基于FM1702的射頻卡讀寫系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作業(yè)本題目：基于FM1702的射頻卡讀寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.原始依據(jù)（包括設(shè)計(jì)或論文的工作依據(jù)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等）工作基礎(chǔ)：掌握51單片機(jī)基本原理，能夠使用C51完成相關(guān)應(yīng)用，了解射頻卡的基本工作原理。研究條件：帶有FM1702射頻卡讀寫模塊的51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。應(yīng)用環(huán)境：基于FM1702的單片機(jī)讀寫模塊程序設(shè)計(jì)工作目的：掌握51單片機(jī)的C編程熟練使用Proteus/Protel作為電路設(shè)計(jì)和仿真的輔助工具了解射頻卡的安全認(rèn)證和讀寫控制基于系統(tǒng)開發(fā)讀寫控制程序2.參考文獻(xiàn)[1]C語(yǔ)言單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，馬忠梅，航空航天大學(xué)，2007。[2]基于FM1702的RFID讀寫器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，邢海霞，索明和。嵌入式計(jì)算機(jī)，2007。[3]新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程，郭天祥，電子工業(yè)，2008。[4]C程序設(shè)計(jì)（第三版），譚浩強(qiáng)，清華大學(xué)，2007。[5]8051微控制器和嵌入式系統(tǒng)，MuhammadAliMazidi等。3、設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容及要求（包括設(shè)計(jì)或研究?jī)?nèi)容、主要指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)項(xiàng)目性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求。）1.掌握51單片機(jī)C編程。2、掌握射頻卡讀寫控制的基本原理和步驟。3、基于該模塊完成射頻卡基本讀寫控制程序的開發(fā)。4、在此基礎(chǔ)上，通過(guò)擴(kuò)展外部輸入輸出設(shè)備，完成對(duì)射頻卡的讀寫控制。導(dǎo)師（簽名）年月日審核組長(zhǎng)（簽名）年月日本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告主題名稱卡片讀寫系統(tǒng)部門名稱信息工程職稱自動(dòng)化學(xué)生導(dǎo)師一、課題的由來(lái)及意義1990年代出現(xiàn)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。與傳統(tǒng)的磁卡和IC卡技術(shù)相比，射頻技術(shù)（RFID）具有非接觸、讀取速度快、無(wú)磨損等特點(diǎn)。無(wú)線射頻技術(shù)在讀寫器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸的雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的。與傳統(tǒng)條碼、磁卡和IC卡相比，射頻卡具有非接觸、快速讀取、無(wú)磨損、無(wú)環(huán)境影響、壽命長(zhǎng)、使用方便、防碰撞功能等特點(diǎn)，可同時(shí)處理多張卡。同時(shí)。.目前，很多生產(chǎn)射頻技術(shù)RFID產(chǎn)品的公司都采用自己的標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前射頻卡可用的幾種射頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。應(yīng)用最廣的是ISO14443和ISO15693，兩者都由物理特性、射頻功率和信號(hào)接口、初始化和防沖突以及傳輸協(xié)議四部分組成。本主題中使用的RFID基于ISO14443技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。二、射頻技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀RFID直接繼承了雷達(dá)的概念，從而發(fā)展出一種充滿活力的全新AIDC技術(shù)——RFID技術(shù)。1948年，HarryStockman發(fā)表了《利用反射功率進(jìn)行通信》，奠定了RFID的理論基礎(chǔ)。RFID技術(shù)發(fā)展史。20世紀(jì)，無(wú)線電技術(shù)的理論與應(yīng)用研究是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最重要成果之一。RFID技術(shù)的發(fā)展可以分為10年：1941年到1950年，雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFID技術(shù)，1948年奠定了RFID技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1951年至1960年，早期RFID技術(shù)的探索階段主要是實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。1961年至1970年，RFID技術(shù)理論得到發(fā)展，并開始了一些應(yīng)用嘗試。1971-19802009年，RFID技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)處于大發(fā)展時(shí)期，各種RFID技術(shù)試驗(yàn)加速。出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。1981年至1990年，RFID技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，開始出現(xiàn)各種規(guī)模的應(yīng)用。從1991年到2000年，RFID技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化越來(lái)越受到重視，RFID產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用，RFID產(chǎn)品逐漸成為人們生活的一部分。2001年至今。標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，RFID產(chǎn)品的種類越來(lái)越豐富，有源電子標(biāo)簽也越來(lái)越豐富。無(wú)源電子標(biāo)簽和半無(wú)源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大。三、研究目標(biāo)使用非接觸式IC卡讀卡器模塊實(shí)現(xiàn)M1卡（IC卡）的讀寫操作，即在實(shí)驗(yàn)盒的液晶顯示屏上顯示M1卡的卡號(hào)以匹配M1卡的數(shù)據(jù)。M1卡被讀/寫。.四、研究?jī)?nèi)容1.設(shè)計(jì)射頻卡的控制電路。設(shè)計(jì)合理的硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的讀/寫功能，包括單片機(jī)（51）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、鍵盤和顯示部分的設(shè)計(jì)等。2.編寫射頻卡的控制程序。包括RFID卡讀/寫/密碼驗(yàn)證操作程序、與PC機(jī)通訊中斷處理程序、鍵盤顯示程序和內(nèi)存讀寫程序。射頻卡的硬件和軟件進(jìn)行調(diào)試，以達(dá)到研究目的。五、研究方法與手段MCUMCU主控制模塊LCD顯示模塊鍵盤模塊讀卡器芯片IC卡LED模塊鍵盤模塊功能：給MCU指令，使MCU對(duì)非接觸IC卡模塊進(jìn)行讀/寫。LCD顯示模塊：讀操作時(shí)，顯示M1卡號(hào)，顯示“讀數(shù)據(jù)”，讀數(shù)據(jù)；寫入操作時(shí)，顯示M1卡號(hào)，顯示“WRITE”，寫入數(shù)據(jù)。LED模塊功能：用于動(dòng)態(tài)觀察程序執(zhí)行的具體位置，如：LED1找卡成功，LED2檢測(cè)沖突成功，LED3選卡成功，LED4加載密鑰成功，LED5驗(yàn)證AUTHENT1成功，LED6驗(yàn)證AUTHENT2成功，LED7讀卡成功，LED8讀卡成功。8255可編程模塊功能：對(duì)MCU進(jìn)行編程，下載和調(diào)試程序。非接觸IC卡模塊功能：對(duì)M1卡進(jìn)行讀寫操作并反饋給MCU。MCU主控模塊功能：分析計(jì)算輸入信號(hào)，控制非接觸IC卡模塊，給LCD和LED模塊數(shù)據(jù)和信號(hào)，等待鍵盤模塊的指令。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備：EL-MUT-III單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱（含鍵盤和顯示模塊），帶射頻卡的擴(kuò)展模塊。6.時(shí)間表2012.12.07-2013.03.15查找資料，了解射頻卡的功能和意義，應(yīng)用單片機(jī)，完成開工報(bào)告。2.2013.04.01-2013.04.15編寫射頻卡控制系統(tǒng)程序。3.2013.04.16-2013.05.09調(diào)試系統(tǒng)軟硬件__4.2013.05.10-2013.06.01撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。8.主要參考文獻(xiàn)[1]慈欣欣，王斌，王朔．射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用[M]，2007。[2]游占清，柯勝，吳翔，林漢紅等。射頻識(shí)別（RFID）與條碼技術(shù)[M]，2007。[3]黃志偉.射頻集成電路芯片原理與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M]，2004.[4]博。射頻電路原理與實(shí)用電路設(shè)計(jì)[M]，2006.[5]慈欣欣,盛玉平,海波,等.建立企業(yè)級(jí)多網(wǎng)域系統(tǒng)[J].軟件世界，2000年。[6]慈欣欣，德才，王濤．RFID在物流中的應(yīng)用與展望[J]．微機(jī)世界，2004年。[7]慈欣欣，曾榮仁．射頻識(shí)別技術(shù)在美軍中的應(yīng)用分析[J].自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用，2004。[8]慈欣欣，RFID技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新[J]．微型計(jì)算機(jī)世界平面，2005年。[9]慈欣欣，曾榮仁，王濤．2005年RFID應(yīng)用回顧[J].微機(jī)世界，2005。[10]王忠民，程海。EPC與物聯(lián)網(wǎng)[M].：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，2004。[11]大才等。射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)[M].：電子工業(yè)，2001。[12]盧永寧.非接觸IC電子技術(shù)原理與應(yīng)用[M]，：電子工業(yè)，2006。[13]胡漢才.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M]，清華大學(xué)，2010.[14]大彩．射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）[M]．:電子工業(yè)，2001。[15]洪宇．RFID系統(tǒng)概論[M]．臺(tái)北：文奎信息股份有限公司，2004。[16]刁建成．RFID原理與應(yīng)用[M]．臺(tái)北：全華科技圖書有限公司，2005。[17]程海，朵．現(xiàn)代自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用[M].：清華大學(xué)，2003。[18]邱應(yīng)清．RFID實(shí)踐——非接觸式智能卡系統(tǒng)開發(fā)[M]．臺(tái)北：雪冠營(yíng)銷有限公司，2005。[19]邦元.射頻通信電路[M].：科學(xué)，2003。[20]周朝東等．天線與無(wú)線電波[M].：電子科技大學(xué)，2002。[21]LawrenceRabiner和BiingHwangJuang，語(yǔ)音識(shí)別基礎(chǔ)。普倫蒂斯·霍爾NewJersey，1993年[22]YMLam、MWMak和PHWLeong，“語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的固定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)”。國(guó)際信號(hào)處理會(huì)議論文集Dallas。2003年[23]SoshiIba、ChristiaanJJParedis和PradeepK.Khosla?！敖换ナ蕉嗄Ｊ綑C(jī)器人編程”。國(guó)際機(jī)器人研究雜志(24),pp83–104,2005[24]黃X.等?！癝PHINX-II語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)：概述”。計(jì)算機(jī)語(yǔ)音和語(yǔ)言7(2)：第137-148頁(yè)，1993年。[25]特里姆努克，杜薩迪。（2001年）。語(yǔ)音識(shí)別在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。（碩士研究，亞洲理工學(xué)院，2001年）。曼谷：亞洲理工學(xué)院。[26]斯里哈魯克薩，詹維特。（2002年）。一種實(shí)時(shí)語(yǔ)音識(shí)別的ASIC設(shè)計(jì)。（碩士研究，亞洲理工學(xué)院，2002）。Bangkok:亞洲理工學(xué)院。選題是否合適：是□□項(xiàng)目能否實(shí)現(xiàn)：是□否□導(dǎo)師（簽名）年月日題目是否合適：是□否□項(xiàng)目能否實(shí)現(xiàn)：是□否□審核組長(zhǎng)（簽名）年月日題目：基于FM1的射頻卡讀寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)702摘要本文介紹了一種基于復(fù)旦微電子FM1702SL模塊，以STC89C52單片機(jī)為控制器，以射頻技術(shù)為核心設(shè)計(jì)的非接觸式IC卡讀寫器。設(shè)計(jì)。然后介紹了TypeA常用的卡Mifare1ICS50及對(duì)應(yīng)的讀卡器（使用專用射頻讀卡器集成芯片F(xiàn)M1702）的設(shè)計(jì)方法和電路，并描述了系統(tǒng)各模塊的組成和原理詳細(xì)介紹了天線的設(shè)計(jì)規(guī)則，并根據(jù)項(xiàng)目要求詳細(xì)介紹了所設(shè)計(jì)的A型讀卡器射頻模塊的實(shí)現(xiàn)方案。最后介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件部分，介紹了FM1702的主要特點(diǎn)（如防碰撞、三重驗(yàn)證等）與Mifare1非接觸IC卡通信及一些重要的軟件模塊，以及實(shí)際測(cè)試結(jié)果展示并證明閱讀器已完成基本功能，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵詞：STC89C52；FM1702；米法爾1；我知道了目錄第1章引言21.1研究背景21.2RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)21.3研究意義和目的21.4研究?jī)?nèi)容2FM1702的讀卡器硬件電路設(shè)計(jì)22.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22.2系統(tǒng)工作流程22.3可靠性和可行性分析22.4主控模塊22.5讀卡器模塊22.6Mifare1S50非接觸式IC卡介紹22.7顯示模塊2FM1702的讀卡器軟件設(shè)計(jì)23.1主程序23.2FM1702初始化子程序23.3找卡等待23.4讀卡子程序23.5主要功能2的其他功能第四章總結(jié)與展望24.1總結(jié)24.2展望2參考文獻(xiàn)2附錄二外語(yǔ)資料中文翻譯至第一章介紹1.1研究背景目前，許多國(guó)家的城市支付體系存在諸多問(wèn)題。例如，大量使用現(xiàn)金交易，管理不規(guī)范。一張卡只適用于一種支付場(chǎng)合。原有的磁卡系統(tǒng)和安全性較差，卡本身使用方便。損害等。人們使用金錢的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，大規(guī)模的現(xiàn)金交易不方便且不安全。因此，一個(gè)安全、可靠、易于操作和管理的支付系統(tǒng)將在城市發(fā)展中發(fā)揮積極作用。單片機(jī)主要用于控制，其應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，從航天飛機(jī)到小冰箱、彩電、日常生活中的單片機(jī)。單片機(jī)在國(guó)外廣泛應(yīng)用于家用電器、通訊、儀器儀表、汽車電子、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域。單片機(jī)幾乎在人類生活的每一個(gè)領(lǐng)域都顯示出強(qiáng)大的生命力。隨著單片機(jī)性能的進(jìn)一步提高，將得到廣泛應(yīng)用。射頻卡是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型卡。IC（E2PROM和一些CPU）嵌入卡中。因?yàn)樗４娴男畔⒈容^可靠和安全，可以讀寫上萬(wàn)次，可以存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)。射頻卡技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的自動(dòng)控制和監(jiān)控，提高了生產(chǎn)率，改進(jìn)了生產(chǎn)方法，節(jié)約了成本。射頻卡系統(tǒng)用于智能倉(cāng)庫(kù)貨物管理，可有效解決與貨物流轉(zhuǎn)相關(guān)的信息化管理，不僅提高貨物處理速度，還可以監(jiān)控貨物的所有信息。同時(shí)，射頻卡的安全性和保障性非常高，操作方便快捷。在支付系統(tǒng)中，應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)和射頻卡技術(shù)，控制簡(jiǎn)單，功能擴(kuò)展方便，管理更高效，結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)必將在城市支付中發(fā)揮重要作用。1.2RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)IC卡按卡與外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问椒譃榻佑|式IC卡和非接觸式IC卡。接觸式IC卡通過(guò)8個(gè)觸點(diǎn)從讀卡器獲取能量和交換數(shù)據(jù)；非接觸式IC卡通過(guò)射頻感應(yīng)從讀卡器獲取能量并交換數(shù)據(jù)，因此非接觸式IC卡也稱為射頻卡。接觸式IC卡現(xiàn)在很常見(jiàn)。這種卡的讀寫操作緩慢且不方便。每次讀卡和寫卡時(shí)，必須將卡正確插入讀卡器的插槽中，才能完成數(shù)據(jù)交換。這樣頻繁讀卡/寫卡很不方便，而且IC卡的觸點(diǎn)外露，容易損壞和弄臟，導(dǎo)致接觸不良。非接觸式IC卡是基于電磁感應(yīng)原理開發(fā)的產(chǎn)品。其讀寫操作只需將卡放在讀卡器附近一定距離即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，無(wú)需任何接觸，使用非常方便、快捷、不易損壞。目前，飛利浦的Mifare卡是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，應(yīng)用廣泛。其典型型號(hào)為Mifare1S50，具有1K字節(jié)的EEPROM用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，分為16個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有自己獨(dú)立的密碼，具有完善的安全機(jī)制。Mifare卡是一種智能卡，內(nèi)置有中央微處理器等，使卡的安全、鑒權(quán)邏輯等微操作控制有序進(jìn)行。Mifare讀卡器的設(shè)計(jì)一般采用飛利浦生產(chǎn)的讀寫模塊MCM200或MCM500。隨著技術(shù)的進(jìn)步，飛利浦現(xiàn)在生產(chǎn)功能和性能更好的讀卡器芯片（例如：MF-RC500），我們基于該芯片設(shè)計(jì)和開發(fā)MifareRF讀卡器。1.3研究意義和目的城市公交系統(tǒng)、高速公路、地鐵自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)、水電費(fèi)征收系統(tǒng)、醫(yī)療保險(xiǎn)系統(tǒng)等，將直接影響到人民群眾的日常生活和工作。居民生活的便利將在一定程度上緩解城市交通的擁堵。利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市支付射頻卡收費(fèi)系統(tǒng)，可以顯著提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平，為公交運(yùn)營(yíng)管理提供科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)字化信息，取得明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)代城市開始向一卡的方向發(fā)展。一卡城市支付體系是一場(chǎng)革命性的變革，需要通過(guò)長(zhǎng)期在基層領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用不斷完善和發(fā)展。一旦實(shí)現(xiàn)，將大大有助于提升城市的整體競(jìng)爭(zhēng)力。1.4研究?jī)?nèi)容本課題研究的內(nèi)容是基于51單片機(jī)的射頻卡讀寫系統(tǒng)。本文采用讀寫系統(tǒng)來(lái)模擬自助支付系統(tǒng)。系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為處理控制器，應(yīng)用FM1702SL射頻卡讀寫模塊，讀取射頻卡中的卡號(hào)和賬戶余額，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)支付，支付后將賬戶余額信息致至12864液晶顯示模塊電路進(jìn)行顯示。余額不足時(shí)發(fā)出警報(bào)。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用的情況下不易損壞，工作人員可以輕松操作，使其在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。第二章基于FM1702的讀卡器硬件電路設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2系統(tǒng)工作流程上電后，系統(tǒng)不斷檢測(cè)FM1702周圍是否有可識(shí)別的IC卡。如果有，AT89T51會(huì)讀回卡預(yù)置單位數(shù)據(jù)，減去預(yù)置支付值（5元），然后處理數(shù)據(jù)通過(guò)FM1702存儲(chǔ)卡，然后卡暫停，避免多次支付操作刷卡一次。一次支付操作（一次讀一次存儲(chǔ)）時(shí)間小于5ms，人刷卡時(shí)間大于0.5s，所以正常刷卡不會(huì)影響刷卡操作。操作結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)控制蜂鳴器提示操作完成，然后在12864液晶顯示屏上顯示個(gè)人信息，包括ID、剩余金額、本次扣除金額等。2.3可靠性和可行性分析由于單片機(jī)芯片主要用于工業(yè)控制，只能用于儀器儀表和家用電器，因此對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求?？煽啃允菃纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性通常是指在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定工作的能力。規(guī)定條件是指系統(tǒng)工作的環(huán)境（溫度、濕度、振動(dòng)、電磁干擾等）、維護(hù)條件、使用條件等；指定時(shí)間是指檢查系統(tǒng)是否正常工作的開始和結(jié)束時(shí)間；指定的動(dòng)作是系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能。提高系統(tǒng)的可靠性就是減少系統(tǒng)的故障，而導(dǎo)致故障的因素來(lái)自系統(tǒng)部門和外部。外部因素：如環(huán)境溫度、濕度、電源波動(dòng)、電磁干擾、沖擊、振動(dòng)、腐蝕等。外部因素：出現(xiàn)在系統(tǒng)的硬件和軟件中。這些包括電路連接的短路或開路，構(gòu)成電路的元件的損壞和故障等，以及軟件設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。通過(guò)可靠性設(shè)計(jì)生產(chǎn)出高可靠性的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，以可靠的生產(chǎn)和可靠的使用維護(hù)為保障。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用可靠性的概念和方法來(lái)考慮系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。同時(shí)，該系統(tǒng)要廣泛應(yīng)用于社會(huì)支付系統(tǒng)，這對(duì)系統(tǒng)的可行性提出了很高的要求。單片機(jī)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成到復(fù)雜和體積關(guān)鍵的控制設(shè)備中。它在程序上運(yùn)行并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能。單片機(jī)技術(shù)與射頻卡技術(shù)的有效結(jié)合，必然會(huì)給社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)巨大的利益。2.4主控模塊MCU主控電路是射頻讀卡器的核心部分，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)上電后各模塊的初始化，控制通訊模塊完成與上位機(jī)的串行數(shù)據(jù)通訊，控制顯示模塊顯示數(shù)據(jù)、聲光報(bào)警、控制射頻模塊通過(guò)天線完成對(duì)射頻卡的各種操作，保證系統(tǒng)能夠有序穩(wěn)定的工作。因此，本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制外圍電源，如圖2-2所示。圖2-2主控制電路2.5讀卡器模塊2.5.1讀卡器模塊概述讀卡器模塊由復(fù)旦微電子有限公司設(shè)計(jì)的非接觸式讀卡器專用芯片F(xiàn)M1702SL和少量外圍電路組成。讀卡器模塊包括接口電路、天線電路、存儲(chǔ)電路和電源電路。模塊電路如圖2-3所示。讀卡器與MCU連接的接口圖如圖2-4所示。圖2-3讀卡器模塊電路圖圖2-4讀卡器與MCU連接圖2.5.2讀卡器芯片F(xiàn)M1702圖2-5FM1702引腳圖FM1702芯片具有以下特點(diǎn)：高集成度模擬電路，僅需最少的外圍電路；操作距離可達(dá)10cm；支持ISO14443協(xié)議；;數(shù)字電路有TTL/CMOS兩種電壓工作模式；軟件控制的掉電模式；可編程定時(shí)器；中斷處理程序；一個(gè)串行輸出和輸入端口；獨(dú)立供電，電壓范圍從3V到5V；封裝形式為SOP24小封裝。FM1702的引腳配置如圖2-5所示。引腳功能如表2-1所示。表2-1FM1702引腳功能表針號(hào)引腳名稱類型引腳功能1OSCIN我晶振輸入：fosc=13.56MHz2中斷請(qǐng)求○中斷請(qǐng)求：輸出中斷源請(qǐng)求信號(hào)3小額信貸我串口輸入：接收符合ISO14443A協(xié)議的數(shù)字串口信號(hào)4TX1○發(fā)射器端口1：輸出調(diào)制的13.56MHz信號(hào)5電視電壓壓水堆發(fā)射機(jī)電源：為TX1和TX2提供輸出能量6TX20發(fā)射器端口2：輸出調(diào)制的13.56MHz信號(hào)7TVSS壓水堆發(fā)射機(jī)接地8C0我固定低電平9C1我固定為高電平10C2我固定為高電平11DVSS壓水堆數(shù)字化12味噌○主輸入從輸出：SPI接口下的數(shù)據(jù)輸出13SCK我串行時(shí)鐘（SCK）：SPI接口下的時(shí)鐘信號(hào)14莫西我Masteroutandslavein：SPI接口下的數(shù)據(jù)輸入15NSS我InterfaceStrobe：StrobeSPI接口模式16C3我固定低電平17光碟壓水堆數(shù)字電源18電源電壓壓水堆模擬電源19輔助○模擬測(cè)試信號(hào)輸出：輸出模擬測(cè)試信號(hào)，測(cè)試測(cè)試信號(hào)由TestAnaOutSel寄存器選擇20AVSS壓水堆類似地二十一接收我接收口：接收外接天線耦合二十二虛擬機(jī)標(biāo)識(shí)符壓水堆部分參考電壓：輸出部分參考電壓23RSTPD我復(fù)位和掉電信號(hào)：復(fù)位電路為高電平24OSCOUT○晶體輸出2.5.3FM1702接口規(guī)范FM1702SL支持SPI微處理器接口。在SPI通信模式下，F(xiàn)M1702SL只能作為從機(jī)使用，SCK時(shí)鐘需要主機(jī)提供。時(shí)序圖如圖2-6所示。SPI時(shí)序如表2-2所示。象征范圍最小最大限度單元tSCKLSCK低電平寬度100nstSCKH__SCK高電平寬度100nstSHDXSCK高直到數(shù)據(jù)改變20nstDXSH_d數(shù)據(jù)變化，直到SCK變高20nstSLDX_SCK低直到數(shù)據(jù)改變15nstSLNH__SCK低至NSS高20ns表2-2時(shí)序表圖2-6SPI時(shí)序圖2.6Mifare1S50非接觸IC卡介紹2.6.1主要指標(biāo)容量為8K位（bits）=1K字節(jié)（bytes）的EEPROM；分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)4塊，每塊16字節(jié)，塊為存取單元；每個(gè)扇區(qū)都有一套獨(dú)立的密碼和訪問(wèn)控制；每張卡都有一個(gè)唯一的序列號(hào)，32位；具有防碰撞機(jī)制，支持多卡操作；無(wú)需電源，自帶天線，包括加密控制邏輯和通信邏輯電路；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)期限為10年，可重寫10萬(wàn)次，無(wú)限次讀??；工作溫度：-20℃～50℃（濕度為90%）；工作頻率：13.56MHZ；通信速率：106KBPS；讀寫距離：10厘米（與讀卡器相關(guān)）。2.6.2存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)M1卡分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)由4個(gè)block組成（block0,block1,block2,block3），我們也將16個(gè)扇區(qū)的64個(gè)block按絕對(duì)地址編號(hào)為0~63，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下圖2-7所示：扇區(qū)0塊0數(shù)據(jù)塊0區(qū)塊1數(shù)據(jù)塊1區(qū)塊2數(shù)據(jù)塊2塊3密碼A訪問(wèn)控制密碼B控制塊3扇區(qū)1塊0數(shù)據(jù)塊4區(qū)塊1數(shù)據(jù)塊5區(qū)塊2數(shù)據(jù)塊6塊3密碼A訪問(wèn)控制密碼B控制塊7：：：第15區(qū)0數(shù)據(jù)塊601數(shù)據(jù)塊612數(shù)據(jù)塊623密碼A訪問(wèn)控制密碼B控制塊63圖2-7S50存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖第0扇區(qū)的第0塊（即絕對(duì)地址0塊），用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，無(wú)法更改。每個(gè)扇區(qū)的塊0、塊1和塊2是可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊可以有兩種用途：作為總則數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以進(jìn)行讀寫操作；作為數(shù)據(jù)值，它可以執(zhí)行初始化、加法、減法和讀取操作。每個(gè)扇區(qū)的第3塊是一個(gè)控制塊，包括密碼A、訪問(wèn)控制和密碼B。具體總結(jié)如下：A0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5A0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5密碼A（6字節(jié)）訪問(wèn)控制（4字節(jié)）密碼B（6字節(jié)）每個(gè)扇區(qū)的密碼和訪問(wèn)控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置自己的密碼和訪問(wèn)控制。訪問(wèn)控制為4字節(jié)，共32位。扇區(qū)中每個(gè)塊（包括數(shù)據(jù)塊和控制塊）的訪問(wèn)條件由密碼和訪問(wèn)控制決定。每個(gè)塊對(duì)應(yīng)三個(gè)控制位，定義如下：塊0：C10C20C30區(qū)塊1：C11C21C31區(qū)塊2：C12C22C32區(qū)塊3：C13C23C33訪問(wèn)控制字節(jié)中存在三個(gè)控制位，以正反兩種形式存在，它們決定了塊的訪問(wèn)權(quán)限（例如，KEYA必須經(jīng)過(guò)減量操作驗(yàn)證，KEYB必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)證才能進(jìn)行增量操作等）。訪問(wèn)控制字節(jié)中三個(gè)控制位的位置，以塊0為例：塊0的控制如表2-3所示：表2-3塊0控制表位76543210字節(jié)6C20_bC10_b字節(jié)7C10C30_b字節(jié)8C30C20字節(jié)9（注：C10_b表示C10否定）訪問(wèn)控制結(jié)構(gòu)（4字節(jié)，其中第9字節(jié)為備用字節(jié)）如表2-4所示：表2-4訪問(wèn)控制結(jié)構(gòu)表位76543210字節(jié)6C23_b_C22_b_C21_b_C20_b_C13_b_C12_b_C11_b_C10_b字節(jié)7C13C12C11C10C33_b_C32_b_C31_b_C30_b字節(jié)8C33C32C31C30C23C22C21C20字節(jié)9（注：_b表示否定）數(shù)據(jù)塊（塊0、塊1、塊2）如表3-5所示：表2-5數(shù)據(jù)塊訪問(wèn)控制表控制位(X=0..2)訪問(wèn)條件（對(duì)于數(shù)據(jù)塊0、1、2）C1XC2XC3X讀寫增量減量、轉(zhuǎn)移、恢復(fù)000鍵A|B鍵A|B鍵A|B鍵A|B010鍵A|B絕不絕不絕不100鍵A|B鍵B絕不絕不110鍵A|B鍵B鍵B鍵A|B001鍵A|B絕不絕不鍵A|B011鍵B鍵B絕不絕不101鍵B絕不絕不絕不111絕不絕不絕不絕不（KeyA|B表示密碼A或密碼B，N表示在任何情況下都無(wú)法實(shí)現(xiàn)）例如：block0的訪問(wèn)控制位為C10C20C30=100時(shí)，驗(yàn)證密碼正確后可以讀取密碼A或密碼B；驗(yàn)證密碼B正確后即可寫入；不能進(jìn)行加法和減法運(yùn)算。2.6.3工作原則卡的電氣部分僅由天線和ASIC組成。天線：卡的天線是一個(gè)只有幾組繞組的線圈，適合封裝成ISO卡。ASIC：卡的ASIC由一個(gè)高速（106KB波特率）RF接口、一個(gè)控制單元和一個(gè)8K-bitEEPROM組成。工作原理：讀卡器向M1卡致一組固定頻率的電磁波。該卡有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀卡器發(fā)出的頻率相同。在電磁波的激勵(lì)下，LC諧振電路發(fā)生諧振，使電容器帶上電荷。在電容器的另一端，有一個(gè)單向傳導(dǎo)電子泵，將電容器的電荷送到另一個(gè)電容器儲(chǔ)存。當(dāng)累積電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可作為其他電路的電源。提供工作電壓，傳輸卡數(shù)據(jù)或訪問(wèn)讀卡器數(shù)據(jù)。2.6.4M1射頻卡和讀卡器M1射頻卡與讀寫器的通信如圖3-5所示。2.6.5對(duì)請(qǐng)求的答復(fù)定義了M1射頻卡的通信協(xié)議和通信波特率。當(dāng)卡片進(jìn)入讀卡器的操作區(qū)域時(shí)，讀卡器會(huì)根據(jù)特定的協(xié)議與其進(jìn)行通信，從而判斷該卡是否為M1射頻卡，即驗(yàn)證該卡的卡類型。2.6.6防碰撞循環(huán)當(dāng)有多張卡進(jìn)入讀卡器操作區(qū)域時(shí)，防撞機(jī)制會(huì)選擇其中一張進(jìn)行操作，未選擇的將處于空閑模式等待下一次選擇卡，并返回序列號(hào)所選卡的。2.6.7選擇標(biāo)簽選擇選中卡的序列號(hào)，同時(shí)返回卡的容量碼。2.6.83通過(guò)認(rèn)證選擇要處理的卡后，讀卡器將確定要訪問(wèn)的扇區(qū)號(hào)，并對(duì)扇區(qū)密碼進(jìn)行密碼驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)3次相互認(rèn)證后，可以通過(guò)加密流進(jìn)行通信。（選擇其他扇區(qū)時(shí)，必須進(jìn)行其他扇區(qū)密碼驗(yàn)證。）圖2-8M1射頻卡與讀寫器通信FM1702SL使用的認(rèn)證算法稱為三重認(rèn)證。它基于密鑰長(zhǎng)度為48位的私有加密數(shù)據(jù)流。要獲取標(biāo)準(zhǔn)卡的數(shù)據(jù)，需要了解相應(yīng)的秘密。為了能夠成功驗(yàn)證卡，以便對(duì)卡EEPROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)操作，F(xiàn)M1702SL必須能夠獲得正確的密鑰。當(dāng)按照ISO14443A協(xié)議選擇卡時(shí)，用戶可以繼續(xù)按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行操作。在這種情況下，必須進(jìn)行卡認(rèn)證。此過(guò)程在執(zhí)行Authent1(0CH)和Authent2(14H)命令時(shí)自動(dòng)完成?？ㄕJ(rèn)證過(guò)程中初始化加密算法，認(rèn)證成功后與卡的通信加密。在執(zhí)行認(rèn)證命令期間，F(xiàn)M1702SL從外部密鑰緩沖區(qū)中讀取密鑰。密鑰始終取自密鑰緩沖區(qū)。因此，認(rèn)證命令不需要指定密鑰存儲(chǔ)地址。當(dāng)然，在身份驗(yàn)證命令開始之前，用戶必須確保密鑰緩沖區(qū)中的密鑰已準(zhǔn)備好?？梢酝ㄟ^(guò)以下方式加載密鑰緩沖區(qū)：使用LoadKeyE2指令從E2PROM加載；由外部處理器使用LoadKey指令直接從FIFO中獲取。三重加密算法用于執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。必須將確切的密鑰存儲(chǔ)在密鑰緩沖區(qū)中才能執(zhí)行成功的身份驗(yàn)證操作。第一步：通過(guò)LoadKeyE2或LoadKey將密鑰加載到部分密鑰緩沖區(qū)中；第二步：?jiǎn)?dòng)Authent1命令，結(jié)束后檢查錯(cuò)誤標(biāo)志判斷執(zhí)行結(jié)果；第三步：?jiǎn)?dòng)Authent2命令，結(jié)束后檢查錯(cuò)誤標(biāo)志是否匹配FM1702中的Crypto1On標(biāo)志用于判斷執(zhí)行結(jié)果。2.7顯示模塊2.7.1顯示模塊概覽顯示模塊由12864液晶顯示器組成，與主控電路的連接接口圖如圖2-9所示。圖2-912864與MCU連接圖2.7.212864簡(jiǎn)介12864是圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，引腳功能如表2-6所示。主要由行驅(qū)動(dòng)/列驅(qū)動(dòng)和128×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示，也可顯示8×4（16×16點(diǎn)陣）漢字。表2-612864引腳功能表針號(hào)引腳名稱杠桿引腳功能說(shuō)明1VSS0電源地2VDD+5.0V電壓3V0-液晶驅(qū)動(dòng)電壓4D/I(RS)高/升D/I=“H”，表示DB7∽DB0為顯示數(shù)據(jù)D/I=“L”，表示DB7∽DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5讀/寫高/升R/W="H",E="H"數(shù)據(jù)讀到DB7∽DB0R/W="L",E="H→L"數(shù)據(jù)寫入IR或DR6乙高/升R/W="L"，E信號(hào)下降沿鎖存DB7∽DB0R/W="H",E="H"DDRAM數(shù)據(jù)讀取到DB7∽DB07DB0高/升數(shù)據(jù)線8DB1高/升數(shù)據(jù)線9DB2高/升數(shù)據(jù)線10DB3高/升數(shù)據(jù)線11DB4高/升數(shù)據(jù)線12DB5高/升數(shù)據(jù)線13DB6高/升數(shù)據(jù)線14DB7高/升數(shù)據(jù)線15CS1高/升H：選擇芯片（右半屏）信號(hào)16CS2高/升H：選擇芯片（左半屏）信號(hào)17RET高/升復(fù)位信號(hào)，低電平復(fù)位18輸出電壓-10VLCD驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓19LED+-LED背光電源A20引領(lǐng)--LED背光電源K2.7.3LCD12864功能器件及相關(guān)功能在使用12864LCD之前，您必須在編程前了解以下功能器件。12864功能設(shè)備及相關(guān)功能如下：1.指令寄存器（IR）IR用于注冊(cè)指令碼，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)。當(dāng)D/I=0時(shí)，指令碼在E信號(hào)下降沿的作用下寫入IR。2.數(shù)據(jù)寄存器(DR)DR用于寄存器數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)于指令寄存器寄存器指令。當(dāng)D/I=1時(shí)，在下降沿作用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫入DR，或在E信號(hào)高電平作用下由DR讀入DB7∽DB0數(shù)據(jù)總線。DR和DDRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸由模塊部分自動(dòng)執(zhí)行。3.忙碌標(biāo)志：BFBF標(biāo)志提供有關(guān)該部工作的信息。BF=1表示模塊正在運(yùn)行，此時(shí)模塊不接受外部命令和數(shù)據(jù)。當(dāng)BF=0時(shí)，模塊處于就緒狀態(tài)，可以隨時(shí)接受外部命令和數(shù)據(jù)。使用STATUSREAD命令，可以將BF讀取到DB7總線以檢查模塊的工作狀態(tài)。4.顯示控制觸發(fā)器DFF該觸發(fā)器用于控制模塊屏幕的顯示開啟和關(guān)閉。DFF=1為打開顯示（DISPLAYOFF），DDRAM的內(nèi)容顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)閉顯示（DISPLAYOFF）。DDF的狀態(tài)由命令DISPLAYON/OFF和RST信號(hào)控制。5.XY地址計(jì)數(shù)器XY地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)9位計(jì)數(shù)器。高3位是X地址計(jì)數(shù)器，低6位是Y地址計(jì)數(shù)器，XY地址計(jì)數(shù)器實(shí)際上是DDRAM的地址指針，X地址計(jì)數(shù)器是DDRAM的頁(yè)指針，Y地址計(jì)數(shù)器是DDRAM的Y地址指針。X地址計(jì)數(shù)器沒(méi)有計(jì)數(shù)功能，只能用指令設(shè)置。Y地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能。每次寫入顯示數(shù)據(jù)后，Y地址自動(dòng)加1，Y地址指針從0到63。6.顯示數(shù)據(jù)RAM(DDRAM)DDRAM是存儲(chǔ)圖形顯示數(shù)據(jù)的。數(shù)據(jù)為1表示選擇顯示，數(shù)據(jù)為0表示不選擇顯示。DDRAM與地址和顯示位置的關(guān)系如DDRAM地址表所示。7.Z地址計(jì)數(shù)器Z地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)6位計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能，用于顯示行掃描同步。當(dāng)一行掃描完成后，地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)，RST復(fù)位后Z地址計(jì)數(shù)器為0。Z地址計(jì)數(shù)器可以通過(guò)命令DISPLAYSTARTLINE進(jìn)行預(yù)設(shè)。因此，顯示屏的起始行由該指令控制，即DDRAM的數(shù)據(jù)從哪一行開始顯示在屏幕的第一行。該模塊的DDRAM共有64行，屏幕可以滾動(dòng)顯示64行。2.7.4LCD12864的指令系統(tǒng)和時(shí)序這類液晶顯示模塊（即KS0108B及其兼容的控制驅(qū)動(dòng)）的指令系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，一共只有七種。其指令表如表2-7所示：表2-712864LCD命令列表命令名稱控制信號(hào)控制碼讀/寫RSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0顯示開關(guān)0000111111/0起跑線設(shè)置0011XXXXXX頁(yè)面設(shè)置0010111XXX列地址設(shè)置0001XXXXXX讀取狀態(tài)10忙碌的0開關(guān)RST0000寫入數(shù)據(jù)01寫入數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)11讀取數(shù)據(jù)各功能命令介紹如下：1.顯示開/關(guān)命令讀/寫RSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000111111/0DB0=1時(shí)，LCD顯示RAM中的內(nèi)容；DB0=0時(shí)，顯示關(guān)閉。2.顯示起始行（ROW）設(shè)置命令讀/寫RSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00011顯示起始行(0～63)該命令設(shè)置LCD屏幕頂行對(duì)應(yīng)的顯示RAM的行號(hào)，并定時(shí)改變顯示起始行，可以使LCD顯示滾動(dòng)的效果。3.PAGE設(shè)置命令讀/寫RSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00010111頁(yè)碼(0～7)顯示RAM共有64行，分為8頁(yè)，每頁(yè)8行。4.列地址（Y地址）設(shè)置指令讀/寫RSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00001顯示列地址（0～63）設(shè)置頁(yè)地址和列地址唯一確定了顯示RAM中的一個(gè)單元，這樣MPU就可以使用讀寫指令讀取單元的內(nèi)容或?qū)⒁粋€(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入單元。5.讀取狀態(tài)命令讀/寫RSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB010忙0開/關(guān)休息0000該命令用于查詢LCD模塊控制器的狀態(tài)。各參數(shù)含義如下：BUSY：1-部門正在工作0-正常狀態(tài)開/關(guān)：1-顯示關(guān)閉0-顯示開啟RESET:1-復(fù)位狀態(tài)0-正常狀態(tài)在BUSY和RESET狀態(tài)下，除讀取狀態(tài)命令外，其他命令對(duì)液晶顯示模塊沒(méi)有影響。在操作液晶顯示模塊之前，先查詢BUSY狀態(tài)，以確定液晶顯示模塊是否可以操作。6.寫數(shù)據(jù)命令讀/寫RSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB001寫入數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)命令讀/寫RSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB011讀取顯示數(shù)據(jù)每次執(zhí)行讀寫數(shù)據(jù)指令的讀寫操作后，列地址自動(dòng)加一。需要注意的是：在讀操作之前，必須有一個(gè)空的讀操作，然后再讀，以讀取待讀單元中的數(shù)據(jù)。FM1702的讀卡器軟件設(shè)計(jì)3.1主程序主程序流程圖如圖3-1所示。程序分為12864子程序和主程序。主程序的功能主要包括：MCU初始化函數(shù)、讀卡器芯片F(xiàn)M1702初始化函數(shù)、讀卡器卡搜索功能、讀卡器讀/寫卡功能、防碰撞功能、三重驗(yàn)證功能等6個(gè)重要功能。圖3-1主程序流程圖3.2FM1702初始化子程序FM1702初始化子功能流程圖如圖3-2所示。該函數(shù)名稱為Init_FM1702()，實(shí)現(xiàn)了三個(gè)功能：FM1702復(fù)位函數(shù)、SPI數(shù)據(jù)接口初始化函數(shù)、FM1702相關(guān)設(shè)置。圖3-2FM1702初始化子功能流程圖3.3等待查卡開始開始顯示：等待狀態(tài)顯示：等待狀態(tài)延時(shí)延時(shí)100ms顯示：（）顯示：（）延時(shí)延時(shí)100ms顯示：（（））顯示：（（））延時(shí)延時(shí)100ms清清屏延時(shí)延時(shí)100ms操作區(qū)域是否有卡？?操作區(qū)域是否有卡？是結(jié)束，進(jìn)行主函數(shù)下一步結(jié)束，進(jìn)行主函數(shù)下一步圖3-3等待查卡流程圖尋卡等待功能流程圖如圖3-3所示。該函數(shù)使用Request尋卡子函數(shù)、12864顯示子程序、延時(shí)延時(shí)子函數(shù)，分別起到尋卡檢測(cè)、LCD顯示尋卡界面、延時(shí)三個(gè)功能。3.4讀卡子程序讀卡子功能流程圖如圖3-4所示。這個(gè)子函數(shù)的名字是Card_Mun。Card_Mun子功能包括AntiColl子功能、Select_Card子功能、Load_key_CPY子功能、Authentication子功能和12864顯示子程序。讀卡子功能實(shí)現(xiàn)了防碰撞、選卡、加載密鑰、三重認(rèn)證、顯示卡號(hào)或錯(cuò)誤信息等重要功能。該子函數(shù)的返回值為0、1、2、4，表示驗(yàn)證正確、無(wú)卡、CRC校驗(yàn)失敗、三重認(rèn)證失敗。如果認(rèn)證成功，如圖3-5所示，將顯示卡號(hào)和金額。圖3-4讀卡子功能流程圖圖3-5認(rèn)證成功如果驗(yàn)證失敗，如圖3-6所示，顯示卡號(hào)，但密碼錯(cuò)誤。圖3-6密鑰驗(yàn)證失敗3.5main函數(shù)的其他功能除了以上子功能的介紹和查卡等待功能的介紹外，主功能還實(shí)現(xiàn)了扣款功能，即刷卡一次扣5元并顯示余額的功能。圖3-7顯示了卡號(hào)、當(dāng)前余額和借記金額。圖3-7刷卡前圖3-8顯示了卡號(hào)、借記后的余額和借記金額。圖3-8刷卡后主程序中的主要函數(shù)名稱和主要函數(shù)如表3-1所示。表3-1主程序子功能功能表子功能名稱功能初始化_FM1702()FM1702初始化函數(shù)SPIWriteSPI數(shù)據(jù)接口初始化函數(shù)spi_byte_transceive該函數(shù)實(shí)現(xiàn)SPI通信的數(shù)據(jù)致和接收SPIWrite該函數(shù)實(shí)現(xiàn)通過(guò)SPI接口向FM1702中的寄存器寫入值SPI讀取該函數(shù)實(shí)現(xiàn)通過(guò)SPI接口讀取RC531中一個(gè)寄存器的值要求該函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)放在FM1702操作圈內(nèi)的卡片進(jìn)行查卡操作命令_致該函數(shù)實(shí)現(xiàn)向FM1702致指令集的功能清除_FIFO該函數(shù)實(shí)現(xiàn)FM1702中FIFO的數(shù)據(jù)清零寫入_FIFO該函數(shù)實(shí)現(xiàn)將x字節(jié)數(shù)據(jù)寫入FM1702的FIFO讀取_FIFO該函數(shù)實(shí)現(xiàn)從FM1702的FIFO中讀取x字節(jié)數(shù)據(jù)Judge_Req該函數(shù)實(shí)現(xiàn)卡復(fù)位響應(yīng)信號(hào)的判斷防撞該功能實(shí)現(xiàn)對(duì)放置在FM1702操作箱內(nèi)的卡的防碰撞檢測(cè)檢查_UID該函數(shù)實(shí)現(xiàn)了接收卡序號(hào)的判斷選擇卡該功能實(shí)現(xiàn)了FM1702操作機(jī)箱內(nèi)放置卡的選擇Load_keyE該函數(shù)實(shí)現(xiàn)E2中的密碼存儲(chǔ)在FM1702的keyRevBuffer中M500HostCodeKey轉(zhuǎn)換密鑰格式驗(yàn)證該函數(shù)實(shí)現(xiàn)密碼認(rèn)證MIF_讀取該函數(shù)實(shí)現(xiàn)讀取MIFARE卡塊的值MIF_Write該函數(shù)實(shí)現(xiàn)寫入MIFARE卡塊的值讀取_E2該函數(shù)實(shí)現(xiàn)從FM1702的EEprom讀取數(shù)據(jù)寫_E2該函數(shù)實(shí)現(xiàn)向FM1702的EE寫入數(shù)據(jù)在里面該函數(shù)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的初始化和功能設(shè)置設(shè)置支付此函數(shù)將值轉(zhuǎn)換為百位、個(gè)位和一位小數(shù)Card_Mun該功能實(shí)現(xiàn)讀卡信息第四章總結(jié)與展望4.1總結(jié)我從這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中受益匪淺。實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)個(gè)人理論與實(shí)踐相結(jié)合有很大的作用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)單片機(jī)和射頻卡技術(shù)有深入的了解，對(duì)硬件選型有較好的理論基礎(chǔ)，使自己具備一定的學(xué)習(xí)研究能力；閱讀和檢索材料的能力也相應(yīng)提高。在讀卡器模塊的數(shù)據(jù)采集和處理中，學(xué)習(xí)了社會(huì)上各種卡片的發(fā)展變化過(guò)程，也對(duì)整個(gè)單片機(jī)的功能和應(yīng)用有了更全面的了解；而在液晶顯示方面，我掌握得比較好。編程語(yǔ)言。4.2展望我設(shè)計(jì)的射頻讀卡器已經(jīng)完成了設(shè)計(jì)要求，但是還有很多改進(jìn)。比如射頻讀卡器只能顯示基本的查卡等待界面，每次刷卡只能減少固定值，用戶只能看到簡(jiǎn)單的信息?；谶@兩個(gè)問(wèn)題，可以進(jìn)行以下改進(jìn)：1）可以改進(jìn)程序，讓讀卡器在等待查卡時(shí)顯示時(shí)間、日期等信息；2）硬件上增加了矩陣鍵盤，軟件上增加了相應(yīng)的程序，使每次刷卡都能實(shí)現(xiàn)任意加減值。3）增加串口，改進(jìn)程序，使其可以將用戶信息（如性別、年齡等）寫入卡片，也增加上位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互，制作卡片信息一目了然。另外，由于本人水平有限，本次設(shè)計(jì)存在一定的問(wèn)題和疑惑，請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。參考[1]慈欣欣，王斌，王朔．射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用[M]，2007。[2]游占清，柯勝，吳翔，林漢紅等。射頻識(shí)別（RFID）與條碼技術(shù)[M]，2007。[3]黃志偉.射頻集成電路芯片原理與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M]，2004.[4]博。射頻電路原理與實(shí)用電路設(shè)計(jì)[M]，2006.[5]慈欣欣,盛玉平,海波,等.建立企業(yè)級(jí)多網(wǎng)域系統(tǒng)[J].軟件世界，2000年。[6]慈欣欣，德才，王濤．RFID在物流中的應(yīng)用與展望[J]．微機(jī)世界，2004年。[7]慈欣欣，曾榮仁．射頻識(shí)別技術(shù)在美軍中的應(yīng)用分析[J].自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用，2004。[8]慈欣欣，RFID技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新[J]．微型計(jì)算機(jī)世界平面，2005年。[9]慈欣欣，曾榮仁，王濤．2005年RFID應(yīng)用回顧[J].微機(jī)世界，2005。[10]王忠民，程海。EPC與物聯(lián)網(wǎng)[M].：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，2004。[11]大才等。射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)[M].：電子工業(yè)，2001。[12]盧永寧.非接觸IC電子技術(shù)原理與應(yīng)用[M]，：電子工業(yè)，2006。[13]胡漢才.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M]，清華大學(xué)，2010.[14]大彩．射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）[M]．:電子工業(yè)，2001。[15]洪宇．RFID系統(tǒng)概論[M]．臺(tái)北：文奎信息股份有限公司，2004。[16]刁建成．RFID原理與應(yīng)用[M]．臺(tái)北：全華科技圖書有限公司，2005。[17]程海，朵．現(xiàn)代自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用[M].：清華大學(xué)，2003。[18]邱應(yīng)清．RFID實(shí)踐——非接觸式智能卡系統(tǒng)開發(fā)[M]．臺(tái)北：雪冠營(yíng)銷有限公司，2005。[19]邦元.射頻通信電路[M].：科學(xué)，2003。[20]周朝東等．天線與無(wú)線電波[M].：電子科技大學(xué)，2002。[21]LawrenceRabiner和BiingHwangJuang，語(yǔ)音識(shí)別基礎(chǔ)。普倫蒂斯·霍爾NewJersey，1993年[22]YMLam、MWMak和PHWLeong，“語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)”。國(guó)際信號(hào)處理會(huì)議論文集。Dallas.2003年[23]SoshiIba、ChristiaanJJParedis和PradeepK.Khosla?！敖换ナ蕉嗄Ｊ綑C(jī)器人編程”。國(guó)際機(jī)器人研究雜志(24),pp83–104,2005[24]黃X.等。“SPHINX-II語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)：概述”。計(jì)算機(jī)語(yǔ)音和語(yǔ)言7(2)：第137-148頁(yè)，1993年。[25]特里姆努克，杜薩迪。（2001年）。語(yǔ)音識(shí)別在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。（碩士研究，亞洲理工學(xué)院，2001年）。曼谷：亞洲理工學(xué)院。[26]斯里哈魯克薩，詹維特。（2002年）。一種實(shí)時(shí)語(yǔ)音識(shí)別的ASIC設(shè)計(jì)。（碩士研究，亞洲理工學(xué)院，2002年）。Bangkok:亞洲理工學(xué)院。附錄附錄一：控制模塊電路原理圖附錄二：FM1702電路原理圖外語(yǔ)資料中文翻譯在MCS51單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別佩特拉基督教大學(xué)電氣工程系印度尼西亞泗水的電子產(chǎn)品：thiangpetra.ac.id，：+62-31-2983115本文介紹了語(yǔ)音識(shí)別在單片機(jī)上的實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)使用的單片機(jī)是ATMELAT89C51RC單片機(jī)，它是MCS51系列單片機(jī)之一。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)旨在識(shí)別輪椅上的運(yùn)動(dòng)控制命令。有兩種識(shí)別語(yǔ)音信號(hào)的方法。第一種方法是線性預(yù)測(cè)編碼結(jié)合歐幾里得平方距離。LPC作為特征提取方法，歐幾里得平方距離作為識(shí)別方法。第二種方法是隱馬爾可夫模型，用于建立詞的參考模型，也可以作為識(shí)別方法。第二種方法中使用的特征提取方法是簡(jiǎn)單的分割和質(zhì)心值。這兩種方法都適用于時(shí)域。兩個(gè)直流電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)輪椅，均由ATMELAT89C52微控制器和簡(jiǎn)單的開環(huán)控制系統(tǒng)控制。對(duì)兩種方法的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。每種方法都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。LPC-歐幾里得平方距離法的最高平均識(shí)別率為78.57%。HMM分割和質(zhì)心法的最高平均識(shí)別率僅為32.86%。一、介紹機(jī)器自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別作為一個(gè)研究目標(biāo)已經(jīng)有四十多年了。然而，盡管這種智能機(jī)器已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)口語(yǔ)的語(yǔ)音識(shí)別，盡管花費(fèi)了巨大的研究努力試圖創(chuàng)建這樣的機(jī)器，但它使機(jī)器能夠理解各種環(huán)境中所有說(shuō)話者的任何口語(yǔ)對(duì)話。此外，語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)也在一些特定的設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，其中一些是個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）、數(shù)字信號(hào)處理器和另一種單片集成電路。解決了幀定點(diǎn)孤詞產(chǎn)生的量化問(wèn)題中的識(shí)別問(wèn)題。系統(tǒng)開發(fā)采用C++語(yǔ)言，在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)。該參考文獻(xiàn)描述了使用Sphink-II的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，這是一種現(xiàn)成的語(yǔ)音識(shí)別包，已嘗試在FPGA和ASIC中實(shí)現(xiàn)。2.輪椅機(jī)構(gòu)及硬件設(shè)計(jì)A.機(jī)制輪椅圖1顯示了輪椅的前視圖和側(cè)視圖。圖1輪椅機(jī)構(gòu)（前視圖）以下是設(shè)計(jì)的輪椅規(guī)格：..輪椅的尺寸為60厘米x78厘米x110厘米。..輪椅有四個(gè)輪子：前輪有兩個(gè)支點(diǎn)，可以自由移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和直線方向，后輪包括直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶有兩個(gè)后輪變速箱。..前輪直徑為10厘米，后輪轂直徑為22厘米。..直流電機(jī)的尺寸為20V、2A和200rpm。..輪椅的最大線速度約為0.461m/s，或約1.66km/h。B.輪椅的硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成。第一部分是直流電機(jī)控制電路。該電路由控制器、直流電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器電路組成。在這一部分中，使用ATMEL的AT89C52微控制器作為控制器。第二部分是MCU最小系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的作用是通過(guò)麥克風(fēng)接口進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別。第二部分，使用ATMEL的AT89C51RC微控制器作為處理器進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別。第三部分是接口電路。該電路在直流電機(jī)和控制器之間連接通信和語(yǔ)音識(shí)別處理器。該電路還處理從鍵盤輸入的命令。ATMELAT89C2051微控制器用作該接口的一部分。圖2顯示了硬件系統(tǒng)的框圖。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)上的ATMELAT89C51RC微控制器以24MHz運(yùn)行，并具有32k字節(jié)的程序存儲(chǔ)器。在24MHz時(shí)鐘下，微控制器執(zhí)行一條指令的最快時(shí)間約為0.5微秒。AT89C51RC的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含256K字節(jié)的外部隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。圖3顯示了AT89C51RC最小系統(tǒng)的電路圖。圖2硬件系統(tǒng)框圖ADC0820用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（見(jiàn)圖3）。該ADC的一次轉(zhuǎn)換時(shí)間為1.5μs，因此8kHz的采樣率就足夠了。MD110飛利浦麥克風(fēng)的聲音充當(dāng)將聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。一種放大器和濾波電路，對(duì)麥克風(fēng)的輸出信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，然后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。一個(gè)40dB/Dec高通濾波器用于阻擋20Hz頻率的濾波信號(hào)。圖3AT89C51RC最小系統(tǒng)包括ADC0820和256KBRAM3.用于語(yǔ)音識(shí)別的線性預(yù)測(cè)編碼和歐幾里得距離平方在微控制器上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別的第一種方法是線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)，這是一種結(jié)合歐幾里德距離平方(ESD)的方法。LPC作為特征提取方法，歐幾里得平方距離作為L(zhǎng)PC的識(shí)別，ESD訓(xùn)練識(shí)別系統(tǒng)分別如圖4和圖5所示。圖4.使用LPC的訓(xùn)練系統(tǒng)框圖在檢測(cè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)直接來(lái)自采樣麥克風(fēng)。然后，每個(gè)測(cè)試樣本都經(jīng)過(guò)LPC處理器算法處理，這個(gè)處理的結(jié)果是語(yǔ)音信號(hào)的一組倒譜系數(shù)。這些倒譜系數(shù)用作參考模型。還有一個(gè)簡(jiǎn)單的算法實(shí)現(xiàn)來(lái)檢測(cè)語(yǔ)音信號(hào)的存在。系統(tǒng)讀取四個(gè)連續(xù)采樣的數(shù)據(jù)，然后計(jì)算這四個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。如果平均值小于限值，則表示沒(méi)有語(yǔ)音信號(hào)。如果平均值大于或等于限制值，即為語(yǔ)音信號(hào)，則單片機(jī)將在0.5秒內(nèi)開始讀取并記錄該信號(hào)。LPC處理器處理的基本步驟包括：1、預(yù)加重：將數(shù)字化語(yǔ)音信號(hào)s(n)置于低階數(shù)字系統(tǒng)中，使信號(hào)頻譜平坦，使其在信號(hào)處理前不易受到精度限制的影響。預(yù)加重器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)輸出，網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)輸入，S(N)，差分方程：最常見(jiàn)的值是0.95左右。圖5.使用LPC和ESD的識(shí)別系統(tǒng)框圖2.幀阻塞：輸出預(yù)加重步長(zhǎng)，~S(N)，相鄰幀到幀N個(gè)樣本，阻塞分離了M個(gè)樣本。如果X(N)是語(yǔ)音幀，并且整個(gè)語(yǔ)音信號(hào)中有L幀，那么3.加窗：幀阻塞后，下一步是每幀設(shè)置窗口，以盡量減少信號(hào)上方每幀開始和結(jié)束處的不連續(xù)性。如果我們將窗口定義為w(n)，0≤N≤N-1，則開窗的結(jié)果是信號(hào)：一個(gè)典型的窗漢明窗，其形式為：4.自相關(guān)分析：下一步是自動(dòng)關(guān)聯(lián)每個(gè)幀窗口的信號(hào)順序，以便給出最高的自相關(guān)值是LPC分析：5、LPC分析：接下來(lái)的處理步驟是LPC分析，將每一幀的p+1與Durbin方法設(shè)置的LPC參數(shù)自相關(guān)。這可以正式指定為以下算法：通過(guò)遞歸求解方程6到10，對(duì)于i=1、2、...，第th、m的LPC系數(shù)為：6、LPC參數(shù)轉(zhuǎn)換：LPC倒譜系數(shù)倒譜系數(shù)是一個(gè)非常重要的LPC參數(shù)集，它可以直接來(lái)自LPC系數(shù)集。使用遞歸：B.使用LPC和ESD識(shí)別系統(tǒng)首先，使用LPC處理器處理未知語(yǔ)音信號(hào)。這個(gè)過(guò)程的結(jié)果是未知語(yǔ)音信號(hào)的倒譜系數(shù)。然后，計(jì)算倒譜之間的平方歐幾里得距離未知語(yǔ)音信號(hào)的系數(shù)和倒譜系數(shù)是參照模型的系數(shù)進(jìn)行的。使用以下公式計(jì)算每個(gè)參考模型的歐幾里得平方距離：在ESD兩點(diǎn)之間的平方距離處，P=....且Q=NP,...,1st2....NQ,Q,...,Q未知語(yǔ)音信號(hào)將被確認(rèn)為未知語(yǔ)音距離最小的信號(hào)參考模型。該方法已使用AT89C51RC微控制器的匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)中應(yīng)用了一些限制和規(guī)范，即：最大語(yǔ)音信號(hào)持續(xù)時(shí)間為0.5秒，信號(hào)的采樣率為8kHz，內(nèi)存38中可存儲(chǔ)的參考模型的最大數(shù)量為模型大LPC階數(shù)為16，LPC倒譜向量的最大大小為16，最大數(shù)據(jù)數(shù)，每幀的分幀過(guò)程（LPC處理器的一部分）為255，相鄰兩幀之間的距離小于255并且大于或等于80。所有限制都是確定的，因?yàn)锳T89C51RC被限制在系統(tǒng)中設(shè)置的最小內(nèi)存大小，這也是因?yàn)锳T89C51RC是一個(gè)8位微控制器。馬爾可夫鏈模型的語(yǔ)音識(shí)別第二種方法在語(yǔ)音識(shí)別微控制器上實(shí)現(xiàn)隱馬爾可夫模型(HMM)作為識(shí)別方法。在該方法中，沒(méi)有使用LPC的特征提取方法作為處理器。LPC處理器的計(jì)算在AT89C51RC中實(shí)現(xiàn)時(shí)需要時(shí)間（約19秒）。因此，通過(guò)其LPC處理器，實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單的特征提取算法、分割和質(zhì)心，以減少計(jì)算時(shí)間。A.HMM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在這個(gè)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的HMM類型有左模型和右模型，因此也被稱為模型Bakis。這種模式的特性是狀態(tài)指數(shù)隨著時(shí)間的增加而上升或保持不變。然而，在這個(gè)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)中，HMM模型設(shè)計(jì)狀態(tài)指數(shù)總是隨著時(shí)間的推移而增加，并且永遠(yuǎn)不會(huì)停留在相同的狀態(tài)。此外，狀態(tài)索引總是增加一個(gè)到下一個(gè)狀態(tài)索引時(shí)間增加。圖6顯示了設(shè)計(jì)用于語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的HMM的結(jié)構(gòu)。圖6NHMM狀態(tài)模型從左到右通過(guò)設(shè)計(jì)這樣的結(jié)構(gòu)，國(guó)家的HMM轉(zhuǎn)移概率分布固定為：初始狀態(tài)的概率分布是固定的，因?yàn)槌跏紶顟B(tài)始終是狀態(tài)1。而另一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)啟動(dòng)該狀態(tài)。因此，初始狀態(tài)概率分布設(shè)計(jì)的隱馬爾可夫模型結(jié)構(gòu)為：HMM狀態(tài)的時(shí)間段和語(yǔ)音信號(hào)在時(shí)域的時(shí)間間隔。觀察HMM模型的符號(hào)和幅度語(yǔ)音信號(hào)。灣。HMM訓(xùn)練系統(tǒng)框圖如圖1所示。HMM訓(xùn)練系統(tǒng)的主要任務(wù)是為HMMλ模型中的每個(gè)單詞創(chuàng)建樣本。HMMλ參數(shù)模型由一批狀態(tài)（N）、觀察數(shù)量符號(hào)（M）、狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率分布（A）、觀察符號(hào)概率分布（B）和初始狀態(tài)概率分布（π）組成。通過(guò)使用圖6中所示的HMM結(jié)構(gòu)，所有參數(shù)都是已知的，除了觀察到的符號(hào)概率分布(B)，它因訓(xùn)練數(shù)據(jù)集而異。因此，在這個(gè)特定的HMM訓(xùn)練方案中，只計(jì)算狀態(tài)中觀察到的符號(hào)概率的分布。其他參數(shù)是預(yù)定義的。圖7HMM訓(xùn)練系統(tǒng)框圖根據(jù)時(shí)間間隔，將語(yǔ)音信號(hào)分成若干段。每個(gè)片段可以從一個(gè)質(zhì)心值的中心計(jì)算出來(lái)，該質(zhì)心值是該片段中語(yǔ)音信號(hào)幅度的區(qū)域。矢量量化應(yīng)用于每個(gè)段的質(zhì)心值，并導(dǎo)致觀察每個(gè)國(guó)家的符號(hào)。序列觀察符號(hào)狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)N表示觀察序列的單詞。如果在HMM訓(xùn)練語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)中每個(gè)詞的樣本數(shù)為R，每個(gè)樣本通過(guò)特征提取和矢量量化處理轉(zhuǎn)換為觀察序列，觀察到的符號(hào)概率分布（B），可以使用下式計(jì)算狀態(tài)公式：C.基于HMM的識(shí)別系統(tǒng)基于HMM的識(shí)別系統(tǒng)框圖如圖8所示。同樣，在HMM識(shí)別系統(tǒng)中首先將未知單詞的語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為由該單詞組成的觀察序列。這是通過(guò)執(zhí)行特征提取和矢量量化過(guò)程來(lái)完成的。然后觀察到的未知詞序列的概率由HMM詞的模型λ()給出。觀察序列的概率是通過(guò)使用程序方法計(jì)算的。通過(guò)將設(shè)計(jì)的HMM(16)和(17)的參數(shù)A和π應(yīng)用于概率觀測(cè)序列O=(o1o2…oN)，對(duì)于給定的模型，可以使用以下公式計(jì)算：使用等式（19）計(jì)算一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)具有未知觀測(cè)序列的概率，未知語(yǔ)音信號(hào)將被識(shí)別為HMM的詞模型，它具有最大的觀測(cè)序列概率（p(0|λ））。圖8基于HMM的識(shí)別系統(tǒng)5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果由于本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)有兩種方法，所以實(shí)驗(yàn)先分為兩個(gè)，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)室是訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的語(yǔ)音性能。使用LPC和ESD識(shí)別系統(tǒng)。第二個(gè)是語(yǔ)音性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，使用HMM識(shí)別系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論是訓(xùn)練模式還是識(shí)別模式，都有人通過(guò)麥克風(fēng)說(shuō)出指令，直接控制輪椅。A.使用LPC和ESD進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用1個(gè)樣本、3個(gè)樣本、5個(gè)樣本詞的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。LPC數(shù)值顯示分析實(shí)驗(yàn)中使用的參數(shù)有：1.分析框內(nèi)樣本數(shù)為240