1 AP7003簡介

AP7003是一款新型、低成本語音識別專用集成電路，內置有麥克風放大器、A/D轉換器、語音處理器和I/O控制器，經預處理后可識別12組不同的字詞，每組1.5秒時長，可連詞或單詞識別。AP7003包括AP7003-01（由CPU串行控制）和AP7003-02（由按鍵直接控制）兩種型號，且具有高度的I/O可編程性，使用簡單方便，可廣泛應用于玩具、識別轉控、自動答錄等領域。

AP7003的功能框圖如圖1所示。

其主要特性如下：

· 內置麥克風放大器

· 內置A/D轉換器；

· DIP40雙列直插式封裝；

· 識別12組1.5秒時長字詞；

· I/O口具有2個普通輸入、4個觸發輸入、2個輸出口（分別有4個和12個輸出）、2個LED驅動；

· 指令優化以方便用戶使用；

· 2.4V～4.5V工作電壓，且具備低功耗模式。

2 AP7003功能說明

AP7003具有兩種工作模式，即錄音模式和識別模式。在使用識別模式之前，應先將目標詞錄入芯片內。AP7003內有12個存儲體用于存儲12組不同的字句，每個存儲體可存儲1.5秒時長的字詞，可通過鍵盤或按程序編制的順序選擇存儲體錄入及存放目標詞。語音可通過外部麥克風或其它媒體錄入芯片內，經內部處理后以不同的數字特征信號保存于存儲體中。

目標詞錄入芯片內后即可將工作模式轉換到識別模式，工作時芯片將當前語音與事先已錄入存儲體的目標詞語音相比較，如果有語音特征相匹配，則在芯片的相應輸出端口輸出高電平或低電平。需要時可以將芯片編程為省電模式以節省電能，當有按鍵信號時芯片將被喚醒。

AP7003采用DIP40封裝，引腳功能如表1所示，其典型應用電路如圖2所示。

表1AP7003引腳功能說明

引腳號引腳名稱功能說明

1PORES清除A輸出口（POA）輸出狀態，高有效

2GNDD數字地

3LED1驅動LED，低有效，可編程用于指示語音錄音的狀態

4LED2驅動LED，低有效，可編程用于指示語音識別的結果

8～5POB1～POB4Ｂ輸出口，可編程用于鍵盤驅動識別的結果

12～9PIT1～PIT4低脈沖觸發輸入，內部有上拉電阻，可編程用于鍵盤輸入

13VDDD數字電源

14CAPV通過電容接地，對內部電壓進行濾波

15OSC1振蕩頻率控制，通過56KΩ電阻接地

17、18PIM1、PIM2普通輸入引腳，可編程用于芯片工作模式控制：PIM1＝1時，芯片具有識別功能；PIM2＝1時，A端口可以輸出。反之不能 進行識別或A端口不能輸出

19TEST測試端，芯片出廠時測試用

20POSL對A輸出口有效電平進行選擇：高時A口高有效；低時A口低有效

21GNDA模擬地涑隹謨行У縉澆

22TREF語音輸入門限控制端

23A2OUT第二級放大器輸出端

24A1IN第一級放大器負輸入端

26A1OUT第一級放大器輸出端

27MICP電子麥克風電源供應端

28VDDA模擬電源

29～40POA1～POA12A輸出口，可編程用于語音錄入/語音識別對的存儲體指示

16、25NC未用引腳

3 AP7003-01的應用

AP7003-01可通過串行口與微控制器連接，應用圖如圖3所示。

AP7003-01共有22個輸入指令和15個輸出指令，如表2所示。AP7003-01工作時序及時間定義如圖4所示。

系統上電后必須先給AP7003-01發清除指令Clear Word以清除12個存儲體內的內容，然后發出一個存儲指令（Store Word1～Store Word12之一）將目標詞錄入芯片相應的存儲體內。當LED1有效時表示芯片準備好錄入目標詞。通過指令Set R_Model或Set R_Mode2可選擇兩種識別模式：Set R_Model為單詞識別模式，該模式下識別操作完成后芯片進入省電狀態以等待新的指令；Set R_Mode2為連詞識別模式，該模式下識別操作完成后芯片返回語音錄入狀態。

進入語音識別狀態前必須通過指令Set R_Levell～Set R_Level4設置識別時要求的匹配度，Set R_Level4要求匹配程度最高，而Set R_Level1最低，可以根據經驗設定為中間某一個值。跟在一個Store Word1～12指令之后的Store Flag指令將前面錄入的語音存入指定的存儲體以作為目標詞。Clear Outputs指令用于清除A端口輸出狀態（POA1～POA12）。Shut Down指令將芯片轉入關閉模式以節省電能。

當數據格式或時序出現在串行數據（SERIAL DATA）輸入口PIT3、PIT2、PIT1時，芯片將發送錯誤代碼到串行數據輸出口POB4，同時將數據、時鐘發送到串行數據輸出口POB2、POB3。

指令Store Word1～12、Store Flag、Clear Word、Set R_Level1～4和Clear Outputs執行完成后芯片將輸出一個Done代碼。芯片每次執行完語音識別后，輸出一個匹配指示代碼（Match Word1～Match Word12或NO Match）。當有一個語音匹配時，LED2有效，如果PIM2被拉高（端口A使能），則A端口相應的引腳變為有效。如果PIM1引腳被拉低，芯片的語音識別功能被禁止。

4 AP7003-02的應用

AP7003-02可以單獨使用，無需控制器，適合于用鍵盤直接控制。芯片有8鍵控制和12鍵控制兩種鍵盤操作模式，如圖5所示。各鍵及其功能見表3（a）、（b）。

表3（a） AP7003-02鍵盤模式

Modey8Key

PIM1＝012Key

PIM1＝1

Key NO.

1Store WordStore Word1

2Word UpStore Word2

3Word DownStore Word3

4Set R_Level1Store Word4

5Set R_Level2Store Word5

6Set R_Level3Store Word6

7Clear OutputStore Word7

8Shut DownStore Word8

9N.A.Set R_Level1

10N.A.Set R_Level2

11N.A.Clear Output

12N.A.Shut Down

PIT3Ｓｔｏｒｅ ＷｏｒｄN.A.

PIT4Ｃｌｅａｒ ＷｏｒｄClear

表3 b AP7003-2按鍵功能

鍵名功 能 說 明

Clear Word清除12個存儲體內容，之后進入存儲目標詞1（Store Word1）狀態

Store Word選擇當前存儲體以存儲錄入的語音！？/td》

Store Word1～8選擇12個存儲體中的一個以存儲錄入的語音

Wor Up選擇后一個存儲體以存儲錄入的語音；存儲體12的“后一個”是存儲體1

Word Down選擇前一個存儲體以存儲錄入的語音；存儲體1的“前一個”仍是存儲體1

et R_Level1～3設置語音識別的匹配度，之后進入語音識別初始狀態

Clear Output清除POA1～POA12和LED2狀態，之后進入語音識別初始狀態

Shut Down將芯片轉入省電模式

上電后POB1～POB4均被置成低電平。當有鍵按下時，芯片按POB1→POB2→POB3→POB4的順序依次發出鍵盤掃描信號，掃描信號為16ms低脈沖加64ms間隔，且循環進行，按鍵信號從PIT1～PIT4輸入芯片。鍵盤陣列如表3（c）所示。

表3（c）AP7003-02鍵盤陣列

POB1POB2POB3POB4

PIT1KEY1KEY2KEY3KEY4

PIT2KEY5KEY6KEY7KEY8

PIT3KEY9KEY10KEY11KEY12

上電后12個存儲體在錄入目標詞之前必須首先清空。開始錄入目標詞時LED1及POA1～POA12之一（與所選擇的存儲體相對應的一個）有效，目標詞錄入到存儲體后芯片進入識別模式。

在識別模式初始狀態，只有LED1是有效的。識別完成后，如果沒有詞相匹配，LED1閃爍3秒鐘后回到識別模式初始狀態；如果有詞相匹配，LED2有效，與匹配詞所在存儲體相對應的POA輸出端口也有效。如果芯片被設置成自動模式（PIM2＝0），則LED2及POA的輸出將在3分鐘后被清除，之后回到識別模式初始狀態。當PIM2＝0時，如果連續8分鐘沒有語音輸入芯片，將自動進入省電模式。

5 應注意的問題

1、語音識別電路對外部麥克風（MIC）的分貝值有一定的要求。使用經驗表明，本語音識別電路中選用56dB的麥克風可達到最佳效果。

2、語音識別前設置的匹配度是一個影響識別率高低的重要因素，在實驗過程中需要根據使用環境、使用要求等情況多次實驗才能確定最佳值。

3、AP7003的工作電壓為2.4V～4.5V。對于3V的應用系統，可直接使用；如果您的應用系統是5V工作電壓，建議通過一個二極管給AP7003供電，以保證系統長期穩定可靠地工作，也有利于降低系統功耗。

應用表明，AP7003使用簡單方便，具有較高的識別率，一般可達80%以上，是一款較好的語音識別芯片。