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，設計了一種基于指紋識別及語音識別技術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、指紋識別模塊、語音識別模塊、433M遙控編碼及發(fā)射器組成。實踐表明，此方案穩(wěn)定可靠具有一定的推廣價值。

【關鍵詞】指紋識別;語音識別;控制器;遙控編碼

中圖分類號： TP391.41;TU855 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）10-0106-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.044

0 前言

當前我國汽車保有量逐年增長，很多車主都有獨立車庫。設計車庫時為了方便車主開車進出方便，車庫一般都安裝由遙控器控制的電動卷簾門。車主不管是在取車時開門進入車庫、開車入庫、還是開車出庫后想關門，都可用遙控鑰匙在控制車庫門的開與關。這種方式雖然方便，但是在實際的使用過程中存在一下問題：車主可能會忘記帶遙控鑰匙導致車庫不能打開;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閉車庫門會干擾開車，特別是在晚上車內(nèi)看不見的情況下要找準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，設計了基于指紋及語音識別技術的車庫自動門改造方案，在不改變車庫卷簾門計遙控器原有機構的情況下，增加兩個裝置可讓車庫門的開關控制更加方便安全。

1 設計方案

設計方案如圖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，通過指紋識別的方式驗證省份，驗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，通過語音識別的方式識別車庫門的升降指令，識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就能完成車庫門的升降控制[1]。

此改造方案，無需改動車庫門原有的控制器計遙控器，只需在車庫門外及汽車上分別增加一個控制裝置即可實現(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

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存儲器為3K，內(nèi)存為253Byte，具有1K字節(jié)EEPROM可存放臨時設置的各種參數(shù)[2]。該芯片可在不外接晶振及復位電路的情況下正常工作，芯片引腳排列如圖2所示：

3 指紋識別

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

由此可知，幀頭固定為0Xfe01，芯片地址默認為0xffff。標識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)容為最后一個數(shù)據(jù)包。幀長度為表示長度的字節(jié)之后的第一個數(shù)據(jù)到兩個字節(jié)校驗和為止的字節(jié)數(shù)，注意不包括長度本周的字節(jié)數(shù)。校驗內(nèi)容為從包標識至校驗和之間的所有字節(jié)之和，忽略進位。

指令幀中的指令碼為主機發(fā)送給模塊的操作指令，一共設置有29條相關指令。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。

模塊收到主機信號之后會根據(jù)實際情況作出應答，應答幀的格式如下：

此處的確認碼為指紋模塊反饋給主機的執(zhí)行結果，例如：00h表示指令執(zhí)行完畢、01h表示數(shù)據(jù)包接收錯誤、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個確認碼，在此不一一累述。

4 語音識別

為了正確識別車主語音命令，選用了語音識別芯片LD3320。該芯片是ICRoute公司生產(chǎn)的專用非特定人語音識別IC。此芯片核心部分為一個語音識別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、識別運算、結果輸出等工作。這些外部電路包含：16位D/A轉換、16位A/D轉換、MIC采集及濾波電路、功率為20mW的立體聲耳機接口電路、550mW的喇叭接口電路等。本芯片內(nèi)容已包含專用存儲器，不用連接外部的存儲電路即可完成關鍵詞列表編輯下載、語音識別、結果輸出、人家對話等功能。通過串行口與其他處理器通信，方便快速搭建應用系統(tǒng)[4]。

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

芯片為3.3V供電，僅使用3節(jié)AA電池就可以正常工作，且可方便的設置為休眠狀態(tài)，非常適合應用于便攜式系統(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現(xiàn)對車庫門的升降控制。當車主到達車庫入口時可以通過指紋識別驗證身份，從而控制門的升降。當車主在汽車內(nèi)時，可以通過語音模塊驗證指令內(nèi)容，從而控制車庫門的升降。實踐表明，這種方法穩(wěn)定可靠，具有一定的推廣價值。

【參考文獻】

[1]樣慧，周伯俊.基于GSM的遠程卷簾門控制系統(tǒng)設計[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)的設計與實現(xiàn)[J].福建電腦，2017（10）：99-100

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

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