自動(dòng)化外文文獻(xiàn)翻譯-語(yǔ)音電子密碼鎖的設(shè)計(jì)【中文2970字】 【中,中文2970字,自動(dòng)化外文文獻(xiàn)翻譯-語(yǔ)音電子密碼鎖的設(shè)計(jì)【中文2970字】,【中,自動(dòng)化,外文,文獻(xiàn),翻譯,語(yǔ)音,電子,密碼鎖,設(shè)計(jì),中文,2970 語(yǔ)音電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 摘要： 本設(shè)計(jì)是采用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)加鍵盤控制輸入，在凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)的一種語(yǔ)音電子密碼鎖認(rèn)證系統(tǒng)。語(yǔ)音識(shí)別并配合電子密碼鎖的普通鎖具功能，實(shí)現(xiàn)雙重安全保障作用。該密碼鎖安全、有效、可靠，而且具有語(yǔ)音識(shí)別、密碼預(yù)置、保密性強(qiáng)誤碼提示等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：SPCE061A；語(yǔ)音識(shí)別；電子密碼鎖；FLASH 1 引言 隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，鎖具系統(tǒng)的安全性變得至關(guān)重要，于是出現(xiàn)了密碼鎖磁性鎖、電子鎖、激光鎖、聲控鎖等等鎖具，它們是在傳統(tǒng)鑰匙的基礎(chǔ)上，利用一或多組密碼，不同聲音不同磁場(chǎng)，不同聲波，不同光束光波，不同圖像(如指紋、眼底視網(wǎng)膜等)等來控制鎖的開啟。本文采用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)和鍵盤控制輸入相結(jié)合，在凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)一種語(yǔ)音電子密碼鎖認(rèn)證系統(tǒng)。 2 語(yǔ)音電子密碼鎖的系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)主要由凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)、MIC輸入電路、語(yǔ)音輸出電路、4×4鍵盤、6位七段LED顯示、輸出控制及FLASH存儲(chǔ)器組成。系統(tǒng)主要的功能是：在訓(xùn)練時(shí)，說話人的聲音通過麥克風(fēng)進(jìn)入說話人語(yǔ)音信號(hào)采集前端電路，由語(yǔ)音信號(hào)處理電路對(duì)采集的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行特征化和語(yǔ)音處理，提取說話人的個(gè)性特征參數(shù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，形成說話人特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。在識(shí)別時(shí)，將待識(shí)別語(yǔ)音與說話人特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，完成語(yǔ)音識(shí)別以及鍵盤的控制，實(shí)現(xiàn)激活或解除鎖具，最終完成開鎖。系統(tǒng)是依靠硬件和軟件地密切配合，由凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)的靈活控制實(shí)現(xiàn)的。語(yǔ)音輸入由于受到外部環(huán)境的干擾，有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，但通過多次的訓(xùn)練可以使語(yǔ)音對(duì)比和識(shí)別有很大的提高。 3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用具有內(nèi)核的凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)，該芯片內(nèi)有ADC、DAC、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、RAM、FLASH等器件，加上適當(dāng)?shù)耐鈬娐放c配套的凌陽(yáng)公司的集成開發(fā)環(huán)境，可以很方便地完成硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，從而實(shí)現(xiàn)上述功能。語(yǔ)音電子密碼鎖系統(tǒng)的核心是說話人識(shí)別模塊。SPCE061A是凌陽(yáng)公司開發(fā)的一種性價(jià)比非常高的16位單片機(jī)，內(nèi)嵌2K字的SRAM和32K字的FLASH，具有32位可編程的多功能I／O端口；包含有7通道1O位通用A／D轉(zhuǎn)換器、內(nèi)置麥克風(fēng)放大器、自動(dòng)增益控制AGC功能的單通道聲音A／D轉(zhuǎn)換器，以及具有音頻輸出功能的雙通道1O位D／A轉(zhuǎn)換器；在2．6V~3．6V工作電壓范圍內(nèi)，工作頻率范圍為0．32MHz~49．152Mhz，較高的處理速度使其能夠非常容易、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)；中斷系統(tǒng)支持1O個(gè)中斷向量以及l(fā)4個(gè)可來自系統(tǒng)時(shí)鐘、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、時(shí)間基準(zhǔn)發(fā)生器、外部中斷、鍵喚醒、通用異步串行通信及軟件中斷的中斷源，非常適合實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域；U’nSPTM的指令系統(tǒng)還提供具有較高運(yùn)算速度的16位×16位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用增添了DSP功能，在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面既非常便利，又比專用的DSP芯片便宜得多。 3.1 語(yǔ)音輸人電路 SPCE061A內(nèi)置8通道1O位模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中7個(gè)通道用于將模擬信號(hào)(例如電壓信號(hào))轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，1個(gè)通道只用于語(yǔ)音輸入，即通過內(nèi)置自動(dòng)增益控制放大器的麥克風(fēng)通道(MIC—IN)輸入。因此，可以直接將語(yǔ)音信號(hào)送給此輸入通道，完成8kHz語(yǔ)音信號(hào)的采集、編碼并存儲(chǔ)到片外FLASH中，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。 3.2 音頻輸出電路 凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)具有音頻輸出功能的雙通道1O位D／A轉(zhuǎn)換器可 以完成用戶訓(xùn)練、識(shí)別等各種操作的語(yǔ)音提示。SPCE061A提供的音頻輸出方式為雙通道DAC方式，在此方式下，DAC1和DAC2轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號(hào)分別通過AUD1和AUD2引腳輸出，輸入的字量分別寫入P—DAC1(寫)(0x7017)和P—DAC2(寫)(0x7016)單元。 3.3 六位七段數(shù)碼管顯示電路 LED顯示器中每個(gè)發(fā)光二極管要通過5～20mA電流才能達(dá)到正常亮度，而SPCEO61A的IO口輸出電流可達(dá)到5mA，不用驅(qū)動(dòng)電路即可達(dá)到正常亮度。系統(tǒng)為了滿足可靠性設(shè)計(jì)，采用晶體管構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。整個(gè)顯示過程中采用動(dòng)態(tài)顯示，即六位顯示器逐一輪流顯示，每位持續(xù)lms或10ms循環(huán)一遍，也可以適當(dāng)進(jìn)行更改，但刷新速度不要小于每秒三十幀，這樣，由于視覺暫留現(xiàn)象，看到的便是六位七段LED顯示器同時(shí)顯示。 3.4 矩陣式鍵盤掃描電路 按鍵輸入部分共有數(shù)字鍵、密碼設(shè)定鍵、密碼顯示鍵、確認(rèn)鍵和密碼清除鍵等16個(gè)按鍵，用于密碼輸入和功能按鍵的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用具有鍵喚醒功能的IO的低8位IOA0--~IOA7接4×4鍵盤作為控制輸入部分，從而可以合理利用硬件資源，且編程靈活。識(shí)別鍵盤有無(wú)鍵被按下的方法是：讓所有列線均為低電平，檢查各行線電平是否有高電平，如果有則說明有鍵被按下；如果沒有，則說明無(wú)鍵被按下(實(shí)際編程時(shí)應(yīng)考慮按鍵抖動(dòng)的影響，通?？偸遣捎密浖訒r(shí)的方法進(jìn)行消抖處理)。識(shí)別具體按鍵的方法采用掃描法：逐個(gè)列置零電平，并檢查各行線電平的變化，如果某行電平由低電平變?yōu)楦唠娖?，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處按鍵被按下。 3.5 外部FLASH擴(kuò)展電路 SPCEO61A片內(nèi)的FLASH存儲(chǔ)器只有32K，在播放大量語(yǔ)音資源時(shí)需要外擴(kuò)存儲(chǔ)器。本設(shè)計(jì)使用凌陽(yáng)科技公司的SPR4096作為外擴(kuò)存儲(chǔ)器，與SPCE061A結(jié)合播放語(yǔ)音。在使用SPR4096時(shí)，采用ResWriter對(duì)SPR4096進(jìn)行讀寫操作，用于存儲(chǔ)說話人的個(gè)性特征參數(shù)參考模板。 3.6 電鎖的激活與解除 SPCE061A單片機(jī)完成識(shí)別和顯示后，驅(qū)動(dòng)電磁執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)開鎖功能，并檢測(cè)其驅(qū)動(dòng)電流值、接收傳感器送來的報(bào)警信號(hào)、發(fā)送數(shù)據(jù)等。單片機(jī)接收鍵入的代碼，并與存貯在FLASH中的密碼進(jìn)行比較，如果密碼正確，則驅(qū)動(dòng)電磁執(zhí)行器開鎖；如果密碼不正確，則允許操作人員重新輸入密碼，最多可輸入三次；如果三次都不正確，則單片機(jī)通過通信線路向智能監(jiān)控器報(bào)警。單片機(jī)將每次開鎖操作和此時(shí)電磁執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電流值作為狀態(tài)信息發(fā)送給智能監(jiān)控器，同時(shí)將接收的來自傳感器接口的報(bào)警信息也發(fā)送給智能監(jiān)控器，作為智能化分析的依據(jù)。在發(fā)送端，電子鎖具通過脈沖變壓器T將調(diào)制好的數(shù)據(jù)信號(hào)升壓后發(fā)送出去；在接收端，脈沖變壓器T將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)降壓后送解調(diào)器，以減少載波信號(hào)在傳輸過程中的損耗。為了減少通信和供電之間的相互干擾，對(duì)扼流圈L、耦合電容C的選擇要綜合考慮，設(shè)載波頻率f0—400kHz，為了保證絕大部分信號(hào)能量傳輸?shù)浇邮斩耍一33．7H，C1—0．047~F。電流監(jiān)視功能是為了防止通信線路的人為破壞和電磁執(zhí)行器因某種原因造成流過電磁線圈的電流過大而燒毀線圈。電流監(jiān)視器采用MAXIM公司生產(chǎn)的電流／電壓轉(zhuǎn)換芯片MAX471。該芯片能將被測(cè)電流I轉(zhuǎn)化成對(duì)地輸出電壓U，且有測(cè)量范圍大、精度高、輸出電壓U和被測(cè)電流I成正比等特點(diǎn)。電流監(jiān)視器輸出電壓送達(dá)A／D轉(zhuǎn)換器，單片辨識(shí)器初始化機(jī)通過讀取A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果,獲知線路中電流的變化情況，通過分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) SPCE061A的開發(fā)可通過在線調(diào)試器PROBE來實(shí)現(xiàn)。它利用了SPCE061內(nèi)置的在線仿真電路ICE(In—Circuit Emulator)和凌陽(yáng)公司的在線串行編程技術(shù)。PROBE可工作于凌陽(yáng)IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件 nSP(tm)下，具有編輯、編譯、鏈接、調(diào)試以及仿真等功能。利用IDE友好的交互界面、下拉菜單、快捷鍵和快速訪問命令列表可以使用戶的編程、調(diào)試工作更加方便和高效。此外，IDE的軟件仿真功能可以在不連接仿真板的情況下模擬硬件的各項(xiàng)功能來調(diào)試程序。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，在主函數(shù)中調(diào)用相關(guān)函數(shù)完成特定人語(yǔ)音的訓(xùn)練，訓(xùn)練成功后再進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別，根據(jù)識(shí)別的命令執(zhí)行鍵盤控制操作，根據(jù)各功能鍵的不同，執(zhí)行相應(yīng)的程序，完成對(duì)密碼的修改、設(shè)置、對(duì)比、顯示等功能。 5 結(jié)論 本系統(tǒng)采用SPCE061A16位單片機(jī)構(gòu)成嵌入式語(yǔ)音處理與控制系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單，易于使用，但語(yǔ)音識(shí)別能力尚有待提高。電子密碼鎖技術(shù)發(fā)展至今，已廣泛應(yīng)用于財(cái)產(chǎn)安全防范要求較高的領(lǐng)域隨著信息技術(shù)和和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，語(yǔ)音電子密碼鎖技術(shù)必將有更大的發(fā)展，并最終實(shí)現(xiàn)高效、安全、可靠的聲紋控制的語(yǔ)音電子密碼鎖。 3