[发明专利]具有发音质量评价的嵌入式语言教学机

说明书

技术领域

本发明属于语音技术和嵌入式系统领域，尤其涉及具有发音质量评价的嵌入式语言教学机。

背景技术

机器辅助语言学习在上世纪九十年代开始研究和应用。目前市场上已经有多种嵌入式的英语学习机产品，如好记星和E百分等。它们都采用数字信号处理(Digital Signal Processing，以下简称DSP)技术。硬件系统一般包括微控制器(Micro Control Unit，以下简称MCU)DSP芯片、多媒体数字信号编解码器(Coder-Decoder，以下简称CODEC)快闪存储器(Flash Memory)通用串行总线(Universal Serial Bus，以下简称USB)键盘和液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)等；其中MCU作为主控芯片，执行设备驱动和程序调度等操作系统程序，DSP执行应用算法程序。功能上具有内容检索查询，复读，跟读，跟读对比，文字同步显示，语速可调节的放音等，有些产品还具有MP3功能。这些语言学习产品大都可以通过互联网下载和更新学习材料。

总结目前语言学习机产品的主要问题在于：学习过程基本是学习者阅读或收听学习内容，机器对学习者的发音质量不能进行评价，缺乏互动的学习过程枯燥乏味。因此，实现具有互动性学习功能、能够对学习者的发音质量进行评价的新一代学习机是非常重要和必然的。

发明内容

本发明的目的是为了突破现有学习机的缺陷，提供一种除了实现现有学习机的单词和语句学习、语言阅读、语言练习和测试等功能外，还融入对学习者发音质量进行评价的功能和互动式的语言教学思想，对学习者的单词和语句跟读，能给出发音质量的分数或等级，让学习者自我了解发音是否规范正确；此外还引入互动式教学思想，模拟现实的课堂教学，讲解、提问、评价等学习环节交错进行，对学习者的语音或按键回答做出评判，同时可以根据回答结果选择后继教学内容的教学机。

本发明提供的具有发音质量评价的嵌入式教学机，包括硬件平台和软件系统；其特点是：

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、CODEC、液晶显示屏、键盘、麦克、语音功率放大芯片、喇叭和耳机插座、USB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CODEC相连，上述CODEC输出模拟音频信号，上述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USB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。

具有发音质量评价的嵌入式教学机硬件平台的具体电路连接与功能说明如下：

(1)上述语音处理芯片为MCU和DSP，上述MCU控制外围器件，上述DSP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CODEC有控制信号线和数据线的连接；语音处理芯片输出音频数据到所述的CODEC；

(6)语音处理芯片与USB接口芯片有控制信号线和双向数据的连接。

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：