基于单片机的智能语音识别门禁系统

吴梦鑫　袁艇　成梓

摘 要：本系统设计以AT89C2051单片机为核心设计，对智能语音门禁系统进行设计，用户通过对系统的训练，系统随之加之识别，内设单片机可对门禁系统进行控制，从而完成智能语音技术对门禁系统的控制实现。该系统工作性能稳定，操作简易，适用于家居、办公室等场所。

关键词：语音识别，门禁系统，单片机，家居

0引言

语音识别技术是当前极具发展前景的新技术之一，采用语音识别技术与无线通信技术完成人机交互、可以简化设备繁杂的菜单，削减大量的按键，给使用者提供了极大的方便，让人们能够享受现代科技的创造性应用.近年来，智能门禁系统由于其自身的优势，已经在国内悄然兴起。智能门禁控制系统就是对出入口通道进行管制的系统，管理什么人什么时间可以进出那些门。它是在传统的门锁基础上发展而来的，且早已经超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。它在工作环境安全，人事考勤等行政管理工作中发挥着巨大的作用。智能、安全、高效的现代化门禁系统已经成为社会发展的必然趋势，同时它也是现代化智能建筑的一个重要组成部分。

1智能语音控制系统概述

1.1 智能语音控制系统

智能语音系统本质上是一种模块识别系统，语音信号是一个可随时间快慢变化的信号，可以将语音信号分成若干个短帧来提取语音的短时特征。在短帧内按固定信号分析处理，在“特征提取”部分将数字语音信号按短时段将信号数据分组，按拟定特征提取相关特征量，并将其以特定序列存储，称为模型。语音识别（Automatic Speech Recognition，ASR）应用方向可分为特定人识别和非特定人认识。特定人识别的声学模型是针对某一特定用户训练的。一般来说，用户要先训练系统，然后才能识别该用户的发音。

1.2 智能语音系统的功能设计实现

语音识别的第一个阶段是“训练”，即用户先对系统进行训练，系统会对语音信号进行预处理，对预处理后得到的数字信号进行特征提取，从而对不同用户的不同特征参量建立各自相对应的声学模型。语音识别的第二个阶段是“识别”，输入训练好的语音命令，对模拟语音信号进行预处理，对处理后得到的数字语音信号提取语音特征参数，紧接着调出之前训练得出的声学模型，找到与之匹配的声学模型，则产生识别结果；反之，则无。如图1。

2 门禁系统功能概述

门禁系统（Access Control System，ACS），又称出入口控制系统，由于是针对特定人员拥有的开启和关闭的权限，所以属于人语音识别的范畴。其硬件部分由单片机最小系统电路、LCD显示电路、电源电路、存储电路以及报警电路组成。门禁系统的原理结构图如图2。

3 系统硬件电路构成

智能语音模块硬件电路如图 3 所示，单片机的 P3 控制 API8108A 的 TG1～TG4，用来控制语音的分段输出。R4 为语音模块的振荡电阻，可根据放音频率和放音时间来选择所需要的电阻。在本设计中选用 200 kΩ，放音时间为 9 s 左右，由于 U3 的 1 脚和 8 脚之间只连接 10 μF 的电容，此音频放大为 200 倍。通过 R2 还可以调节音量的大小，如果想降低音量，只需在 U3 的 3 脚连接一个电位器和 R2 进行分压即可。

4 结论

本系统设计采用模块化设计，考虑到门禁控制系统成本和体积大小，在设计语音识别系统和门禁系统时，以AT89C2051单片机为核心设计，外加LCD显示器、电源等外电路，整个电路设计简单，系统操作容易上手，系统工作稳定，适合大多数家庭使用，具有较高的实用性。

参考文献：

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作者简介：

吴梦鑫（1997-），男，西北民族大学电气工程学院本科生，研究方向：电气工程及其自动化；袁艇（1998-），男，西北民族大学电气工程学院本科生，研究方向：電气工程及其自动化；成梓帆（1998-），男，西北民族大学电气工程学院本科生，研究方向：电气工程及其自动化。

基金项目：

西北民族大学电气工程学院“双E”项目资助