口，不再需求外接輔佐的FLASH 和RAM，即能夠完結(jié)語音辨認(rèn)、聲控、人機(jī)對話功用，供給了真實(shí)的單芯片語音辨認(rèn)解決方案。而且，辨認(rèn)的要害詞語列表是能夠動(dòng)態(tài)編輯的。

語音辨認(rèn)單元選用ATmega168 作為MCU，擔(dān)任操控LD3320完結(jié)一切和語音辨認(rèn)有關(guān)的作業(yè)，并將辨認(rèn)成果經(jīng)過串口上載至Arduino mega2560 操控器。對LD3320芯片的各種操作，都必須經(jīng)過寄存器的操作來完結(jié)，寄存器讀寫操作有2種方法（規(guī)范并行方法和串行SPI方法）。在此選用并行方法，將LD3320的數(shù)據(jù)端口與MCU的I/O口相連。

語音辨認(rèn)流程選用中止方法作業(yè)，其作業(yè)流程分為初始化、寫入要害詞、開端辨認(rèn)和呼應(yīng)中止等。MCU的程序選用ARDUINO IDE編寫，調(diào)試完結(jié)后經(jīng)過串口進(jìn)行燒錄，操控LD3320完結(jié)語音辨認(rèn)，并將辨認(rèn)成果上載至Arduino mega2560操控器。

2.2 聲強(qiáng)檢測單元規(guī)劃

在進(jìn)行語音辨認(rèn)時(shí)需求判別是某一臺從設(shè)備操作人員的口令，為此規(guī)劃聲強(qiáng)檢測單元電路，該電路僅需能夠判別出相對聲強(qiáng)的巨細(xì)，無需檢測聲級，對檢測精度需求較低。

電容式MIC聲響傳感器將外部聲響信號變換成電信號，經(jīng)NE5532擴(kuò)大電路進(jìn)行擴(kuò)大，將輸入的微弱音頻信號變換為具有一定幅值的電壓信號，該電壓信號經(jīng)AC/DC有效值變換電路進(jìn)行裝換后進(jìn)行再次擴(kuò)大，最終由Arduino mega2560操控器的A/D進(jìn)行采樣。其間D1 端接Arduinomega2560操控器的A/D，INT1端接Arduino mega2560操控器的外部中止1.當(dāng)外界聲響信號大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，三極管導(dǎo)通INT1端由高電平變?yōu)榈碗娖桨l(fā)作外部中止，操控器呼應(yīng)中止并進(jìn)行A/D 采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)均值濾波后保留，待測控計(jì)算機(jī)查詢時(shí)上載該聲強(qiáng)數(shù)據(jù)。

2.3 語音組成單元規(guī)劃

TTS（Text To Speech）文本轉(zhuǎn)語音技能是人機(jī)智能對話開展的趨勢。依據(jù)TTS技能的語音系統(tǒng)無需事前錄音就能夠隨時(shí)依據(jù)查詢條件查出并組成語音進(jìn)行播報(bào)，然后大大減少了系統(tǒng)維護(hù)的作業(yè)量。利用此技能，經(jīng)過MCU或許PC機(jī)就能操控語音芯片發(fā)音。

這篇文章選用SYN6658中文語音組成芯片進(jìn)行語音組成。SYN6658 經(jīng)過UART 接口或SPI接口通訊方法，接納待組成的文本數(shù)據(jù)，完結(jié)文本到語音（或TTS語音）的變換。操控器和SYN6658 語音組成芯片之間經(jīng)過UART接口銜接，操控器經(jīng)過串口通訊向SYN6658語音組成芯片發(fā)送操控指令和文本，SYN6658語音組成芯片把接納到的文本組成為語音信號輸出，輸出的信號經(jīng)LM386 功率擴(kuò)大器進(jìn)行擴(kuò)大后銜接到喇叭進(jìn)行播映。

SYN6658語音組成電路選用芯片硬件數(shù)據(jù)手冊供給的典型使用電路進(jìn)行規(guī)劃，在此不做介紹，功率擴(kuò)大電路選用美國國家半導(dǎo)體出產(chǎn)的音頻功率擴(kuò)大器LM386進(jìn)行擴(kuò)大。

在進(jìn)行語音組成時(shí)首要進(jìn)行初始化，包含發(fā)音人挑選、數(shù)字處理策略、語速調(diào)理、語調(diào)調(diào)理、音量調(diào)理等。

因?yàn)樵撓到y(tǒng)要模仿多人發(fā)音，所以不一樣的從設(shè)備設(shè)置不一樣的發(fā)音人及語調(diào)與語速以便于區(qū)別。初始化后等待測控計(jì)算機(jī)的語音組成指令，待收到指令后芯片會向上位機(jī)發(fā)送1字節(jié)的狀況回傳，上位機(jī)可依據(jù)這個(gè)回傳來判別芯片當(dāng)時(shí)的作業(yè)狀況。

3 系統(tǒng)軟件規(guī)劃

示教與回放系統(tǒng)的軟件規(guī)劃包含測控計(jì)算機(jī)的軟件規(guī)劃和各從設(shè)備Arduino mega260操控器的軟件規(guī)劃。

測控計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的操控中心，其軟件選用C#進(jìn)行編寫，在示教與回放系統(tǒng)中主要是對操作數(shù)據(jù)的記載以便依據(jù)所記載的數(shù)據(jù)對操作進(jìn)程進(jìn)行準(zhǔn)確回放，需求記載的數(shù)據(jù)包含：各從設(shè)備操作人員的操作口令，操作動(dòng)作，口令及動(dòng)作時(shí)刻，各操作對應(yīng)的操作表象。為簡化記載數(shù)據(jù)，事前編制好各事情代碼，記載進(jìn)程只記載代碼，大大提高程序效率。

在操作練習(xí)進(jìn)程中測控計(jì)算機(jī)每隔50 ms 對下位機(jī)進(jìn)行操控及輪詢，并記載反應(yīng)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)記載時(shí)以50 ms 為一個(gè)單位。選用定時(shí)器對時(shí)刻進(jìn)行操控。在回放進(jìn)程中首要比對當(dāng)時(shí)時(shí)刻和所記載的時(shí)刻，當(dāng)所記載的時(shí)刻與當(dāng)時(shí)時(shí)刻吻合時(shí)測控計(jì)算機(jī)操控下位機(jī)履行該事情，完結(jié)事情回放。

Arduino mega2560操控器擔(dān)任接納測控計(jì)算機(jī)的操控指令并履行指令，讀取語音辨認(rèn)成果，對聲強(qiáng)數(shù)據(jù)收集和處理，操控語音組成單元進(jìn)行語音組成等。Arduinomega2560 操控器選用串口中止的方法進(jìn)行指令接納。

只要正確接納到指令才會履行并回傳成果，若測控計(jì)算機(jī)在限制時(shí)刻內(nèi)未收到回傳成果則標(biāo)明發(fā)作錯(cuò)誤，測控計(jì)算機(jī)需從頭發(fā)送。

這篇文章利用智能語音芯片規(guī)劃了某模仿練習(xí)器的示教與回放系統(tǒng)，該系統(tǒng)不需求如今盛行的虛擬現(xiàn)實(shí)技能的撐持，僅在MCU的操控下就能夠運(yùn)轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)也能夠在小型的便攜式設(shè)備上完結(jié)，具有杰出的使用遠(yuǎn)景。