[发明专利]具有发音质量评价的嵌入式语言教学机

权利要求书

1.一种具有发音质量评价的嵌入式语言教学机，包括硬件平台和软件系统；其特征在于：

其硬件平台包括电池和电源模块、语音处理芯片、闪烁存储器、多媒体数字信号编解码芯片、液晶显示屏、键盘、麦克、语音功率放大芯片、喇叭和耳机插座、通用串行总线接口芯片；其中上述电池和电源模块为上述的硬件平台提供电源；上述语音处理芯片与上述麦克相连，学习者的语音信号通过上述麦克传送给上述语音处理芯片，上述语音处理芯片对上述语音信号至少进行压缩、评价处理；上述语音处理芯片与上述闪烁存储器相连，完成程序的加载和数据的存储；上述语音处理芯片与上述键盘相连，接受上述键盘的按键消息；上述语音处理芯片与上述液晶显示屏相连，控制显示屏的刷新显示；上述语音处理芯片与上述多媒体数字信号编解码芯片相连，上述语音处理芯片传输数字音频信号到上述多媒体数字信号编解码芯片，上述多媒体数字信号编解码芯片输出模拟音频信号，上述模拟音频信号经上述语音功率放大芯片放大通过上述喇叭输出声音，上述模拟音频信号也可通过上述耳机插座直接外接耳机输出声音；上述语音处理芯片与上述通用串行总线接口芯片相连，实现与计算机的通讯；

其软件系统包括系统程序、算法程序和应用程序，在上述的语音处理芯片上运行；其中系统程序是准实时的操作系统，配置和驱动上述其他器件，实现上述的语音处理芯片与外围器件的通信，调用算法程序和应用程序，控制系统的流程；上述算法程序完成语音的编译解码、学习者发音质量评价的算法；上述应用程序是开放式软件平台，解释具体的学习课件。

2.根据权利要求1所述的具有发音质量评价的嵌入式教学机，其特征在于：

(1)上述语音处理芯片为微控制器和数字信号处理，上述微控制器控制外围器件，上述数字信号处理运行语音的编解码程序和发音质量评价算法程序；

(2)上述语音处理芯片与上述闪烁存储器之间有双向数据、地址和控制信号线的连接，上述语音处理芯片向上述闪烁存储器读写程序与数据内容，完成程序的加载和数据的存储；

(3)上述语音处理芯片与上述键盘有控制信号和数据线连接；

(4)上述语音处理芯片与上述液晶显示屏有双向数据、地址和控制信号线的连接，上述语音处理芯片从上述液晶显示屏读出当前显示的数据，上述语音处理芯片向液晶显示屏写入需在上述液晶显示屏重新显示的数据；

(5)上述语音处理芯片与上述多媒体数字信号编解码芯片有控制信号线和数据线的连接；上述语音处理芯片输出数字音频数据到所述的多媒体数字信号编解码芯片；

(6)上述语音处理芯片与上述通用串行总线接口芯片有控制信号线和双向数据的连接。

3.根据权利要求1或2所述的具有发音质量评价的嵌入式教学机，其特征在于：

上述算法程序的具体程序模块包括学习内容音频数据的播放、录音、录音回放、语速调节以及发音质量评价；其中：

(1)学习内容音频数据的播放模块中，采用低码率和高音质的音频编码方法压缩编码后的压缩语音先解码成数字语音，再经过D/A变换得到可供播放的模拟语音；

(2)录音模块中，模拟语音信号经过A/D变换，得到数字语音并进行分帧，进行实时的端点检测和音量检测，对上述分帧语音进行低码率压缩编码得到压缩语音，并提取用于发音质量评价的语音特征；

(3)录音回放模块中，对(2)所述的压缩编码后的压缩语音进行解码得到数字语音，上述数字语音经过D/A变换，得到可供播放的模拟语音；

(4)语速调节模块中，对(1)和(3)所述的解码后的数字语音进行时域压扩，得到语速改变后的数字语音，语速改变后的数字语音经过D/A变换，得到可供播放的模拟语音；

(5)发音质量评价模块中，利用(2)中所述的用于发音质量评价的语音特征、预先训练好的标准发音模型和预先生成的标准发音网络进行发音质量评价，得到发音质量的评分结果。

4.根据权利要求3所述的具有发音质量评价的嵌入式教学机，其特征在于：上述应用程序是一个解释具体学习课件的开放式软件平台，学习内容先在个人计算机上组织并编译成一个课件文件，课件需要组织的内容包括学习文本、标准发音、标准发音的字幕、为进行发音质量评价所需的标准发音的网络和预先训练好的标准发音模型；通过课件设计后的课件文件通过通用串行总线接口下载到嵌入式设备，上述应用程序解释上述课件文件，控制学习流程，至少实现单词学习、语句学习、课堂学习、语言练习、口语测试和发音质量评价。