自动电梯语音控制系统的设计

1、 2015届毕业设计说明书 自动电梯语音控制系统的设计 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 王 梦 晗 指导教师： 黄海波 职称 实验师专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本1105班 完成时间： 2015年6月 16日 摘 要 在当今发展速度日新月异的社会，高层建筑在日趋现代化的城市里面几乎随处可见，随着高层建筑如雨后春笋般越来越多，对于电梯的需求也随之越来越大，而考虑到安全因素，对于电梯的质量的要求更是显得尤为重要。在追求电梯质量的同时，人们对于电梯的科技含量和人性化的表现也越来越重视，集自动化技术、人工智能技术、机械技术于一身的语音电梯就是一个典型的例子。 自动语音电梯的出现充分的体现了电梯的科技含量和人性化这两点。人们不仅可以通过说话的方式和电梯进行交流，把自己的想法和下一步动作告诉电梯，当电梯接受你的指令后就可以把你送到你想要到达的楼层，还能通过电梯语音报层报站，让人们更为便捷地到了解我们所需要到达的目的楼层，从而优化了人们的生活方式。 论文根据AP7003系列语音芯片设计一个低成本的自动语音电梯系统，而且可以和电梯原有的按键控制系统一起使用，在不影响电梯原

2、有功能的情况下，使电梯可以通过语音控制，提高电梯的智能化。使用proteus对该设计进行仿真，通过按键模拟语音录入的方式，实现对电梯的开关门、楼层的变更和语音播报。关键词：语音识别;自动语音电梯;人性化 ABSTRACTIn a society which currently develops at an amazing rate, high-rise buildings can be seen almost everywhere in the growing modernized cities and more and more elevators are needed as the high-rise buildings spring up like mushrooms. However, the quality of elevators plays a critical role when safety is taken into consideration. Meanwhile, people start to pay more and more attention to th

3、e high technologies and human-oriented designs of elevators when pursuing elevator qualities, and among this kind of elevators, the voice elevator which integrates the automated technology, artificial intelligence technology as well as mechanical technology into itself undoubtedly sets a typical example.The coming into being of automatic voice elevators has fully demonstrated the high-tech and human-orientation of elevators. On one hand, people can communicate with elevators by means of speaking

4、. They tell their own ideas and next movements to the elevator and then they are carried to stories they are going when their instructions are accepted by the elevator. One the other hand, they can know their destination stories much more conveniently through the voice announcement of stories of the elevator so as to optimize their lifestyles.An automatic voice-controlled elevator system is designed in this paper according to the voice chips of the AP7003 series while it can be used together wit

5、h the original button-controlled system of the elevator as well. In addition, the elevator intelligence can be improved by the voice-controlled system on the basis that the original functions of the elevator are not affected. Then simulate the design by proteus and then simulate means of voice recording through buttons so as to realize the opening, closing as well as change and voice announcement of stories of the elevator. Key words Speech recognition；Automatic speech；elevator humanized 目 录1 绪论

6、1 1.1 选题背景及意义1 1.2 国内外研究现状12 整体研究方案和硬件电路设计3 2.1 设计方案的选择3 2.2 系统总体设计方案的确定3 2.3 主电路的设计思路3 2.4 语音识别芯片模块的介绍4 2.5 单片机模块的介绍6 2.6 液晶显示模块的介绍11 2.7 各模块电路的设计143 软件系统设计17 3.1 主控程序软件设计17 3.2 中断程序设计18 3.3 显示器程序设计19 3.4 I/O口扩展程序设计204 仿真结果21 4.1 仿真软件的使用21 4.2 仿真的结果21结束语24参考文献25致 谢28附 录291 绪论1.1 选题背景及意义语音识别是一个跨学科，语音识别正成为IT的人机界面，语音识别和语音合成技术的出现，让人们摆脱了繁琐的键盘操作，通过语音的方式来进行操作。语音识别技术的应用已经成为一门新兴技术产业的竞争力。今天，在人机交互的语音识别产品的应用已占到所占比例越来越大1。人们与机器进行自然语音的交流，让机器明白你的想法，这是科学家近50年来孜孜不倦的研究方向。语音识别的技术就是让机器通过自身的理解和识别过程将语音信号转换成相应的指令和文本，通

7、过指令来完成人们想要达到的效果。尽管人类在对语音识别技术方面的研究取得了不错的进展，但是我们还是清晰的看到，距离理想的目标任重而道远2。从早期的播放器到世界上第一个可以识别10个英文数字发音的语音识别系统经历了数十载，然而传统的播放器通常上是通过远程的控制和按键的控制来对播放器进行控制。按键的控制（包括线控制）是通过直接的按键来改变电平发出的指令进行控制。而远程的控制是通过红外线控制或者蓝牙控制等一些其他的远程控制设备对播放器发出指令3。自动电梯语音控制系统的设计是专门致力于研究出可以通过语音控制来实现对电梯控制的一种方案，可以使电梯更加的方便、更加的人性化，以实现电梯的全自动语音控制。这个设计不单单是为了解决残障人士日常使用传统电梯困难的烦恼，还是为了将研究语音识别技术应用于单片机中，特别是通过AP7003系列语音芯片来实现语音识别技术在单片机中的应用，设计出具有语音控制功能的自动语音电梯4。1.2 国内外研究现状语音识别系统的开端是由贝尔实验室在20世纪50年代发明的一款名为Audrey的语音识别系统。直到20世纪的60年代语音识别系统的研究才真正的取得了实质性进展，并且作为一个比

8、较重要的问研究课题。这次语音识别技术的发展，主要是因为专家发现语音识别的实现提供了硬件和软件语音信号的线性预测的编码和动态时间规整的技术。上世纪90年代后，神经网络的技术逐渐成为研究语音识别技术的另一条途径，该技术的各种特性都表现出了很大的潜力，在各个方面的研究方面都取得非常关键的进展，从而奠定了语音识别系统从实验室走向了人们的视线中。我国的语音识别技术的研究起始于上世纪50年代末，是由中科院的声学研究所利用电子管电路来识别10个元音，由于当时我国的条件限制，该研究项目一直处在搁浅的状态下。直到1986年，我国启动了863计划，语音识别的技术作为研究计算机系统重要的组成部分被列为研究课题，从此语音识别技术在我国进入了一个前所未有的发展阶段5。 2 整体研究方案和硬件电路设计2.1 设计方案的选择自动电梯语音控制系统的设计需要使用语音的方式来实现功能，所以选择两种语音芯片进行了对比，分别是PM50系列和AP7003系列的语音芯片。PM50系列的语音芯片特点是控制较为方便，有20秒到400秒的选择，成本较高。AP7003系列的语音芯片特点是控制较为方便，识别12组每组1.5秒的字词，成本较

9、低。经过选择最终确定选用AP7003系列的语音芯片，AP7003系列语音芯片基本符合语音电梯的基本要求，而且成本较为廉价。2.2 总体设计方案的确定按照AP7003语音芯片的特征，设计出一个低成本的自动语音电梯系统，而且可以和电梯原有的按键控制系统一起使用，在不影响电梯原有功能的情况下，使电梯可以通过语音控制，提高电梯的智能化。2.3 主电路的设计思路主电路的设计思路是采用语音录入的方式发送语音信号给AP7003芯片，接着AP7003系列语音芯片将语音信号进行识别，把识别后的语音信号传送到AT89S51系列单片机中，AT89S51单片机进行语音信号的处理，如果语音信号正确，再把语音信号指令反馈给显示屏进行提示，最后进行输出控制，如图1所示。图1 主电路设计思路图主电路是由语音录入、语音控制、信号输出、单片机、语音信号接入和1602液晶显示等组成。2.4 语音识别芯片模块的介绍设计采用的是AP7003系列的语音芯片，AP7003系列语音芯片是一款性能优良、成本廉价的语音识别集成电路芯片，内置有麦克风、I/O控制器、语音处理器和转换器，可识别12组不同的字词，每组1.5秒时长，可连词或单词识别。并且有非常高的I/O可编程性，使用方法非常的简单方便，可广泛应用于各种语音设备领域6。芯片的功能框图如图2所示。

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