作为计算机外设的声控装置

暂无

技术领域\n本发明是涉及语音信息查询系统用于语音交互的电子装置，特别涉及 原有信息查询产品(触摸屏)的改造和产品升级。同时，也可作为外部 设备安装在个人电脑上，实现语音控制功能，增强计算机的可操作性。\n背景技术\n作为专用交互平台的信息查询系统主要通过使用者利用手指点击触 摸屏幕上的特定信息区域，达到信息查询的目的。主要由计算机主机、 显示屏、触摸屏、USB接口声音处理及加密板、音频功率放大器、机柜、 音箱、电源等部分组成。\n原有触摸屏信息查询系统目前主要存在如下问题：\n(1)使用中，对使用者手指的点击动作具有感知和定位能力的触摸 屏，在使用中需粘贴在用于显示信息的显示屏上，在触摸屏和显示屏两 个部分调试到坐标统一的前提下，实现将手指移动/点击转换成类似于鼠 标移动/点击的功能，达到对显示信息进行触摸选择的使用目的。但由于 触摸屏本身的构造和材料限制，经常会出现定位的漂移，因而造成显示 区域和原有的对应触摸区域的偏差，甚至是不匹配，给正常的使用带来 很大的麻烦。为了弥补上述不足，必须将显示和对应的触摸点击区域尽 可能做的大一些，以此增加点击的有效性，但显而易见的是降低了每个 页面可选信息的数量；而且，还需要定期校正定位。\n(2)在使用中，经常触摸区域由于受手指附着物的污染和自然老化 等非主观原因，需要定期维护，这也无疑大量增加了用户的维护工作量。\n(3)原有的触摸使用方式不够卫生。触摸屏(包括键盘)很可能成 为某些疾病的传播者。另外，大部分的消毒液会氧化、分解触摸屏的表 面，因此也不允许频繁的进行擦拭，客观上造成使用者的抵触心理。而 使用者与具有语音识别功能的查询系统进行交互时，无需接触，而且总 存在20-60cm的使用距离，此外，麦克风隔罩的更换和消毒极为简单方 便。因而，更加卫生、可靠。\n综上所述，信息查询效率不高，必然造成使用复杂程度的增加，在 加上卫生等方面的考虑，容易让使用者产生抵触心理。而原有产品对维 护工作的要求较高，也增加了维护成本。这些不利因素，在一定程度上 阻碍了原有触摸屏系统的发展和推广。\n另一方面，作为一个计算机外设的通用产品(USB接口声音处理及 加密板可以作为通用USB声卡)，本装置可以改善原有的人机交互模式， 增加语音控制功能。使用户在操作计算机时，具有的语音控制的选择。 特别是不方便使用键盘和用户的双手被占用的情况下，更能突出这一个 选择的必要性。\n发明内容\n借助语音识别功能特有的优势，不仅可以弥补上述不足，更可以有 效地改善传统产品的生硬的人机交互方式，实现类似于对话的自然交流。 增加使用的亲切感。\n本发明装置的设计目的是(一)提供一种基于原有信息查询产品的 具有语音交互功能和使用者检测能力的、小型、灵活、低成本的，语音 信息浏览、查询、控制应用的专用装置。(二)作为一个通用的计算机 外部设备，为原有系统增加一个可控的语音通道，实现但不限于语音控 制功能。\n为实现上述目的，本发明装置包括：\n(1)语音识别及合成软件，\n(2)麦克风，\n(3)语音信号的滤波与放大电路和增益控制电路，\n(4)驱动程序，\n(5)配合电脑标准接口的加解密电路及配套的软件开发包\n其(3)语音信号的滤波与放大电路和增益控制电路中，vcc3接于电 阻R12，电阻R12、R13、R14串联，并接于电容C8；电阻R12、R13之间 连接有电容器C19，电阻R13、R14之间连接有麦克脚1，电阻R14、电容 C8之间连接有电容C7；电容C7另一端与麦克脚2、电位器C19另一端相 连接到模拟地；电容C8另一端与R15相接，R15另一端与N2B的第6脚 及R16一端相接，N2B的第5脚与USB接口内部放大反馈信号电连接，N2B 的第7脚与R17一端相接后做为信号的最后输出端。\n所述的装置，其(5)配合电脑标准接口的加解密电路及与计算机通 过USB接口相连接，利用不同频率的组合信号和辅助命令信号，实现计 算机与装置之间进行握手确认的保密方法。\n所述的装置，其(5)加解密电路及与计算机接口电路中含有相应的 频率检出电路、电平转换部分的三极管和限流电阻以及用于通道转换的 模拟开关和继电器；其中，C23与C22一端相连另一端分别相接与G2两 端，G2两端再接于U2的2，3脚；U2的第6脚分别与R35，R34相接；U2 的第5脚接到R31再与RL1的第5脚相接，通过C31到地，U2的第8脚 通过C30到地，U2的第1脚到地；VCC通过R60，R61串联分压连接到N2A 的第3脚，N2A的第3脚接一滤波电容，计算机输出的模拟信号通过R53 接到N2A的第2脚，N2A的第2脚通过R52与N2A的第1脚相接，N2A的 第1脚连接到U2的第7脚；R34另一端接到RL1的第7脚，R35另一端 接到V1的B极；RL1的第7脚与第8脚之间接一电容C21。\n所述的装置，其交互模式上，不但可以逐步显示交互内容，而且， 由于声控技术的融入，能在屏幕上提示更多的交互目录，以声控目录方 式提示下一级交互的内容，做到触摸与声控的高效率兼容。\n所述的装置，其既可附加到现有触摸屏查询系统，又可连接到个人 电脑，实现语音浏览、查询、控制功能。\n本发明装置的优点在于：\n(1)提高信息交互效率，降低使用复杂度。大部分情况下，使用者 可以通过屏幕提供多级查询的引导信息，利用声控功能进行选 择。尽可能避免了原有触摸屏系统使用效率方面的问题。\n(2)交互时无需用户触摸，从根本上解决了原有系统因为需要接触 而带来的不够卫生等方面的局限性。\n(3)解决了那些不方便使用键盘或双手被占用时的人机交互问题。\n本发明充分利用计算机的丰富资源和强大的处理能力，语音交互功 能自然，娱乐性强。结构简单，轻便，直接连接在计算机的USB口。配 套使用的语音识别软件的识别率高，而且是非特定人，不需要使用者去 训练，对说话人限制极少，可以很好的进行人机交互。灵活性强，可以 方便的通过编程调整、增加语音命令或功能。\n本发明装置，可附加在原有信息查询系统上，增加语音识别功能，实 现对信息的语音浏览或查询。从而满足市场对非接触式、人性化、高效 率的人机交互目的使用需求。\n附图说明\n图1为作为计算机外设的声控装置的原理示意图；\n图2为作为计算机外设的声控装置软件部分的功能示意图；\n图3为作为计算机外设的声控装置的语音信号的滤波与放 大电路原理图；\n图4为作为计算机外设的声控装置的其他辅助电路原理图；\n图5为作为计算机外设的声控装置的加解密电路原理图。\n具体实施方式\n如图1所示，使用者的语音通过麦克风(2)采集后，经过语音信号 的滤波与放大电路和增益控制电路(3)的处理后的信号送到计算机USB 口，语音识别及合成软件(1)通过对声卡语音信号的检测和处理得到识 别结果，信息查询软件根据识别结果的内容，将使用者需要的图像、文 字、声音等多媒体信息通过显示屏和扬声器反馈给使用者，或通过语音 识别及合成软件(1)将语音信息播放给使用者，完成交互功能和语音浏 览/查询功能。\n语音信号的滤波与放大电路和增益控制电路(3)的设计如图3所示， vcc3接于电阻R12，电阻R12、R13、R14串联，并接于电容C8；电阻R12、 R13之间连接有电容C19，电阻R13、R14之间连接有麦克脚1，电阻R14、 电容C8之间连接有电容C7；电容C7另一端与麦克脚2、电位器C19另 一端相连接到模拟地；电容C8另一端与R15相接，R15另一端与N2B的 第6脚及R16一端相接，R16是连接在N2B第6脚和第7脚之间的反馈电 阻，N2B的第5脚与USB接口内部放大反馈信号电连接，N2B的第7脚输 出是最后输出端。\n包括信号的电容c1的滤波(隔直流)和运算放大器U3和U4的两级 运算放大功能，放大电路中的反馈电阻的阻值可根据麦克风特性的不同 进行调整。通过运算放大器U3和U4上附加的偏置电压，可使该部分工 作于单电压供电方式，ZENER(1.5V)是标称值为1.5伏的稳压管，当采用 驻极体麦克风时，该稳压电路提供麦克风的供电；当采用动圈式麦克风 时，该部分可不使用。\n如图2所示，在每次装置与计算机进行信号交互时通过加解密电路(5) 及驱动程序(4)进行相互确认，如未通过确认，则系统不能正常工作， 从而实现加密保护功能。上述的保密保护机制我们称为“握手”，\n“握手”的具体实现方法是，“握手”协议中定义了一组能通过软件 产生的不同频率的正旋波信号，分别表示“讲者”、“听者”、“发送”、 “接受”、“数据类型”等，需要“握手”的双方，根据上述协议的约 定，利用该设备的模拟通道和USB口的数据通道上信号的组合，完成相 互身份合法性的确认。如图4、图5所示，为计算机外设的声控装置的 电路原理图，其中，C23与C22一端相连另一端分别相接与G2两端，G2 两端再接于U2的2，3脚；U2的第6脚分别与R35，R34相接；U2的第 5脚接到R31再与RL1的第5脚相接，通过C31到地，U2的第8脚通过 C30到地，U2的第1脚到地；VCC通过R60，R61串联分压连接到N2A的 第3脚，N2A的第3脚接一滤波电容，计算机输出的模拟信号通过R53 接到N2A的第2脚，N2A的第2脚通过R52与N2A的第1脚相接，N2A的 第1脚连接到U2的第7脚；R34另一端接到RL1的第7脚，R35另一端 接到V1的B极；RL1的第7脚与第8脚之间接一电容C21。\n其中由运算放大器U2A、U2B及相联的电阻、电容、三极管等分离器 件组成“握手”信号的检测电路。UA2-4.5NEC用来完成对通道的切换。\n本电路供电由计算机USB口直接供电，所有运放为单电源供电完成 差分放大。