学生英语远程学习中的发音准确性自动对比系统分析

摘 要： 为了提高英语远程学习的智能水平，在互联网和嵌入式环境下进行学生英语远程学习中的发音准确性自动对比系统优化设计。提出基于多模控制的发音准确性自动对比系统设计方法，首先进行发音准确性自动对比系统的总体设计构架，系统设计中的数字信号处理器选用的TMS320VC5509A作为核心控制芯片，进行系统的硬件设计，包括A/D电路、外部存储电路、上电加载电路、系统逻辑译码控制电路和液晶显示器接口设计，最后进行系统的硬件装配和软件调试。结果表明，采用该系统进行英语远程学习中的发音对比的可靠性较好，对发音的实时纠正能力较强。

关键词： 英语远程学习； 发音对比系统； 系统设计； 多模控制

中图分类号： TN911?34； TP273 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）04?0070?04

Analysis on autometic contrast system for pronunciation accuracy in students′

English distance learning

LI Xiangjun

（Foreign Languages College， Guangxi University， Nanning 530004， China）

Abstract： In order to improve the intelligent level of English distance learning， the optimization design of an automatic comparison system for pronunciation accuracy is conducted for English distance learning of students in Internet and under the embedded condition. The design method of automatic pronunciation accuracy contrast system based on multimode control is proposed. The overall framework of automatic comparison system for pronunciation accuracy is designed. TMS320VC5509A is selected in the system design as the core control chip of the digital signal processor. In the hardware design of the system， the AD circuit， external storage circuit， power?on loaded circuit， logic decoding control circuit and liquid crystal display interface were designed. The hardware assembly and software debugging of the system were completed. The results show that the system has high reliability in pronunciation contrast and perfect real?time correction ability in English distance learning.

Keywords： English distance learning； pronunciation contrast system； system design； multi?mode control

0 引 言

在英语远程教育和学习中，由于教师不能在现场指导，对英语口语的发音纠正成为影响英语远程学习的最大难题[1?2]。采用声音R别和语音处理方法进行英语发音的准确性分析和识别，对提高英语远程学习中的口语教学智能化水平具有重要意义，进行英语远程学习中的发音准确性自动对比系统设计，改善英语远程学习和教育中的口语教学和发音纠正的难题。

研究相关的系统优化设计方法在提高英语远程教学质量和改善学生的学习效率方面具有较为广阔的应用前景[3]。

1 系统硬件设计部分

1.1 设计技术指标分析

本文采用的语音识别技术是多源声频的匹配检测技术，系统实现的功能技术指标描述为[4]：

（1） 配置PXI?6713的语音回放通道，系统对英语发音的采样频率不低于12 MHz；

（2） 采用标准的VPP仪器驱动程序中英语发音对比的远程控制，控制过程中对发音识别[5]的分辨率不低于8位；

（3） 信号输入范围尽量大，对英语发音信息采集和语音输出采用8通道同步、异步输入；

（4） 功耗尽量小，D/A转换速率200 kHz；VME总线传输的A/D分辨率[6]为10位（至少）。

1.2 系统硬件部分的模块化设计与实现

结合上述系统设计的技术指标，进行系统的功能模块化设计：

1.2.1 A/D电路

对英语发音信息的数据采集部分主要完成模拟信号到数字信号的转换。英语发音声源部分的最高采样率不小于100 kHz，在远程教学学习的语音识别系统中，设计555多频振荡器进行发音准确性自动对比系统的A/D采样电路设计。A/D电路是实现对英语发音的语音信息的数模转换电路，通过A/D电路采样实现对原始的语音信息的采集和调制控制。设计STM32F10多频振荡器进行英语远程学习发音自动对比系统集成智能控制信息的A/D采样，将DSP板上的12 V电压通过总线进行电压加载，采样A/D设计中，一款高速、低功耗4通道16位模/数转换器进行并行和串行输入控制，得到A/D转换的输入电压为（单位：V）：

其中，，满足A/D转换的输入电压要求，由此，A/D转换芯片选用A/D公司的A/D7655，得到发音准确性自动对比系统A/D数据采集模块电路如图1所示。

在发音准确性自动对比系统A/D数据采集部分的电源设计中，将DSP板上的12 V电压在78M05和79M05的两端分别加电容进行滤波，模拟输入信号范围为0～5 V，进行同步采样，并向CPU发出中断，当为低时，读通道B的数据，完成学生英语远程学习中的发音数据采集。

1.2.2 外部存储电路

外部存储电路完成对学生英语远程学习中的发音信息数据的存储和对比功能，选用MAX706S构建1.25 V门限检测器作为外部存储器电路的看门狗电路，DSP在1.6 s内未改变看门狗输入引脚WDI，发音对比系统的PFO管脚输出低电平，从而触发主复位，外扩了静态随机存储器（SRAM）、FLASH存储器和TMS320VC5509A外部存储芯片构建存储器电路，选用的静态随机存储器为CY7C1021CV33，它的存取速度为5 ns，英语发音准确性自动对比的信息存储器分配在DSP的CE1空间，系统的设计中FLASH存储器选用MBM29LV400BC，存储容量为4 MB（256 K×16 b），共有11个扇区。设置好相应的寄存器，对外部存储器的工作进行设置，进行学生英语远程学习中的发音信息源的存储和读取。学生英语远程学习中的发音准确性自动对比系统的外部存储电路设计如图2所示。

1.2.3 上电加载电路

上电加载电路执行英语发音语音识别和算法上电加载。发音准确性自动对比系统的设计中上电加载设计了I2C加载模式，存储器必须和Philips的I2C总线匹配，上电加载电路所选用的芯片为CAT24WC256，引导加载的I2C，E2PROM执行内部地址计数，采用增强主机接口EHPI（Enhanced Host Port Interface）的加载方式进行语音识别算法的上电加载和程序写入，使用两个字节来进行内部寻址，输入时钟CLKIN的输入频率等于12 MHz来保证I2C总线执行可靠的英语远程学习中的发音对比识别，根据上述分析得到上电加载电路接口设计如图3所示。

1.2.4 逻辑译码控制电路

逻辑译码控制电路是整个系统的核心模块，采用多模控制方法进行学生英语远程学习中的发音自动对比的逻辑译码多模控制，故系统中采用Altera公司的CPLD EPM7128AET100来实现学生英语远程学习中的发音准确性自动对比系统的逻辑与译码控制，EPM7128AET100需要外接2.5 V的参考电压，启动定时器，开始A/D转换，读通道A的英语远程学习中的发音数据，当为低时，转换B通道，可开始下一次A/D转换，逻辑译码控制电路设计如图4所示。

1.2.5 液晶显示器接口

液晶显示器主要完成学生英语远程学习中的发音准确性自动对比系统参数的显示和对比结果的输出，采用的液晶显示器DM74LS245WM为三态八位总线转换器，液晶显示器的驱动芯片接口如图5所示。其中，DSP的外设电压为3.3 V，通过DIR引脚来控制数据的传输方向，液晶显示器接口配置有64 KB ROM，HY57V641620HG的刷新频率为每64 ms 54 343次，根据公式：

PERIOD =

即每隔15.454 刷新一次学生英语远程学习中的发音信息，选择引脚BOOTM[0：3]来设置加载模式，并通过液晶显示接口输出英语发音的准确性对比结果。

综上分析，完成了学生英语远程学习中的发音准确性自动对比系统的硬件模块化集成设计，在此基础上，进行的软件开发和系统硬件及软件的联调测试。

2 系统软件设计

发音准确性自动对比系统软件开发建立在嵌入式Linux内核结构上。软件的开发平台为External Memory Interface开发平台。引导程序要调入的语音识别的代码如下：

Generates Settings ???>

PPI CAT24WC256 andCMOS EEPROMr ???>

[*]downloaded I2C bus transmission protocol

//引导程序负责上电时初始化

DSP input clock CLKIN （PPI_Philips memory） ???>

（/home/Documents/f automatically increase）XFR_TYPE loading I2C EEPROM

[*]Lash（DMAx_256 Kb serial EEPROM CMOS）

//lib目录下提供内核

在程序加载的基础上，通过调用request_irq（）函数来申请英语远程学习发音自动对比的多模控制中断，调用free_irq（）函数来自动增加内部地址计数器，I2C总线标准控制指令为：

#define MISC_I2C bus transmission protoco 255

//主设备号

#define data transmission rate_pwm "pwm"

//正确配置DMA寄存器

int I2C bus standard_MAP （）；

ret =CAT24WC256_pwm_open（&misc）；

采用s3c2440_aCAT24WC256_release（）控制指令负责控制发音准确性自动对比系统中嵌入式进程。通过S3C2440内部A/D转换设备进行系统的打开和关闭，输入命令source install?qt?emrtgbbd?x86.sh保证I2C总线的数据传输率。A/D转换完成时，A/D7655的BUSY信号由高变低，即DMA0，开始进行控制平台的可视化程序的编译、安装。由此实现对学生英语远程学习中的发音准确性自动对比系统的液晶远程控制和语音对比分析。

3 系统调试结果分析

在学生英语远程学习中的发音准确性自动对比系统的调试测试中，在语音信号发生器中产生一信噪比为-10 dB的英语发音信号，如图6所示，采用本文系统的A/D电路进行数模转换和发音准确性对比分析，把信号输入到本文设计的语音发音对比系统中，测试信号的输出，得到结果如图7所示。

从图6、图7可见，采用本文方法进行学生英语学习中的发音准确性测试，能准确分析语音信号中的特征点，结合专家系统数据库进行语音发音的标准性分析，具有较好的输入/输出性能，测试结果可靠稳定。

4 结 语

为了提高英语远程学习中英语口语教学的效率和智能水平，提出基于多模控制的发音准确性自动对比系统设计方法，进行发音准确性自动对比系统的总体设计构架。系统选择DSP作为核心控制的信息处理芯片，进行系统的硬件设计，然后进行系统的硬件装配和软件调试。测试结果表明，采用该系统进行英语远程学习中的发音对比的可靠性较好，对发音的时纠正能力较强，具有实用价值。

参考文献

[1] AREFI M M， ZAREI J， KARIMI H R. Adaptive output feedback neural network control of uncertain non?affine systems with unknown control direction [J]. Journal of the Franklin Institute， 2014， 351（8）： 4302?4316.

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[3] 吕富勇，周瑞卿，阮世阳，等.高频磁场检测中采样保持器的设计及其性能分析[J].电子测量技术，2015，38（8）：13?16.

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