基于單片機(jī)的智能語音識(shí)別門禁系統(tǒng)

吳夢鑫　袁艇　成梓

摘 要：本系統(tǒng)設(shè)計(jì)以AT89C2051單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)，對(duì)智能語音門禁系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，用戶通過對(duì)系統(tǒng)的訓(xùn)練，系統(tǒng)隨之加之識(shí)別，內(nèi)設(shè)單片機(jī)可對(duì)門禁系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而完成智能語音技術(shù)對(duì)門禁系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定，操作簡易，適用于家居、辦公室等場所。

關(guān)鍵詞：語音識(shí)別，門禁系統(tǒng)，單片機(jī)，家居

0引言

語音識(shí)別技術(shù)是當(dāng)前極具發(fā)展前景的新技術(shù)之一，采用語音識(shí)別技術(shù)與無線通信技術(shù)完成人機(jī)交互、可以簡化設(shè)備繁雜的菜單，削減大量的按鍵，給使用者提供了極大的方便，讓人們能夠享受現(xiàn)代科技的創(chuàng)造性應(yīng)用.近年來，智能門禁系統(tǒng)由于其自身的優(yōu)勢，已經(jīng)在國內(nèi)悄然興起。智能門禁控制系統(tǒng)就是對(duì)出入口通道進(jìn)行管制的系統(tǒng)，管理什么人什么時(shí)間可以進(jìn)出那些門。它是在傳統(tǒng)的門鎖基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，且早已經(jīng)超越了單純的門道及鑰匙管理，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。它在工作環(huán)境安全，人事考勤等行政管理工作中發(fā)揮著巨大的作用。智能、安全、高效的現(xiàn)代化門禁系統(tǒng)已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，同時(shí)它也是現(xiàn)代化智能建筑的一個(gè)重要組成部分。

1智能語音控制系統(tǒng)概述

1.1 智能語音控制系統(tǒng)

智能語音系統(tǒng)本質(zhì)上是一種模塊識(shí)別系統(tǒng)，語音信號(hào)是一個(gè)可隨時(shí)間快慢變化的信號(hào)，可以將語音信號(hào)分成若干個(gè)短幀來提取語音的短時(shí)特征。在短幀內(nèi)按固定信號(hào)分析處理，在“特征提取”部分將數(shù)字語音信號(hào)按短時(shí)段將信號(hào)數(shù)據(jù)分組，按擬定特征提取相關(guān)特征量，并將其以特定序列存儲(chǔ)，稱為模型。語音識(shí)別（Automatic Speech Recognition，ASR）應(yīng)用方向可分為特定人識(shí)別和非特定人認(rèn)識(shí)。特定人識(shí)別的聲學(xué)模型是針對(duì)某一特定用戶訓(xùn)練的。一般來說，用戶要先訓(xùn)練系統(tǒng)，然后才能識(shí)別該用戶的發(fā)音。

1.2 智能語音系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

語音識(shí)別的第一個(gè)階段是“訓(xùn)練”，即用戶先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，系統(tǒng)會(huì)對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)預(yù)處理后得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行特征提取，從而對(duì)不同用戶的不同特征參量建立各自相對(duì)應(yīng)的聲學(xué)模型。語音識(shí)別的第二個(gè)階段是“識(shí)別”，輸入訓(xùn)練好的語音命令，對(duì)模擬語音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)處理后得到的數(shù)字語音信號(hào)提取語音特征參數(shù)，緊接著調(diào)出之前訓(xùn)練得出的聲學(xué)模型，找到與之匹配的聲學(xué)模型，則產(chǎn)生識(shí)別結(jié)果；反之，則無。如圖1。

2 門禁系統(tǒng)功能概述

門禁系統(tǒng)（Access Control System，ACS），又稱出入口控制系統(tǒng)，由于是針對(duì)特定人員擁有的開啟和關(guān)閉的權(quán)限，所以屬于人語音識(shí)別的范疇。其硬件部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、LCD顯示電路、電源電路、存儲(chǔ)電路以及報(bào)警電路組成。門禁系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖如圖2。

3 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成

智能語音模塊硬件電路如圖 3 所示，單片機(jī)的 P3 控制 API8108A 的 TG1～TG4，用來控制語音的分段輸出。R4 為語音模塊的振蕩電阻，可根據(jù)放音頻率和放音時(shí)間來選擇所需要的電阻。在本設(shè)計(jì)中選用 200 kΩ，放音時(shí)間為 9 s 左右，由于 U3 的 1 腳和 8 腳之間只連接 10 μF 的電容，此音頻放大為 200 倍。通過 R2 還可以調(diào)節(jié)音量的大小，如果想降低音量，只需在 U3 的 3 腳連接一個(gè)電位器和 R2 進(jìn)行分壓即可。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，考慮到門禁控制系統(tǒng)成本和體積大小，在設(shè)計(jì)語音識(shí)別系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)時(shí)，以AT89C2051單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)，外加LCD顯示器、電源等外電路，整個(gè)電路設(shè)計(jì)簡單，系統(tǒng)操作容易上手，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，適合大多數(shù)家庭使用，具有較高的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

吳夢鑫（1997-），男，西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院本科生，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化；袁艇（1998-），男，西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院本科生，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化；成梓帆（1998-），男，西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院本科生，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

基金項(xiàng)目：

西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院“雙E”項(xiàng)目資助