Устройство распознавания слов для телефонного номеронабирателя

Основными требованиями при создании устройства распознавания, предназначенного для телефонного номеронабирателя с голоса, являются малые габариты, вес и потребляемая мощность, работа в реальном масштабе времени. Эти требования можно удовлетворить подбором элементной базы, алгоритмов обработки и распознавания, описания речевого сигнала (PC).

Для обеспечения минимальной потребляемой мощности целесообразно использовать микропроцессорный комплект (МПК) серии К588. Однако сравнительно низкое быстродействие МПК К588, особенно при реализации операций умножения и деления, не позволяет проводить цифровую обработку сигналов в реальном масштабе времени. Поэтому для анализа PC используется аналоговая техника в виде полосовых фильтров, фильтра низких частот, детекторов огибающей сигналов на выходах всех фильтров.

При выборе алгоритмов распознавания устройств на основе МПК следует учитывать структуру и особенности команд. Для работы устройства в реальном масштабе времени наиболее эффективно применение МПК при выполнении операций сложения и вычитания. Так, распознавание ограниченного набора слов (цифры от "О" до "9", команды "стоп", "пауза", ''повтор") осуществляется алгоритмом распознавания сегментированных нестационарных временных рядов, сегментация временного ряда - алгоритмом типа "логического дерева", который проверяет наличие некоторых условий последовательно для всех признаков в каждом отсчете PC.

Каждый отсчет относится к определенному сегменту, затем соседние одноименные сегменты объединяются в один, одиночные сегменты отбрасываются как случайные. Сегментация происходит в реальном масштабе времени с вводом признаков PC в ОЗУ. Алфавит сегментов состоит из восьми сегментов, образующих "групповые" фонемы.

Каждый сегмент кодируется 1 байтом, мера сходства сегментных цепочек реализации и эталона пропорциональна относительной длине наибольшей общей подцепочки и включает в себя весовые коэффициенты сегментов, входящих в эту подцепочку. Весовые коэффициенты учитывают надежность выделения сегментов

Специализированное устройство распознавания (СУР) ограниченного набора слов (см. рисунок) выполнено на МПК серии К588 и содержит процессор, блок выделения признаков PC (ВВП), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), дешифратор адресного регистра (ДАР), индикаторную панель (ИП), микрофон (М), память данных (ОЗУ), память программ и эталонов (ППЗУ), регистр индикации (РИ), таймер (Т).

Рис. Блок-схема специализированного устройства распознавания слов

Процессор выполняет вычисление адресов операндов и команд, формирование микрокоманд (МК), логические и арифметические операции, формирование управляющих сигналов (УС). Он содержит операционный блок (ОБ), блок микропрограммного управления (БМУ) и блок сопряжения (БС) с каналом СУР. ОБ выполнен на 16-разрядной микросхеме арифметического устройства, БС — на микросхемах малой степени интеграции серии К561.

Обмен информации с внешним устройством обычно осуществляется через регистры внешних устройств (регистр состояний и регистр данных) в двух режимах: программном и режиме прерывания. В первом случае перед началом обмена проверяется содержимое регистра состояния внешнего устройства для определения его готовности к обмену, во втором - обмен осуществляется внешним устройством.

АЦП содержит аналоговый коммутатор, компаратор, канальный передатчик, регистр последовательного приближения, цифроаналоговый преобразователь, буферный регистр, счетчик, генератор.

Частота квантования признаков PC задается программно частотой опроса АЦП и ограничивается лишь быстродействием микросхем АЦП и процессора Прерывание таймера осуществляется при наличии "лог. 1" в шестом разряде регистра состояний таймера, период следования импульсов которого равен 1 мс. Начальная установка АЦП реализуется подачей "лог. 1" в 15-й разряд регистра состояний.

При каждом обращении к регистру данных АЦГ1 содержимое счетчика увеличивается на единицу и происходит переключение аналогового коммутатора на следующий канал. Вектор прерывания поступает на общий канал СУР при наличии сигнала предоставления прерывания, формируемого процессором после прихода сигнала требования прерывания из внешнего устройства.

Память устройства имеет страничную структуру и состоит из ОЗУ и ППЗУ объемом 4 К каждый. Возможно наращивание объема памяти устройства Для уменьшения потребляемой мощности память устройства выполнена на микросхемах серии К137 с малым током хранения. Для хранения программы и эталонов в ППЗУ имеется резервное питание от аккумуляторов, расположенных на данной плата Аккумуляторы автоматически подзаряжаются. Можно использовать ППЗУ на микросхемах серии К573 с ультрафиолетовым стиранием, но ток потребления при этом увеличивается.

Распознаваемое слово выводится на ИП в виде двузначного числа. В режиме отладки предусмотрена возможность подключения через дополнительные блоки сопряжения фотосчитывающего устройства FS-1501, блока клавиатуры и ОЗУ программ.

Данное устройство может быть вмонтировано в телефонный аппарат либо выполнено в качестве приставки. Небольшие дополнения в устройстве распознавания могут расширить его функциональные возможности, позволяя реализовать, например, запоминание номера абонентов, выполнение функции тонального звонка и др. Имеется встроенный блок питания, работающий от сети 220 В, 50 Гц. В случае неправильно набранного номера абонента возможна коррекция соответствующими командами "стоп", "пауза", "повтор".