语音电子开关身份认证系统.doc

.语音电子开关身份认证系统一、 设计要求： 1、功能语音电子你身份认证系统功能为：可以识别8个语音输入，语音识别正确后能自动开锁，且对8个语音输入给出8种不同的语音回答。系统在语言不能正确识别，比如感冒时，可以输入6位的密码开锁，6位密码也可以修改。 2、基本条件本课题主要是兴趣，再加上看书刚好看到，暂时没有板子，但是如果有条件的话，很想尝试着做一个模型出来；但是我们现在已经学习了单片机、嵌入式、数电模电及高频等等，这些足以帮助我们在实际的课题中解决相关问题。此外网络也给我们的学习提供了方便，我们可以通过网络查找我们需要的资料，比如本课题的语音识别芯片AP7003及语音回放芯片ISD4002-120芯片等等。二、原理性设计（含部分功能解释）框图：主控器话筒放大器滤波器ADCDAC滤波器放大器扬声器ISD4002不能独立进行录放工作，需要采用SPI总线的方式与单片机链接，应用电路如下。ISD4002的声音输出采用音频功率放大器调节声音。LM386是音频功率放大器，主要应用与低电压消费产品，在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，可以调节范围为20200。ISD4002的通过数据端MOSI、MISO、时钟端SCLK、片选端SS、中断端INT与单片机相连，单片机的外围电路如下：录放音系统电路：在本系统中，采用由按键直接控制的AP7003-02芯片。AP7003-02可以单独使用，无需控制器，适合于用键盘直接控制。芯片有8键控制盒12键控制两种键盘操作模式。PIM1=1接高电平时，AP7003-02为12键控制模式，12键控制模式的典型电路如下：AP7003的12键模式：PIM1=0接低电平时，AP7003-02为8键控制模式，8键控制模式的典型电路如下：AP7003的8键模式：系统语音识别电路如下，电路采用AP7003-02的12键模式的标准电路，PIM1接高电平。系统可以识别8个1.5m语音长度的语音信号，识别标志信号在A端POA1-POA8输出，POSL接低电平，则A口低输出有效。通电后，先按1#键，LED1端的语音录音指示灯和POA1端的指示灯同时亮，此时可对着话筒讲话，POA1灭，LED1亮。再对着话筒“学习”，LED2语音识别指示灯和POA1同时亮，表示“学习”成功。接着再按2#键，LED1、POA2同时亮，另外一个家庭成员立刻对着话筒发话，以此类推，直到18键全部学习完毕，也可以对某一键或某几个键进行无序输入和学习，也可以一个家庭成员输入多个语音识别信息。在此把8路的输出POA1-POA8端接与8-3优先编码器74LS148芯片，74LS148的输入端07低电平有效，7段优先级较高，和AP7003的输出低电平有效正好对应，在此把AP7003的A端POA1-POA8与74LS148的输入端70端依次相连，则1号语音信息有效级较高。74LS148芯片的EI端为输入使能端，低电平有效，在此接一个开关，可以控制识别的输出信号是否送单片机，74LS148的A、B、C输出端为输入07的编码输出，也是低电平有效，GS端为芯片工作且有有效信号输入的输出端。A、B、C输出端接与单片机的P2.0P2.2端，GS端接单片机的中断0INT0端，有语音识别成功时可以产生中断，进入中断服务程序。第11键clear output为输出转换键，每转换控制一种电器都需按一下该键。语音识别正确或输入密码正确时，P2.4端输出高电平，三极管Q1导通，继电器得以动作，黄色指示灯DS12亮表示开锁。语音电子门锁系统：三、 程序 流程图： 1、系统主流程图： 2、电子密码锁修改密码子程序流程图 3、电子密码锁输入密码子程序流程图：源程序代码：1、语音识别：#include /语音识别程序#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit ISD_SS = P10; /ISD4002片选sbit ISD_SCLK = P11; /ISD4002时钟sbit ISD_MOSI = P12; /ISD4002数据输入sbit ISD_MISO = P13; /ISD4002数据输出sbit ISD_INT = P33; /ISD4002溢出或放音结束中断sbit PR = P14; /PR=1录音 PR=0放音sbit RUN = P15; /执行录音或放音sbit STOP = P16; /复位sbit LED = P17; /指示灯sbit SDA=P31; /24c02数据端sbit SCL=P30; /24c02时钟端sbit error=P24; /闭锁指示端sbit right=P25; /开锁指示端 和开锁输出#define COM XBYTE 0x7fff /8279命令状态地址A11 A14#define DAT XBYTE 0x77fF /8279数据地址sbit clflag=ACC7; /记录状态字 最高位bit int0_flag=0; /中断0标志位uchar nmb_flag; /语音识别编号uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, /0,1,2,3,4,5,6,70x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71 /8,9,A,B,C,D,E,F ; /共阳极数码管显示段码uchar idata diss8; /显示用数据暂存器 8位数据uchar idata mima6; /密码用数据暂存器 6位数据/* 函数声明 *void reply(void);/自动回答程序void ISD_PR(void);/手动对ISD录放音void ISD_WRITE(uchar isdx); /SPI串行发送一个字节子程序void ISD_STOP(void);/发送stop指令程序void ISD_PU(void);/发送上电指令程序void ISD_PD(void);/发送省电指令程序void ISD_PLAY(void);/发送play指令程序void ISD_REC(void);/发送rec指令程序void ISD_SETPLAY(uchar adl,uchar adh);/发送setplay指令程序void ISD_SETREC(uchar adl,uchar adh);/发送setrec指令程序uchar READ_ISD_OVF(void);/读溢出标志OVF程序void ISD_OVF(void);/LED闪烁程序void DELAY(uint n); /延迟n微秒void DELAYms(uint n); /延迟n毫秒uchar keyin(); /8279读键号子程序 uchar deky(); /8279监测有无按键按下子程序 void disp(uchar idata *d); /8279显示子程序void start_bit(void); /2402开始位void stop_bit(void); /2402停止位void mast_ack(void); /2402主答函数bit write_8bit(uchar ch); /2402写一个字节（8位）数据uchar page_wr(uint firstw_ad,uint counter,uchar *firstr_ad);/2402页面写函数uchar page_rd(uint firstrd_ad,uint count,uchar *firstwr_ad);/页面读函数void mimakey(void); /密码锁设置密码 输入密码子程序/*/主程序/功能：系统录音分成8段，可以提供8个提示语。 1.录音时，按住RUN键，LED点亮开始录音，松开RUN即可停止录音/ 再次按下RUN键，LED点亮开始录第二段音，依次类推，直到芯片溢出。/ 按stop键芯片复位/ 2.放音时，按一下RUN键，即播放一段语音。 按stop键芯片复位。/*void main(void)uchar i;P0=P1=P2=P3=0xff; /初始化IP=0x01; /INT0高优先级IE=0X81; /INT0开中断，CUP开中断COM=0xd1; /11010001 总清除命令doACC=COM; /读状态字 直到清除完成while(clflag=1); /读状态字 最高位COM=0x00; /键盘/显示器工作方式 左端送入88显示双键锁定编码扫描COM=0x34; /时钟分频 20分频right=0;error=1; /默认闭锁/*以下测试用*/for(i=0;i6;i+) mimai=i+2; /设置初始密码为234567 测试用 while(page_wr(0,6,&mima0)=0); /写入2402/测试用 当2402存好密码后 该部分程序可以撤除/*以上测试用*/while(1)ISD_PR();/手动对ISD录放音if(int0_flag=1)/有中断产生right=1;error=10; /开锁reply();/自动回答int0_flag=0;/标志位清mimakey(); /密码锁 设置密码、输入密码子程序void reply(void)/自动回答程序 uchar al,ah;/录放音的地址变量ISD_PU(); /RUN键按下为0，ISD上电并延迟50msISD_PD(); /停止本次操作并进入省电状态ISD_PU();/SD上电并延迟50msah=(nmb_flag+1)/2-1; /计算高两位地址 ahal=0x80*(1-nmb_flag%2); /计算低八位地址 alISD_SETPLAY(ah,al); /发送setplay指令，从指定地址地址开始放音ISD_PLAY(); /发送放音指令LED=0;/LED亮DELAY(20);while(ISD_INT=1) /等待放音完毕的EOM中断信号;LED=1;/LED熄灭ISD_STOP(); /放音完毕，发送stop指令ISD_PD();/停止本次操作并进入省电状态void service_int0() interrupt 0 using 2/外部中断0 用第二组寄存器 int0_flag=1;nmb_flag=P2&0x07;void ISD_PR(void) /手动对ISD录放音uchar k=1; /指示录放音段数的变量uchar al,ah;/录放音的地址变量while(RUN=0) /RUN键按下DELAYms(20); /按键防抖动if(RUN=1) /按键防抖动break;ISD_PU(); /RUN键按下为0，ISD上电并延迟50msISD_PD(); /停止本次操作并进入省电状态ISD_PU();/SD上电并延迟50msif (PR=1) /如果PR=1则转入录音部分DELAYms(500); /延迟录音 指定地址录音ISD_SETREC(0x00,0x00); /发送0x0000h地址的setplay指令 do ah=(k+1)/2-1; /计算高两位地址 ahal=0x80*(1-k%2); /计算低八位地址 alISD_SETREC(ah,al); /发送指定地址地址的setplay指令ISD_REC(); /发送rec指令 下一个地址开始录音 while(RUN=0) /键未松开 等待录音完毕 if (ISD_INT=0) /如果芯片溢出ISD_OVF(); /进行LED闪烁提示if (ISD_INT=0) /录音溢出，按键RUN释放 则退出录音。则芯片复位break;LED=1; /按键释放，未满，录音完毕，LED熄灭ISD_STOP(); /发送停止命令while(RUN=1) /如果RUN未按下 查询 RUN和STOP键if(STOP=0) /如果按下STOP按键，则芯片复位break;if (RUN=0)/如果RUN再次按下，开始录制下一段语音DELAYms(500);k+;/指向下一段录音while(RUN=0);else /如果PR=0则转入放音部分while(RUN=0);/未释放按键时等待ISD_SETPLAY(0x00,0x00); /发送setplay指令，从0x0000地址开始放音do ah=(k+1)/2-1; /计算高两位地址 ahal=0x80*(1-k%2); /计算低八位地址 alISD_SETPLAY(ah,al); /发送setplay指令，从指定地址地址开始放音ISD_PLAY(); /发送放音指令DELAY(20);while(ISD_INT=1) /等待放音完毕的EOM中断信号;LED=1;/LED熄灭ISD_STOP(); /放音完毕，发送stop指令if (READ_ISD_OVF()=1) /检查芯片是否溢出 ，如溢出则停止放音，芯片复位break;while(RUN=1) /等待RUN键再次按下 if (STOP=0) /如果按下STOP按键，则芯片复位break;if(RUN=0)/如果RUN再次按下，开始播放下一段语音DELAYms(20);k+;/指向下一段放音while(RUN=0); /RUN键再次按下，播放下一段语音ISD_STOP(); /发送stop指令ISD_PD();/停止本次操作并进入省电状态/*/ISD4002 SPI串行发送一个字节子程序，8位数据/*void ISD_WRITE(uchar isdx) /SPI串行发送一个字节子程序 uchar i;ISD_SS=0; /片选使能,打开SPI通信端ISD_SCLK=0;/时钟置0for(i=0;i1;/先发低位再发高位，依次发送ISD_SCLK=1;/时钟产生上升沿 锁存输入的数据DELAY(2);/延时使数据稳定ISD_SCLK=0;/回复时钟低电平DELAY(2);/*/发送stop指令/*void ISD_STOP(void)/发送stop指令程序 DELAY(10);ISD_WRITE(0x30);/停止录音或放音操作，指令代码0X11 0ISD_SS=1;DELAYms(50);/*/发送上电指令，并延迟50ms/*void ISD_PU(void)/发送上电指令程序 DELAY(10);ISD_SS=0;ISD_WRITE(0x20);/器件上电，指令代码0010 0ISD_SS=1;DELAYms(50);/*/发送省电指令，并延迟50ms/*void ISD_PD(void)/发送省电指令程序DELAY(10); ISD_WRITE(0x10);/停止本次操作并进入省电状态，指令代码0X01 XISD_SS=1;DELAYms(50);/*/发送play指令/*void ISD_PLAY(void)/发送play指令程序LED=0;/指示灯亮ISD_WRITE(0xf0);/在下一个地址开始放音，指令代码1111 1/0 ISD_SS=1;/*/发送rec指令/*void ISD_REC(void)/发送rec指令程序LED=0;/指示灯亮ISD_WRITE(0xb0);/从下一个地址开始录音ISD_SS=1;/*/发送setplay指令/*void ISD_SETPLAY(uchar adl,uchar adh) /发送setplay指令程序 ISD_WRITE(adl); /发送放音起始地址低位adh=adh|0xe0; /从地址开始放音ISD_WRITE(adh); /发送放音起始地址高位ISD_SS=1;/*/发送setrec指令/*void ISD_SETREC(uchar adl,uchar adh)/发送setrec指令程序 ISD_WRITE(adl); /发送录音起始地址低位adh=adh|0xa0; /从地址开始录音ISD_WRITE(adh); /发送录音起始地址高位ISD_SS=1;/*/检查芯片是否溢出(读OVF,并返回OVF值)/*uchar READ_ISD_OVF(void)/读溢出标志OVF程序 ISD_SS=0; /片选有效DELAY(2);ISD_SCLK=0;/先产生时钟上升沿DELAY(2);ISD_SCLK=1;ISD_SCLK=0; /时钟信号下降沿时输出数据DELAY(2);if (ISD_MISO=1) /只读第1位数据 ISD_SS =1; /关闭SPI通信端ISD_STOP(); /发送stop指令return 1; /OVF为1，返回1else ISD_SS =1; /关闭SPI通信端ISD_STOP(); /发送stop指令return 0; /OVF为0，返回0/*/芯片溢出，LED闪烁提醒停止录音/*void ISD_OVF(void)/LED闪烁程序while(RUN=0)/为0 表示键在按下 还未释放 LED=1; /指示灯灭DELAYms(300);/延时指示灯闪烁LED=0; /指示灯亮DELAYms(300);void DELAY(uint n) /延迟n微秒while(n!=0)n-;void DELAYms(uint n) /延迟n毫秒 TMOD=0x01; /T0 16位定时 while(n!=0) TH0=0xfc;/12MHZ晶振时 定时1msTL0=0x18;TR0=1;while(TF0!=1);TF0=0;TR0=0;n-;void mimakey(void) /密码锁 设置密码、输入密码子程序 uchar i,key; /i循环变量 key键号暂存器 bit keyok; /解锁标志位 for(i=0;i6;i+)dissi=i;/在“无输入和设置密码时”默认显示012345disp(diss); /送显示key=keyin(); /等待键按下 读键号/*以下为 输入密码状态*/if(key=0x0b)&(keyok=0) /在闭锁状态下，密码输入键按下时，进入输入密码状态for(i=0;i=0x0a) dokey=keyin();while(key=0x0a);/不是取消键且输入键号不是09的数字键时 等待1位数输入mimai=key; /密码数字存于mima暂存器中dissi=15; /每输入一位密码数码管显示“F”disp(diss); /送显示 if(key!=0x0d) /6位密码输入完成时 看是否要确认；未完成6位输入时 返回 key=keyin(); /等待按键输入if (key=0x0d); /是取消键时 输入密码取消else /不是取消键时 等待输入密码确认 if(key!=0x0c) while(keyin()!=0x0c);/等待确认键按下while(page_rd(0,6,&diss0)=0); /在2402中读取密码 keyok=1; /把解锁标志位设为1 解锁 for(i=0;i6;i+) /比较6位密码 /有1位密码不同时 密码错误 无需再比较 if(mimai!=dissi) keyok=0;break;/密码错误时 解锁状态位设为0 为闭锁状态if(keyok=1) right=1;error=0; /当密码正确时 开锁else right=0;error=1; /当密码错误时 闭锁 /*以上为 输入密码状态*/*以下为设置密码状态*/if(keyok=1) /在开锁状态下 可以设置密码或关锁 if(key=0x0d) /开锁状态时 按下取消键时 关锁keyok=0;right=0;error=1;/解锁状态位设为0 闭锁if(key=0x0a) /是设定键时 进入设置密码状态for(i=0;i=0x0a) dokey=keyin();while(key=0x0a);/不是取消键且输入键号不是09的数字键时 等待1位数字键输入mimai=key; /密码数字存于mima暂存器中dissi=14; /每输入一位密码数码管显示“E”disp(diss); /送显示 if(key!=0x0d) /6位密码输入完成时 看是否要确认；未完成6位输入时 返回key=keyin(); /读一位键if (key=0x0d);/是取消键时 设置密码取消else /不是取消键时 等待设置密码确认 if(key!=0x0c) while(keyin()!=0x0c); /等待确认键按下while(page_wr(0,6,&mima0)=0); /密码写入24lc02/*以上为设置密码状态*/void disp(uchar idata *d) /显示子程序 uchar j;COM=0x90; /写显示RAM 自动加1for(j=0;j=0x0e); /只读取09和AD键 不读取E和F键return(j); /返回键号uchar deky(void) /监测有无按键按下 uchar k;k=COM; /读状态return(k&0x03); /只监测2行按键 有键返回1 无键返回0/*-调用方式：void start_bit(void)函数说明：2402开始位在时钟端SCL为高电平时，数据端SDA发生由高到低的变化，为起始条件启动I2C总线-*/void start_bit(void) SCL=1;/_nop_(); SDA=1;/_nop_(); SDA=0;/_nop_(); SCL=0;/_nop_();/*-调用方式：void stop_bit(void)函数说明：2402停止位在时钟端SCL为高电平时，数据端SDA发生由低到高的变化，为停止条件停止I2C总线数据传输-*/void stop_bit(void) SDA=0;/_nop_(); SCL=1;/_nop_(); SDA=1;/_nop_();/*-调用方式：void mast_ack(void)函数说明:2402主答函数主器件在收发每一个字节后产生一个时钟应答脉冲，在这期间，发送器必须保证SDA为高，由接收器SDA拉低，称为应答信号（ACK）。-*/void mast_ack(void) SCL=0;_nop_(); SDA=0;_nop_(); SCL=1;_nop_(); SCL=0;_nop_(); SDA=1;_nop_();/*-调用方式：write_8bit(uchar ch)函数说明：2402写一个字节（8位）数据-*/bit write_8bit(uchar ch) uchar i=8; bit fan_w; SCL=0;_nop_(); while(i-) SDA=(bit)(ch&0x80); /取字节的最高位 _nop_(); ch=1; /字节左移一位 SCL=1;_nop_(); /上升沿锁存数据 SCL=0;_nop_() SDA=1;_nop_(); SCL=1;_nop_(); fan_w=SDA; /读应答信号 SCL=0;_nop_(); return(fan_w); /返回应答信号/*-调用方式：void page_wr(uint firstw_ad,uint counter,uint data *firstr_ad)函数说明：2402页面写函数，firstw_ad为写入字节单元的首地址， *firstr-ad为被写入数据所在首地址指针 counter为写入数据字节数-*/uchar page_wr(uint firstw_ad,uint counter,uchar *firstr_ad) uchar data *ufirstr_ad; ufirstr_ad=firstr_ad; start_bit(); /写开始位 if(write_8bit(0xA0)!=0)stop_bit();return(0); /写命令 if(write_8bit(firstw_ad)!=0)stop_bit();return(0);/写首地址 while(counter-) /写字节数减1 if(write_8bit(*ufirstr_ad)!=0)stop_bit();return(0);/写1字节 ufirstr_ad+; /地址加1 stop_bit(); /写停止位 return(1);/*-调用方式：void page_rd(uint firstrd_ad,uint count,uint firstwr_ad)函数说明：2402页面读函数，firstrd-ad为所读字节首地址，count为读字节数 *ufirstwr-ad为读出数据存储首地址指针-*/uchar page_rd(uint firstrd_ad,uint count,uchar *firstwr_ad) uchar j=8; uchar data *ufirstwr_ad; ufirstwr_ad=firstwr_ad; start_bit(); /写开始位 if(write_8bit(0xA0)!=0)stop_bit();return(0); /写命令 if(write_8bit(firstrd_ad)!=0)stop_bit();return(0);/写首地址 start_bit(); /写开始位 if(write_8bit(0xA1)!=0)stop_bit();return(0); /读命令 while(count-) /读字节数减1 uchar i=8; while(i-) (*ufirstwr_ad)=1; /读对应地址的数据左移 SCL=1;_nop_(); /上升沿 if(SDA) (*ufirstwr_ad)|=0x01; /数据端为1时 存1 SCL=0; _nop_(); ufirstwr_ad+; /地址加1 mast_ack(); /应答信号 while(j-) (*ufirstwr_ad)=1; SCL=0;_nop_();_nop_();SCL=1; if(SDA) (*ufirstwr_ad)|=0x01; stop_bit(); /写停止位 return(1);/24c02_在上面语音录放：#include #define uint unsigned int#define uc