卢丹萍　黄民恒

【摘 要】现在车库卷帘门的升降控制主要依靠遥控器，设计了一种基于指纹识别及语音识别技术的车库卷帘门控制器，分别安装在车库门入口处及汽车内，实现了对车库门的无钥匙升降控制。该模块由控制器、指纹识别模块、语音识别模块、433M遥控编码及发射器组成。实践表明，此方案稳定可靠具有一定的推广价值。

【关键词】指纹识别;语音识别;控制器;遥控编码

中图分类号： TP391.41;TU855 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）10-0106-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.044

0 前言

当前我国汽车保有量逐年增长，很多车主都有独立车库。设计车库时为了方便车主开车进出方便，车库一般都安装由遥控器控制的电动卷帘门。车主不管是在取车时开门进入车库、开车入库、还是开车出库后想关门，都可用遥控钥匙在控制车库门的开与关。这种方式虽然方便，但是在实际的使用过程中存在一下问题：车主可能会忘记带遥控钥匙导致车库不能打开;车主在开车入库或者出库的过程中需要操作遥控钥匙来打开或者关闭车库门会干扰开车，特别是在晚上车内看不见的情况下要找准遥控器上的卷帘门上升或者下降按钮是很困难的事，容易带来安全隐患。

鉴于此，设计了基于指纹及语音识别技术的车库自动门改造方案，在不改变车库卷帘门计遥控器原有机构的情况下，增加两个装置可让车库门的开关控制更加方便安全。

1 设计方案

设计方案如图1所示：图中A和B部分为原装车库卷帘门控制器部分和遥控器。车主可用过遥控器B控制发送车库门升降指令，A接受到遥控信号解码之后，控制卷帘门的升降状态。C、D为改造方案中额外增加的部分，C为安装于车库门外墙上的装置，通过指纹识别的方式验证省份，验证通过之后可遥控模块发送车库门的升降命令，如此及时没有随身携带遥控钥匙也能控制车库门;D为放置于汽车内的装置，通过语音识别的方式识别车库门的升降指令，识别成功之后可通过遥控模块发送车库门的升降指令，如此车主在不影响车辆操作的同时就能完成车库门的升降控制[1]。

此改造方案，无需改动车库门原有的控制器计遥控器，只需在车库门外及汽车上分别增加一个控制装置即可实现车库门的升降控制，摆脱了随身携带遥控器的束缚以及驾车过程中遥控器操作的不便。

2 单片机

在本改造方案中，装置C和D都采用STC15W203S-DIP16作为控制器。此IC供电电压为2.5V-5.5V，Flash存储器为3K，内存为253Byte，具有1K字节EEPROM可存放临时设置的各种参数[2]。该芯片可在不外接晶振及复位电路的情况下正常工作，芯片引脚排列如图2所示：

3 指纹识别

系统选用FM-180型指纹识别模块，此模块采用光学指纹采集头，具有指纹图像处理、模板提取、模板匹配、模块存储、指纹搜索的功能。采用串口与单片机通信，完成数据的交互[3]。

由此可知，帧头固定为0Xfe01，芯片地址默认为0xffff。标识01表示这帧内容为命令包，02表示這帧内容为数据，08表示这帧内容为最后一个数据包。帧长度为表示长度的字节之后的第一个数据到两个字节校验和为止的字节数，注意不包括长度本周的字节数。校验内容为从包标识至校验和之间的所有字节之和，忽略进位。

指令帧中的指令码为主机发送给模块的操作指令，一共设置有29条相关指令。例如：01h表示从传感器读入图像并存放在图像缓冲区，02h表示根据原始图像生成指纹特征，03h表示精确对比缓冲区中的特征文件，04h表示根据缓存区中的特征文件搜索指纹库，等等。

模块收到主机信号之后会根据实际情况作出应答，应答帧的格式如下：

此处的确认码为指纹模块反馈给主机的执行结果，例如：00h表示指令执行完毕、01h表示数据包接收错误、02h表示传感器上没有手指、03h表示录入指纹图像失败，一共有40个确认码，在此不一一累述。

4 语音识别

为了正确识别车主语音命令，选用了语音识别芯片LD3320。该芯片是ICRoute公司生产的专用非特定人语音识别IC。此芯片核心部分为一个语音识别CPU以及一些配套的外置电路，相互配合可完成语音信号的拾取、数字化处理、识别运算、结果输出等工作。这些外部电路包含：16位D/A转换、16位A/D转换、MIC采集及滤波电路、功率为20mW的立体声耳机接口电路、550mW的喇叭接口电路等。本芯片内容已包含专用存储器，不用连接外部的存储电路即可完成关键词列表编辑下载、语音识别、结果输出、人家对话等功能。通过串行口与其他处理器通信，方便快速搭建应用系统[4]。

该芯片采用ICRoute公司特有的快速语音识别优化算法，在没有经过提前训练的场景下，非特定人的语音识别准确率高达96%。识别的内容设定为关键词列表，此列表可以是单个的字或者词组、普通话或者方言均可，但是长度不能超过10个汉字或者79个音节的语音串。每次识别可提前预置50条关键词，由此可以构成多级菜单操作，并能支持多种场景应用。

芯片为3.3V供电，仅使用3节AA电池就可以正常工作，且可方便的设置为休眠状态，非常适合应用于便携式系统。芯片内部逻辑图如图3所示：

5 433M遥控

信号发射器件选用433M超再生无线发射，外观如图4所示：

6 结语

调试完成之后模块C安装在车库门口、模块D安装在汽车内，这样使用者不用随身携带遥控钥匙就能实现对车库门的升降控制。当车主到达车库入口时可以通过指纹识别验证身份，从而控制门的升降。当车主在汽车内时，可以通过语音模块验证指令内容，从而控制车库门的升降。实践表明，这种方法稳定可靠，具有一定的推广价值。

【参考文献】

[1]样慧，周伯俊.基于GSM的远程卷帘门控制系统设计[J].科技视界，2015（9）：16-17

[2]李凤，金广凤.基于STC15W的可见光室内定位系统的设计与实现[J].福建电脑，2017（10）：99-100

[3]马馨雅.基于STM32的指纹识别门禁系统[J].电子世界，2018（12）：157

[4]许文卓，黄宏，贾坤等. 基于LD3320语音识别的智能家居控制系统[J].科学技术创新，2018（9）：90-91