聲控門鎖設(shè)計報告

1、-. z華東交通大學課程設(shè)計報告題目： 聲控門鎖設(shè)計目錄TOC o 1-2 h z uHYPERLINK l _Toc311493058虛擬儀器設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書 PAGEREF _Toc311493058 h 2HYPERLINK l _Toc311493059序言 PAGEREF _Toc311493059 h 4HYPERLINK l _Toc311493060一、LabVIEW和聲控鎖簡介 PAGEREF _Toc311493060 h 5HYPERLINK l _Toc3114930611.1 LabVIEW簡介 PAGEREF _Toc311493061 h 5HYPERLINK

2、l _Toc3114930621.2 聲控鎖簡介 PAGEREF _Toc311493062 h 6HYPERLINK l _Toc311493063二、聲控鎖設(shè)計的總體方案 PAGEREF _Toc311493063 h 6HYPERLINK l _Toc3114930642.1 總體方案框圖 PAGEREF _Toc311493064 h 6HYPERLINK l _Toc3114930652.2 設(shè)計步驟 PAGEREF _Toc311493065 h 7HYPERLINK l _Toc311493066三、系統(tǒng)模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc311493066 h 7HYPERLIN

3、K l _Toc3114930673.1聲音采集 PAGEREF _Toc311493067 h 7HYPERLINK l _Toc3114930683.2聲音信號濾波處理 PAGEREF _Toc311493068 h 8HYPERLINK l _Toc3114930693.3聲控門鎖程序設(shè)計 PAGEREF _Toc311493069 h 9HYPERLINK l _Toc311493070四、心得總結(jié) PAGEREF _Toc311493070 h 10HYPERLINK l _Toc311493071參考文獻 PAGEREF _Toc311493071 h 11虛擬儀器設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)

4、書學生：吳榮 *： 27 設(shè)計題目聲控門鎖設(shè)計二、設(shè)計目的和要求通過對虛擬儀器的設(shè)計，了解虛擬儀器設(shè)計的根本原理及常用的對象使用方法；通過設(shè)計一臺虛擬式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、圖形識別系統(tǒng)、通過串口、并口控制、測溫系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)等，了解虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡的使用及設(shè)置，并口或串口的數(shù)據(jù)傳輸，了解虛擬編程中如何驅(qū)動非NI公司的數(shù)據(jù)采集卡或電腦中常用的聲卡，學會把外界物理信號采集到計算機并進展簡單分析或者通過虛擬儀器產(chǎn)生符合要求的信號并通過聲卡輸出或者學會利用NI的ELVIS系統(tǒng)設(shè)計簡單的測量軟件。加深虛擬儀器知識、單片機的了解，培養(yǎng)學生運用虛擬儀器思想解決工程實際問題的能力。設(shè)計容A詳細要求：使用Lab

5、VIEW開發(fā)環(huán)境和NI ELVIS，搭建基于駐極體麥克風的聲控門鎖，編寫利用人聲開關(guān)門鎖的程序。B前面板上要設(shè)置必要的控件對象以設(shè)置相應(yīng)參數(shù)。C設(shè)計界面要美觀，程序可讀性好。設(shè)計進度安排設(shè)計時間總計2周課程設(shè)計任務(wù)及要求講解0.5天設(shè)計任務(wù)分析及查找資料1.5天程序編制及調(diào)試5.5天設(shè)計說明書撰寫2天辯論0.5天設(shè)計任務(wù)書應(yīng)包括的主要容目錄設(shè)計題目任務(wù)分析實現(xiàn)過程程序前面板及流程圖完畢語心得體會參考文獻考核方法考核方式由三局部組成：平時學習態(tài)度含考勤、設(shè)計完成情況含方案、程序質(zhì)量、界面、說明書等及辯論情況確定。教師評語及成績指導教師：周建明2011年12月12日序言鎖是人們?nèi)粘Ｉ畹母酒骶撸?/p>

6、鎖的構(gòu)造形式很多。20世紀70年代，隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了磁控鎖、聲控鎖、超聲波鎖、紅外線鎖、電磁波鎖、電子卡片鎖、八佰指紋鎖、視網(wǎng)膜鎖、遙控鎖等。這些鎖具有機械構(gòu)造所無法比較的高性能?，F(xiàn)代鎖還可在特定的系統(tǒng)中、按設(shè)定的邏輯關(guān)系實現(xiàn)系統(tǒng)的程序控制。 本次的課程設(shè)計的聲控鎖主要是利用每個人的聲音都有各自的特征以及講話時特殊的語言習慣，這些都反映在聲音信號中。利用聲卡DSP技術(shù)和LabVIEW多線程技術(shù)，把主人聲音作為聲卡數(shù)據(jù)采集的對象，搭建一種基于聲卡的虛擬數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，實現(xiàn)聲音識別，判別主人的聲音，從而翻開鎖。整個系統(tǒng)包括聲音的采集，A/D轉(zhuǎn)換，音頻數(shù)字信號的分析和處理，存儲現(xiàn)場采

7、集到的聲音同登記過的聲音模板進展準確的匹配等等。整個程序可以分為：樣本聲音采樣子系統(tǒng)，樣本聲音保存子系統(tǒng)，待檢聲音采樣子系統(tǒng)，聲音識別子系統(tǒng)等等。樣本聲音可以定義為系統(tǒng)所有者自己設(shè)定的聲音密碼；待檢聲音定義為主人輸入的聲音。所以此系統(tǒng)具有平安可靠，高等特點，在一些需要高的場合下得到了廣泛的應(yīng)用。一、LabVIEW和聲控鎖簡介1.1 LabVIEW簡介LabVIEWLaboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺是由美國國家儀器公司所開發(fā)的圖形化程序編譯平臺，創(chuàng)造者為杰夫考度斯基Jeff Kodosky，程序

8、最初于1986年在蘋果電腦上發(fā)表。LabVIEW早期是為了儀器自動控制所設(shè)計，至今轉(zhuǎn)變成為一種逐漸成熟的高級編程語言。圖形化程序與傳統(tǒng)編程語言之不同點在于程序流程采用數(shù)據(jù)流之概念打破傳統(tǒng)之思維模式，使得程序設(shè)計者在流程圖構(gòu)思完畢的同時也完成了程序的撰寫。LabVIEW率先引入了特別的虛擬儀表的概念，用戶可通過人機界面直接控制自行開發(fā)之儀器。此外LabVIEW提供的庫包含：信號截取、信號分析、機器視覺、數(shù)值運算、邏輯運算、聲音震動分析、數(shù)據(jù)存儲.等。目前可支持Windows，UNI*，Linu*，Mac OS等操作系統(tǒng)。由于LabVIEW特殊的圖形程序簡單易懂的開發(fā)接口，縮短了開發(fā)原型的速度以及

9、方便日后的軟件維護，因此逐漸受到系統(tǒng)開發(fā)及研究人員的喜愛。目前廣泛的被應(yīng)用于工業(yè)自動化之領(lǐng)域上。LabVIEW默認以多線程運行程序，對于程序設(shè)計者更是一大利器。此外LabVIEW通信接口方面支持：GPIB，USB，IEEE1394，MODBUS，串行接口，并發(fā)端口，IrDA，TCP，UDP，Bluetooth，.NET，Active*，SMTP.等接口。LabVIEW 有兩個根本窗口：前面板窗口和流程圖窗口。編譯環(huán)境下顯示兩個窗口，前面板用于放置控制對象和顯示對象，控制對象相當于常規(guī)儀器的控制和調(diào)節(jié)按鈕；前面板用于顯示程序運行結(jié)果，相當于常規(guī)儀器的顯示屏幕或指針。流程圖窗口用于編寫和顯示程序的

10、圖形源代碼，它相當于語言編程中一行行的語句，它由各種能完成一定功能的模塊通過連線連接而成。當編寫的LabVIEW程序調(diào)試無誤后，可將程序編譯成應(yīng)用程序E*E文件。此時，設(shè)計的虛擬儀器可以脫離LabVIEW開發(fā)環(huán)境，用戶只需通過前面板進展控制和觀測。1.2 聲控鎖簡介聲控鎖主要是利用每個人的聲音都有各自的特征以及講話時特殊的語言習慣，這些都反映在聲音信號中。利用聲卡DSP技術(shù)和LabVIEW多線程技術(shù)，把主人聲音作為聲卡數(shù)據(jù)采集的對象，搭建一種基于聲卡的虛擬數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，實現(xiàn)聲音識別，判別主人的聲音，從而翻開鎖。整個系統(tǒng)包括聲音的采集，A/D轉(zhuǎn)換，音頻數(shù)字信號的分析和處理，存儲現(xiàn)場采集到的

11、聲音同登記過的聲音模板進展準確的匹配等等。整個程序可以分為：樣本聲音采樣子系統(tǒng)，樣本聲音保存子系統(tǒng)，待檢聲音采樣子系統(tǒng)，聲音識別子系統(tǒng)等等。樣本聲音可以定義為系統(tǒng)所有者自己設(shè)定的聲音密碼；待檢聲音定義為主人輸入的聲音。本次的聲音采集技術(shù)用的是現(xiàn)成的麥克風采集其信號，經(jīng)過對聲音的的處理加工，傳到門鎖中，進而對主人聲音進展唯一識別，到達實現(xiàn)聲控的目的。二、聲控鎖設(shè)計的總體方案2.1 總體方案框圖聲音采集放大濾波A/D轉(zhuǎn)換聲音匹配門鎖控制圖1第一次采集先錄入了主人的聲音，當今后的每一次采集的聲音與原來的聲音進展比照匹配，當匹配相似程度到達80%以上，即被認為是主人的聲音。從而實現(xiàn)聲音控門鎖的開關(guān)。2

12、.2 設(shè)計步驟首先是前面板的設(shè)計，錄音的過程中，前面板上不需要什么輸入的東西，我都是在框圖中即時添加的。接著是框圖的設(shè)計，在錄音的過程中需要，需要調(diào)用些子vi。完成的功能是初始化聲卡，采樣，釋放聲卡。因為在錄音的過程中需要控件，當出現(xiàn)錯誤和暫停是能夠停頓，因為我用到了while構(gòu)造，在滿足要求的條件的過程中能夠錄音，在滿足條件的過程中停頓。還因為錄音過程中可能需要暫停，在case構(gòu)造中，true時立即開場錄音，false時暫停錄音。把聲音錄音好后，以數(shù)組的形式保存到文件中，調(diào)用build array函數(shù)把聲音信號保存為數(shù)組形式。接著是保存，最后把波形文件保存好。三、系統(tǒng)模塊設(shè)計3.1聲音采集利

13、用現(xiàn)成的麥克風對聲音進展采集，經(jīng)分析和處理得到主人的頻譜分析圖，從而實現(xiàn)對主人的識別。聲音采集程序圖如下：圖2 聲音采集程序圖3.2聲音信號濾波處理濾波器框圖設(shè)計由于采集的信號經(jīng)過麥克風采集后，仍然存在許多雜質(zhì)噪聲，必須把它去掉后再能對主人的聲音進展準確的識別，否則會造成其他噪聲的干擾而達不到目的。于是要對器進展信號。濾波首先經(jīng)由濾波器過來的信息通過功能模板Functions Palette編程模塊簇、類與變體按名稱解除捆綁vi，有此vi可以使濾波器的信息分為兩局部，這局部就可以通過輸出控件進展輸出顯示了。圖3基于聲卡采集系統(tǒng)的濾波器設(shè)計流程圖：圖3基于聲卡采集系統(tǒng)的濾波器設(shè)計框圖 濾波器前面

14、板設(shè)計在前面板中。使用了各種圖標如開關(guān)、實時趨勢圖等來模擬真實儀器的面板，并可如同操作實際儀器一樣方便地調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)和進展輸出模式定制。本文中前面板的設(shè)計，充分發(fā)揮了LabVIEW 的特長、即建立了友好的人機操作界面，濾波器前面板如圖4所示。由于本程序中顯示的結(jié)果比較多。輸人控制按鈕也多。因此不得不減少波形圖顯示所占用的空間。這樣可使時域波形顯示、頻域成分顯示和濾波器信息顯示局部分別在不同的選項卡中顯示。圖4濾波器前面板設(shè)計3.3聲控門鎖程序設(shè)計從圖4中可以看出While構(gòu)造中是先用麥克風進展聲音的采集，再經(jīng)過數(shù)字濾波器濾波，并首先在上面的信號生成用來作為今后的聲音匹配頻譜圖。而右邊局部是對目

15、標信號進展匹配，如匹配相似程度到達80%以上即可認為是主人的聲音，從而指示燈亮，否則不亮。圖5 聲控門鎖程序框圖設(shè)計圖6 聲控門鎖程前面板設(shè)計四、心得總結(jié)這是我們本學期也是整個大學四年最后一次課程設(shè)計，剛開場拿到這個題目時，感覺很熟悉但卻又很陌生。熟悉是因為聲音控制這個名詞很好理解，陌生是因為完全摸不著頭腦，不知從何下手。但是事情總是做出來的，正所謂：世上無難事，只怕有心人。于是就決定早點開場做了，起初的通過在圖書館查找相關(guān)資料，本以為查資料會是一件很容易的事，卻沒想到資料卻則的難查，很難找到該題目相關(guān)的論文。他們大多數(shù)論文只是談到一個小方面。但這并沒有嚇到我們。我們便耐心下來問教師問同學，最后終于找到了一點頭緒。然后就開場了整體方案設(shè)計，定下了方案后，便開場認真上機畫圖、一步一步調(diào)試，并在途中問同學，問教師等。兩星期很快就過去了，由于該題目本身存在著一定的難度，最終還是沒能做出理想的結(jié)果來。但