1、 附件 ： 资料 1 翻译译文 语音电子密码锁的设计 摘要： 本设计是采用语音识别技术加键盘控制输入，在凌阳 SPCE061A 单片机上实现的一种语音电子密码锁认证系统。语音识别并配合电子密码锁的普通锁具功能，实现双重安全保障作用。该密码锁安全、有效、可靠，而且具有语音识别、密码预置、保密性强误码提示等特点。 关键词： SPCE061A；语音识别；电子密码锁； FLASH 1 引言 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至关重要，于是出现了密码锁磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等锁具，它们是在 传统钥匙的基础上，利用一或多组密码，不同声音不同磁场，不同声波，不同光束光波，
2、不同图像 (如指纹、眼底视网膜等 )等来控制锁的开启。本文采用语音识别技术和键盘控制输入相结合，在凌阳 SPCE061A 单片机上实现一种语音电子密码锁认证系统。 2 语音电子密码锁的系统功能 本系统主要由凌阳 SPCE061A 单片机、 MIC 输入电路、语音输出电路、 4 4 键盘、6 位七段 LED 显示、输出控制及 FLASH 存储器组成。系统主要的功能是：在训练时，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采集的语音 信号进行特征化和语音处理，提取说话人的个性特征参数并进行存储，形成说话人特征参数数据库。在识别时，将待识别语音与说话人特征参数数据库进行
3、匹配，完成语音识别以及键盘的控制，实现激活或解除锁具，最终完成开锁。系统是依靠硬件和软件地密切配合，由凌阳 SPCE061A 单片机的灵活控制实现的。语音输入由于受到外部环境的干扰，有可能出现错误，但通过多次的训练可以使语音对比和识别有很大的提高。 3 系统硬件的设计 本系统采用具有内核的凌阳 SPCE061A 单片机，该芯片内有 ADC、 DAC、定时器计数器、 RAM、 FLASH 等器件，加上适当的外围电路与配套的凌阳公司的集成开发环 境，可以很方便地完成硬件设计和软件编程，从而实现上述功能。语音电子密码锁系统的核心是说话人识别模块。 SPCE061A 是凌阳公司开发的一种性价比非常高的
4、16 位单片机，内嵌 2K 字的 SRAM 和 32K 字的 FLASH，具有 32 位可编程的多功能 I O 端口；包含有 7 通道 1O 位通用 A D 转换器、内置麦克风放大器、自动增益控制 AGC 功能的单通道声音 A D 转换器，以及具有音频输出功能的双通道 1O 位 D A转换器；在 2 6V3 6V 工作电压范围内，工作频率范围为 0 32MHz49 152Mhz，较高的处理速度使其能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号；中断系统支持 1O个中断向量以及 l4 个可来自系统时钟、定时器计数器、时间基准发生器、外部中断、键唤醒、通用异步串行通信及软件中断的中断源，非常适合实时应用领
5、域；U nSPTM 的指令系统还提供具有较高运算速度的 16 位 16 位的乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了 DSP 功能，在复杂的数字信号处理方面既非常便利，又比专用的 DSP 芯片便宜得多。 3.1 语音输人电路 SPCE061A 内置 8 通道 1O 位模数转换器，其中 7 个通道 用于将模拟信号 (例如电压信号 )转换为数字量信号， 1 个通道只用于语音输入，即通过内置自动增益控制放大器的麦克风通道 (MIC IN)输入。因此，可以直接将语音信号送给此输入通道，完成 8kHz 语音信号的采集、编码并存储到片外 FLASH 中，简化了电路设计。 3.2 音频输出电路 凌阳 SP
6、CE061A 单片机具有音频输出功能的双通道 1O 位 D A 转换器可 以完成用户训练、识别等各种操作的语音提示。 SPCE061A 提供的音频输出方式为双通道DAC 方式，在此方式下， DAC1 和 DAC2 转换输出的模拟量电流信号分别通过 AUD1 和AUD2引脚输出，输入的字量分别写入 P DAC1(写 )(0x7017)和 P DAC2(写 )(0x7016)单元。 3.3 六位七段数码管显示电路 LED 显示器中每个发光二极管要通过 5 20mA 电流才能达到正常亮度，而SPCEO61A 的 IO 口输出电流可达到 5mA，不用驱动电路即可达到正常亮度。系统为了满足可靠性设计，采
7、用晶体管构成驱动电路。整个显示过程中采用动态显示，即六位显示器逐一轮流显示，每位持续 lms 或 10ms 循环一遍，也可以适当进行更改，但刷新速度不要小于每秒三十帧，这样，由于视觉暂留现象，看 到的便是六位七段LED 显示器同时显示。 3.4 矩阵式键盘扫描电路 按键输入部分共有数字键、密码设定键、密码显示键、确认键和密码清除键等16 个按键，用于密码输入和功能按键的实现。本设计采用具有键唤醒功能的 IO 的低 8 位 IOA0-IOA7 接 4 4 键盘作为控制输入部分，从而可以合理利用硬件资源，且编程灵活。识别键盘有无键被按下的方法是：让所有列线均为低电平，检查各行线电平是否有高电平，如
8、果有则说明有键被按下；如果没有，则说明无键被按下 (实际编程时应考虑按键抖动的影响，通常总是采用软件延时的方法进行消抖处理 )。识别具体按键的方法采用扫描法：逐个列置零电平，并检查各行线电平的变化，如果某行电平由低电平变为高电平，则可确定此行此列交叉点处按键被按下。 3.5 外部 FLASH 扩展电路 SPCEO61A 片内的 FLASH 存储器只有 32K，在播放大量语音资源时需要外扩存储器。本设计使用凌阳科技公司的 SPR4096 作为外扩存储器，与 SPCE061A 结合播放语音。在使用 SPR4096 时，采用 ResWriter 对 SPR4096 进行读写操作，用于存储说话人的个性
9、特征参数参考模板。 3.6 电锁的激活与解除 SPCE061A 单片机完成识别和显示后，驱动电磁执行器实现开锁功能，并检测其驱动电流值、接收传感器送来的报警信号、发送数据等。单片机接收键入的代码，并与存贮在 FLASH 中的密码进行比较，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁；如果密码不正确，则允许操作人员重新输入密码，最多可输入三次；如果三次都不正确，则单片机通过通信线路向智能监控器报警。单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为状态信息发送给智能监控器，同时将接收的来自传感器接口的报警信息也发送给智能监控器，作为智能化分析的依据。在发送端，电子锁具通过脉冲变压器 T 将调制好的数据信
10、号升压后发送出去；在接收端，脉冲变压器 T将接收到的数据信号降压后送解调器，以减少载波信号在传输过程中的损耗。为了减少通信和供电之间的相互干扰，对扼流圈 L、耦合电容 C 的选择要综合考虑，设载波频率 f0 400kHz，为了保证绝大部分信号能量传输到接收端，取 L 一 33 7H，C1 0 047F。电流监视功能是为了防止通信线路的人为破坏和电磁执行器因某种原因造成流过电磁线圈的电流过大而烧毁线圈。电流监视器采用 MAXIM 公司生产的电流电压转换芯片 MAX471。该芯片能将被测电流 I 转化成对地输出电压 U，且有测量范围大、精度高、输出电压 U 和被测电流 I 成正比等特点。电流监视器输出电
