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文档简介
1、语音电子密码锁的设计概括:本设计是利用语音识别技术和键盘控制输入,在凌阳SPCE061A单片机上实现的语音电子密码锁认证系统。语音识别并结合电子密码锁的普通锁功能,实现双重安全。该密码锁安全、有效、可靠,具有语音识别、密码预设、强错误码提示等特点。关键词: SPCE 061A;语音识别;电子密码锁;闪光1 简介随着人们生活水平的提高和安全意识的加强,锁具系统的安全性变得非常重要,因此出现了密码锁、磁力锁、电子锁、激光锁、声控锁等锁具。 .,用于传统键。在此基础上,使用一组或多组密码、不同的声音、不同的磁场、不同的声波、不同的光束光波、不同的图像(如指纹、眼底视网膜等)来控制锁的开启。本文采用语
2、音识别技术与键盘控制输入相结合,在凌阳SPCE单片机上实现了语音电子密码锁认证系统。061A2 语音电子密码锁系统功能本系统主要由凌阳SPCE061A单片机、MIC输入电路、语音输出电路、44键盘、6位七段LED显示屏、输出控制和FLASH存储器组成。系统的主要功能是:在训练过程中,说话人的声音通过麦克风进入说话人语音信号采集前端电路,语音信号处理电路对采集到的语音信号进行表征和语音处理,提取说话人的语音信号。个性特征参数并存储起来,形成说话人特征参数数据库。识别时,将待识别语音与说话人的特征参数库进行匹配,完成语音识别,控制键盘开启或解除锁,最后完成解锁。该系统依靠硬件和软件的密切配合,通过
3、凌阳SPCE单片机的灵活控制来实现。061A由于外部环境的干扰,语音输入可能会出现错误,但通过反复训练,语音比对识别可以有很大的提高。3 系统硬件设计本系统采用凌阳SPCE061A单片机为核心,具有ADC、DAC、定时器/计数器、RAM、FLASH等器件,加上适当的外围电路,配套凌阳的集成开发环境,可以很方便的完成硬件设计和软件编程实现上述功能。语音电子密码锁系统的核心是说话人识别模块。 SPCE061A是凌阳开发的一款性价比极高的16位单片机,内嵌2K字的SRAM和32K字的FLASH,具有32位可编程多功能I/O口;包括7通道10位通用A/D转换器、带内置麦克风放大器的单通道声音A/D转换
4、器、自动增益控制AGC功能和带音频输出的双通道10位D/A转换器功能;工作电压在2.6V3.6V 工作频率范围从0.32MHz到49.152Mhz,高处理速度使其能够非常轻松快速地处理复杂的数字信号;计数器/计数器的中断源、时基发生器、外部中断、按键唤醒、通用异步串行通信和软件中断,非常适合实时应用; 16位乘法运算指令和乘积运算指令在其应用中增加了DSP功能,在复杂的数字信号处理中非常方便,比专用DSP芯片便宜很多。3.1 语音输入电路SPCE061A配备8路10位模数转换器,其中7路用于将模拟信号(如电压信号)转换为数字信号,1路仅用于语音输入,即通过带有自动增益控制放大器通道 (MIC-
5、IN) 输入的麦克风。因此,语音信号可以直接送到这个输入通道,在片外FLASH中完成8kHz语音信号的采集、编码和存储,简化了电路设计。3.2 音频输出电路凌阳SPCE单片机的带音频输出功能的双通道10位D/A转换器,可以完成用户培训、识别等各种操作的语音提示。 SPCE061A提供的音频输出模式为061A双通道 DAC 模式。该模式下,DAC1和DAC2转换输出的模拟电流信号分别通过AUD1和AUD2引脚输出,输入字写入P-DAC1(写)(0 x7017)和P-DAC2(写)(0 x7016 ) 单位。3.3 六位七段数码管显示电路LED显示屏中的每个发光二极管需要通过5-20mA的电流才能
6、达到正常亮度,而61ASPCEO的IO口输出电流可以达到5mA,无需驱动电路即可达到正常亮度。为满足可靠性设计,系统采用晶体管构成驱动电路。整个显示过程采用动态显示,即六位显示一个一个显示,每一个持续1ms或10ms循环一次。也可以适当改变,但刷新率不能低于每秒30帧。这样,由于视觉暂留现象,你看到的是一个同时显示的六位七段LED显示屏。3.4 矩阵键盘扫描电路按键输入部分共有数字键、密码设置键、密码显示键、确认键、密码清除键等16个按键,用于实现密码输入和功能键。本设计采用带按键唤醒功能的IO的低8位IOA0-IOA7连接44键盘作为控制输入部分,合理利用硬件资源,编程灵活。判断键盘上是否有
7、按键的方法是:让所有的列线为低电平,检查每一行线的电平是否有高电平,如果有则表示有按键被按下;如果没有,则说明没有按键被按下(实际编程时要考虑按键抖动的影响,一般采用软件延时的方法去抖)。识别特定键的方法采用扫描法:逐列设置零级,检查每一行的行级变化。如果某行的级别由低级别变为高级别,则可以确定该行与该列的交集。按钮被按下。3.5 外接FLASH扩展电路SPCEO61A电影只有32K,播放大量语音资源时需要扩展外存。本设计采用凌阳科技的SPR4096作为外部扩展存储器,061A结合SPCE播放声音。使用SPR4096时,使用ResWriter读写SPR4096,用于存储说话人的性格特征参数参考
8、模板。3.6 电锁的启用和停用SPCE061A单片机完成识别和显示,驱动电磁执行器实现开锁功能,检测其驱动电流值,接收传感器发出的报警信号,致数据。微控制器接收输入的代码并将其与存储在 FLASH 中的密码进行比较。如果密码正确,则驱动电磁执行器解锁;如果密码不正确,允许操作员重新输入密码,最多3次;若不正确,单片机通过通讯线路向智能监控器报警。单片机将每次开锁操作和电磁执行器的驱动电流值作为状态信息致给智能监控器,还将传感器接口接收到的报警信息致给智能监控器作为智能分析的依据。在致端,电子锁通过脉冲变压器T将调制后的数据信号升压后致出去;在接收端,脉冲变换器T对接收到的数据信号进行降压,送至
9、解调器,以减少传输过程中的载波信号。中的损失。为了减少通信和电源之间的相互干扰,扼流圈L和耦合电容C的选择要综合考虑。载频 f0-400kHz 已设定。为了保证大部分信号能量传输到接收端,取L-33。 7H,C10.047F。电流监测功能是为了防止人为破坏通信线路和电磁执行器,因某种原因流过电磁线圈的电流过大而烧毁线圈。电流监测器采用MAXIM公司生产的电流/电压转换芯片MAX471。该芯片可将被测电流I转换为地输出电压U,具有测量范围大、精度高、输出电压U与被测电流I成正比的特点。电流监测器的输出电压送至A/D转换器,单片机识别器初始化机读取A/D转换结果,了解线路中电流的变化,分析时间发现
10、异常,发出报警信号。4 系统软件设计SPCE061A可以通过在线调试器 PROBE 来实现。它利用SPCE061的在线仿真电路ICE(In-Circuit Emulator)和凌阳的在线串行编程技术。 PROBE可以在凌阳IDE集成开发环境软件nSP(tm)中工作,具有编辑、编译、调试和仿真功能。使用IDE友好的交互界面、下拉菜单、快捷键和快速访问命令列表可以使用户的编程和调试工作更加方便和高效。另外,IDE的软件仿真功能可以在不连接仿真板的情况下模拟硬件的各种功能来调试程序。系统工作时,调用主函数中的相关函数,完成对特定人声音的训练。训练成功后进行语音识别,根据识别的指令进行键盘控制操作。根
11、据各功能键的不同,执行相应的程序,完成密码修改、设置、比较、显示等功能。5 结论系统采用SPCE 061A16位单片机组成嵌入式语音处理控制系统,操作简单,使用方便,但语音识别能力仍有待提高。电子密码锁技术发展至今,已广泛应用于财产安全要求较高的领域。随着信息技术和计算机技术的不断发展,语音电子密码锁技术将会有更大的发展,最终实现高效安全。 ,可靠的声纹控制语音电子密码锁。附:文件1外文原文电子密码锁设计之声摘要:本设计是利用语音识别技术和键盘输入,凌阳SPCE061A单片机在实现语音电子密码锁认证系统。语音识别和普通锁的电子密码锁功能,兼具防盗双重作用。该密码锁安全、有效、可靠,还具有语音识
12、别、密码偏好、保密性强、提示错误等功能。关键词: SPCE 061A;语音识别、电子密码锁;闪光一、引言随着人们生活水平的提高和安全意识的加强,安全锁具系统变得必不可少,因此密码锁、磁力锁、电子锁、激光锁、声控锁等锁具是它们的基础传统钥匙,利用一个或多个密码、不同的声音、不同的磁场、不同的声音、不同的光束、不同的图像(如指纹、视网膜视网膜等)来控制开锁。本文采用语音识别技术和键盘控制输入单片机的集成在凌阳SPCE中061A实现了对电子认证系统的语音密码锁。2 语音电子密码锁系统 本系统主要由凌阳SPCE061A单片机、MIC输入电路、语音输出电路、44键盘、6个七段LED显示及输出控制及FLA
13、SH存储器组成。系统主要功能是:训练时,说话人的声音通过麦克风进入说话人语音信号采集前端电路,由语音信号处理电路对语音信号的特征进行采集和语音处理,从说话人的性格特征和parameters Store,一个扬声器参数数据库。在识别中,将语音识别与说话人参数数据库匹配,语音识别并完成对键盘的控制,并激活或解除锁定,最终完成锁定。系统是依靠硬件和软件紧密配合凌阳SPCE061A单片机实现的柔性控制。语音录入由于外界环境的干扰,有可能出错,但通过多次训练可以使语音的比对和识别大大提高3 系统硬件设计本系统采用凌阳SPCE单内核061A,芯片有ADC、DAC、定时器/计数器、RAM、FLASH等器件,
14、加上合适的外部电路,配套凌阳公司的集成开发环境,可以轻松完成设计硬件和软件编程,从而实现上述功能。语音电子密码锁系统是语音识别模块的核心。SPCE061A是凌阳科技开发的一款价格非常高的16位微控制器,内嵌2K字的SRAM和32K字的FLASH,具有32个可编程多用途I/O口包括7个通道1个O-General A/D转换器,内置麦克风放大器、AGC AGC 功能的单语音A/D 转换器,以及在2.6 V - 3.6V 工作频率范围内的双通道1 O 位D/A 转换器的音频输出0.32 MHz - 49.152Mhz,高处理速度使其能够轻松快速地处理复杂的数字信号;悬浮系统支持1个O中断向量和l4个
15、从系统可以是时钟、定时器/计数器、时间基准发生器、外部中断、按键唤醒、通用异步串行通信和软件中断中断源,非常适合实时间申请; unSPTM指令系统还提供高速运算的1616位乘法指令和内积运算指令,为DSP应用附加功能提供了复杂的数字信号处理,既非常方便,又比DSP芯片便宜很多。3.1 语音输入电路S PCE061A内置 8 路 1 位 O 位 A/D 转换器,将 7 路模拟信号(如电压信号)转换为数字信号,其中 1 路仅用于语音输入,通过内置自动增益控制放大器麦克风通道(MIC-IN)输入。因此,可以直接给语音信号输入通道,完成8 kHz语音信号的采集、编码和存储到片外FLASH,简化电路设计
16、。3.2 音频输出电路S unplus SPCE061A单片机带有音频输出的双通道1个O位D/A转换器,可以完成用户培训、识别语音提示等各种操作。 SPCE为双通道DAC061A提供音频输A方式,在这种方式下,DAC1和DAC2转换模拟电流输出信号通过AUD1和AUD2引脚输出,输入音量到P-DAC1(写入)(0 x7017 ) 和 P - DAC2 (写) (0 x7016) 单元。3.3六段显示数字电路L ED 显示器中每个LED 通过520mA 电流达到正常亮度,而IO I SPCEO61A输出电流可达5 mA,不必驱动电路即可达到正常亮度。为了满足系统设计的可靠性,采用晶体管电路驱动。
17、整个显示过程采用动态显示,即每个周期6个显示器,每个持续lms或10 ms周期再做一次,也可以适当做出改变,但刷新率不低于每秒30个,以免临时停留由于视觉现象,是六个七段看到LED显示屏同时显示。3.4 矩阵键盘扫描电路Enter键部分共有数字键、密码键、设置键、显示键、确认键和密码删除键等16个键,输入密码和实现功能键。本设计采用IO低八位IOA0IOA7的唤醒功能键为44作为键盘的控制输入,可以合理利用硬件资源,编程灵活。识别键盘按键是否被按下的方法是:让所有输出的行都为低电平,检查流量上是否有高电平,如果有一个按键被按下的声明,如果没有,则没有按键被按下(实际编程按键应考虑到抖动的影响,
18、通常总是使用软件延迟处理方法消抖)。识别键使用的具体扫描方法:按零平出并检查行车道的水平变化,如果一条线从低电平变为高电平,则此行可以肯定此列的交叉点按钮被按下。3.5 FLASH 扩展外围电路S PCEO 61AFLASH 内存芯片只有32K,大量玩家在声音资源中需要扩展内存。 Sunplus Technology, Inc.的设计,SPR4096作为内存扩展,结合SPCE061A广播语音。 SPR4096 in使用,使用SPR4096 ResWriter进行读写操作,用于存储说话人的个性参数参考模板。3.6 锁定和解除激活单片机 SPCE061A完成识别和显示,驱动器实现电磁锁功能,并检测
19、其驱动器电流值,接收传感器发出的报警信号,如致数据等。单片机接收类型码,并将密码存储在FLASH中,如果密码正确,驱动器执行电磁锁,如果密码不正确,允许操作人员重新输入密码,最多可以输入三个如果三者不正确,MCU通过智能通讯线路进行监控报警。单片机将开锁操作和每次电磁执行器驱动电流值作为状态信息致给智能监控器,将从传感器接口接收到的报告信息也致给智能监控器,作为智能分析的依据。在发射端,电子锁通过脉冲变压器T将调制好的数据信号在接收端送出后升压,脉冲变压器T将接收到的数据信号解调器降压,以减少载波信号传输过程中的损耗。为了减少电源之间的通信和相互干扰,扼流圈L、耦合电容C的选择要综合考虑,如图4所示,载波频率为f0-400kHz,以保证传输信号的大部分能量接收端,L为33.7 H,C1-0.047F。电流监视功能是防止通信线路和电磁执行器的破坏,由于某种原因电磁线圈电流过大而烧坏线圈。 Current Monitor采用MAXIM公司的电流/电压转换芯片MAX471。该芯片可
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