基于指紋及語音識(shí)別技術(shù)的車庫自動(dòng)門改造方案

盧丹萍　黃民恒

【摘 要】現(xiàn)在車庫卷簾門的升降控制主要依靠遙控器，設(shè)計(jì)了一種基于指紋識(shí)別及語音識(shí)別技術(shù)的車庫卷簾門控制器，分別安裝在車庫門入口處及汽車內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了對車庫門的無鑰匙升降控制。該模塊由控制器、指紋識(shí)別模塊、語音識(shí)別模塊、433M遙控編碼及發(fā)射器組成。實(shí)踐表明，此方案穩(wěn)定可靠具有一定的推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】指紋識(shí)別;語音識(shí)別;控制器;遙控編碼

中圖分類號： TP391.41;TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號： 2095-2457（2019）10-0106-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.044

0 前言

當(dāng)前我國汽車保有量逐年增長，很多車主都有獨(dú)立車庫。設(shè)計(jì)車庫時(shí)為了方便車主開車進(jìn)出方便，車庫一般都安裝由遙控器控制的電動(dòng)卷簾門。車主不管是在取車時(shí)開門進(jìn)入車庫、開車入庫、還是開車出庫后想關(guān)門，都可用遙控鑰匙在控制車庫門的開與關(guān)。這種方式雖然方便，但是在實(shí)際的使用過程中存在一下問題：車主可能會(huì)忘記帶遙控鑰匙導(dǎo)致車庫不能打開;車主在開車入庫或者出庫的過程中需要操作遙控鑰匙來打開或者關(guān)閉車庫門會(huì)干擾開車，特別是在晚上車內(nèi)看不見的情況下要找準(zhǔn)遙控器上的卷簾門上升或者下降按鈕是很困難的事，容易帶來安全隱患。

鑒于此，設(shè)計(jì)了基于指紋及語音識(shí)別技術(shù)的車庫自動(dòng)門改造方案，在不改變車庫卷簾門計(jì)遙控器原有機(jī)構(gòu)的情況下，增加兩個(gè)裝置可讓車庫門的開關(guān)控制更加方便安全。

1 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案如圖1所示：圖中A和B部分為原裝車庫卷簾門控制器部分和遙控器。車主可用過遙控器B控制發(fā)送車庫門升降指令，A接受到遙控信號解碼之后，控制卷簾門的升降狀態(tài)。C、D為改造方案中額外增加的部分，C為安裝于車庫門外墻上的裝置，通過指紋識(shí)別的方式驗(yàn)證省份，驗(yàn)證通過之后可遙控模塊發(fā)送車庫門的升降命令，如此及時(shí)沒有隨身攜帶遙控鑰匙也能控制車庫門;D為放置于汽車內(nèi)的裝置，通過語音識(shí)別的方式識(shí)別車庫門的升降指令，識(shí)別成功之后可通過遙控模塊發(fā)送車庫門的升降指令，如此車主在不影響車輛操作的同時(shí)就能完成車庫門的升降控制[1]。

此改造方案，無需改動(dòng)車庫門原有的控制器計(jì)遙控器，只需在車庫門外及汽車上分別增加一個(gè)控制裝置即可實(shí)現(xiàn)車庫門的升降控制，擺脫了隨身攜帶遙控器的束縛以及駕車過程中遙控器操作的不便。

2 單片機(jī)

在本改造方案中，裝置C和D都采用STC15W203S-DIP16作為控制器。此IC供電電壓為2.5V-5.5V，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器為3K，內(nèi)存為253Byte，具有1K字節(jié)EEPROM可存放臨時(shí)設(shè)置的各種參數(shù)[2]。該芯片可在不外接晶振及復(fù)位電路的情況下正常工作，芯片引腳排列如圖2所示：

3 指紋識(shí)別

系統(tǒng)選用FM-180型指紋識(shí)別模塊，此模塊采用光學(xué)指紋采集頭，具有指紋圖像處理、模板提取、模板匹配、模塊存儲(chǔ)、指紋搜索的功能。采用串口與單片機(jī)通信，完成數(shù)據(jù)的交互[3]。

由此可知，幀頭固定為0Xfe01，芯片地址默認(rèn)為0xffff。標(biāo)識(shí)01表示這幀內(nèi)容為命令包，02表示這幀內(nèi)容為數(shù)據(jù)，08表示這幀內(nèi)容為最后一個(gè)數(shù)據(jù)包。幀長度為表示長度的字節(jié)之后的第一個(gè)數(shù)據(jù)到兩個(gè)字節(jié)校驗(yàn)和為止的字節(jié)數(shù)，注意不包括長度本周的字節(jié)數(shù)。校驗(yàn)內(nèi)容為從包標(biāo)識(shí)至校驗(yàn)和之間的所有字節(jié)之和，忽略進(jìn)位。

指令幀中的指令碼為主機(jī)發(fā)送給模塊的操作指令，一共設(shè)置有29條相關(guān)指令。例如：01h表示從傳感器讀入圖像并存放在圖像緩沖區(qū)，02h表示根據(jù)原始圖像生成指紋特征，03h表示精確對比緩沖區(qū)中的特征文件，04h表示根據(jù)緩存區(qū)中的特征文件搜索指紋庫，等等。

模塊收到主機(jī)信號之后會(huì)根據(jù)實(shí)際情況作出應(yīng)答，應(yīng)答幀的格式如下：

此處的確認(rèn)碼為指紋模塊反饋給主機(jī)的執(zhí)行結(jié)果，例如：00h表示指令執(zhí)行完畢、01h表示數(shù)據(jù)包接收錯(cuò)誤、02h表示傳感器上沒有手指、03h表示錄入指紋圖像失敗，一共有40個(gè)確認(rèn)碼，在此不一一累述。

4 語音識(shí)別

為了正確識(shí)別車主語音命令，選用了語音識(shí)別芯片LD3320。該芯片是ICRoute公司生產(chǎn)的專用非特定人語音識(shí)別IC。此芯片核心部分為一個(gè)語音識(shí)別CPU以及一些配套的外置電路，相互配合可完成語音信號的拾取、數(shù)字化處理、識(shí)別運(yùn)算、結(jié)果輸出等工作。這些外部電路包含：16位D/A轉(zhuǎn)換、16位A/D轉(zhuǎn)換、MIC采集及濾波電路、功率為20mW的立體聲耳機(jī)接口電路、550mW的喇叭接口電路等。本芯片內(nèi)容已包含專用存儲(chǔ)器，不用連接外部的存儲(chǔ)電路即可完成關(guān)鍵詞列表編輯下載、語音識(shí)別、結(jié)果輸出、人家對話等功能。通過串行口與其他處理器通信，方便快速搭建應(yīng)用系統(tǒng)[4]。

該芯片采用ICRoute公司特有的快速語音識(shí)別優(yōu)化算法，在沒有經(jīng)過提前訓(xùn)練的場景下，非特定人的語音識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)96%。識(shí)別的內(nèi)容設(shè)定為關(guān)鍵詞列表，此列表可以是單個(gè)的字或者詞組、普通話或者方言均可，但是長度不能超過10個(gè)漢字或者79個(gè)音節(jié)的語音串。每次識(shí)別可提前預(yù)置50條關(guān)鍵詞，由此可以構(gòu)成多級菜單操作，并能支持多種場景應(yīng)用。

芯片為3.3V供電，僅使用3節(jié)AA電池就可以正常工作，且可方便的設(shè)置為休眠狀態(tài)，非常適合應(yīng)用于便攜式系統(tǒng)。芯片內(nèi)部邏輯圖如圖3所示：

5 433M遙控

信號發(fā)射器件選用433M超再生無線發(fā)射，外觀如圖4所示：

6 結(jié)語

調(diào)試完成之后模塊C安裝在車庫門口、模塊D安裝在汽車內(nèi)，這樣使用者不用隨身攜帶遙控鑰匙就能實(shí)現(xiàn)對車庫門的升降控制。當(dāng)車主到達(dá)車庫入口時(shí)可以通過指紋識(shí)別驗(yàn)證身份，從而控制門的升降。當(dāng)車主在汽車內(nèi)時(shí)，可以通過語音模塊驗(yàn)證指令內(nèi)容，從而控制車庫門的升降。實(shí)踐表明，這種方法穩(wěn)定可靠，具有一定的推廣價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]樣慧，周伯俊.基于GSM的遠(yuǎn)程卷簾門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技視界，2015（9）：16-17

[2]李鳳，金廣鳳.基于STC15W的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].福建電腦，2017（10）：99-100

[3]馬馨雅.基于STM32的指紋識(shí)別門禁系統(tǒng)[J].電子世界，2018（12）：157

[4]許文卓，黃宏，賈坤等. 基于LD3320語音識(shí)別的智能家居控制系統(tǒng)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（9）：90-91