地鐵車(chē)廂乘車(chē)站名動(dòng)態(tài)顯示的設計和應用論文
摘要：介紹一種基于專(zhuān)用的語(yǔ)音識別芯片HM2007，應用 于地鐵車(chē)廂內乘車(chē)站名動(dòng)態(tài)顯示系統，在車(chē)輛不作任何改動(dòng)的基礎上實(shí)現車(chē)廂內廣播報站與站名顯示器的同步。
關(guān)鍵詞： 語(yǔ)音識別 地鐵車(chē)廂廣播 車(chē)站名動(dòng)態(tài)顯示
1. 概述
2. HM2007的性能特點(diǎn)
其中： MIC IN為語(yǔ)音輸入端
DATA OUT為數據輸出端
HM2007的技術(shù)參數：工作電壓4----5.5V，工作電流1.5mA，工作溫度 -20-----+70度，正常的語(yǔ)音輸入電壓：20mV。
3. 設計和應用
項目主要針對目前上海地鐵列車(chē)在車(chē)廂內無(wú)LED動(dòng)態(tài)站名顯示而設計，通過(guò)將列車(chē)車(chē)廂廣播的模擬信號轉換成數字信號，自動(dòng)控制LED發(fā)光二極管，使得廣播的內容（每個(gè)車(chē)站站名）與發(fā)光二極管顯示面板聲光同步，將顯示面板放置地鐵車(chē)輛的每扇車(chē)門(mén)上方，并且顯示面板以地鐵運營(yíng)線(xiàn)路為背景，列車(chē)進(jìn)站和出站時(shí)能分別指示，讓乘客非常直觀(guān)地、一目了然地隨時(shí)了解車(chē)輛在運行時(shí)自己所乘的位置，從而方便乘客的上下車(chē)，提高了地鐵服務(wù)水平。在國外的.地鐵列車(chē)上應用已相當普遍。
通過(guò)對語(yǔ)音模板多次試驗和分析，發(fā)現按圖一所設計的語(yǔ)音識別芯片及附件組成的電路在實(shí)際生活的應用中，其識別效果不夠理想，因為人的發(fā)音隨人的身體狀況和周?chē)沫h(huán)境變化，其前后的發(fā)音有一定的區別，故在模型匹配上有一定難度。所以在家庭、玩具、通信和工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域，難以推廣的主要原因。然而應用在本項目中，其效果特別好，通過(guò)增加特殊的硬件電路，設計成的樣品，經(jīng)試驗識別率高達到100%左右。因為地鐵車(chē)廂內的廣播的內容具有 規律 性，內容和音量具有恒定不變的特點(diǎn)。
LED站名顯示用HM2007語(yǔ)言識別芯片和特殊電路設計而成，具有獨特性和創(chuàng )造性，能達到簡(jiǎn)單的語(yǔ)言識別，語(yǔ)音識別顯示器的輸入端間接地與車(chē)載廣播功放器相連接（采用變壓器或光電結合器），實(shí)施廣播模擬信號發(fā)出的語(yǔ)音進(jìn)行車(chē)站名的自動(dòng)識別。區別以前所設計的利用交流載波原理控制LED顯示、復雜的編程技術(shù)等方法。
�。�1）輸入控制部分： 通過(guò)結合器連接，如圖二所示，要求模擬語(yǔ)音輸入A點(diǎn)的電壓必須控制在大約20mv左右，以確保后期語(yǔ)音識別的正確性。在輸入電路中增加了RC微分電路和延時(shí)電路，即將模擬信號轉變成數字方波信號，對語(yǔ)音輸入進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的控制，確保在 T<0.9秒內的正確輸入語(yǔ)音字長(cháng)。圖中K為微型繼電器。（3）噪音濾波部分： 功能是自動(dòng)識別（阻擋）無(wú)用的語(yǔ)音，例如：司機的講話(huà)及雜音等，確保輸入語(yǔ)音的可靠性、穩定性，因為 目前 地鐵車(chē)輛廣播報站內容在車(chē)站與車(chē)站之間（區間）有二次廣播。在建立模型時(shí)，我們將第一次的廣播語(yǔ)音內容放在第77地址內，第二次的廣播語(yǔ)音內容放在第01到40之間的地址內（如果車(chē)站有40個(gè)），而我們只要識別其中第二次的一段語(yǔ)音，如：“衡山路車(chē)站到了，乘客可以下車(chē)······”，就是“衡山路”三個(gè)字長(cháng)度。為了能濾波55、66、77地址號碼，（其中：55、66在實(shí)際使用中不會(huì )產(chǎn)生）正確顯示01到40之間地址內的內容，特采用C031與門(mén)和UM3758串行編譯器進(jìn)行濾波電路。如圖四：
�。�4）執行顯示部分： 將車(chē)廂廣播喇叭的模擬信息通過(guò)語(yǔ)音識別器轉變成數字信息，最終經(jīng)過(guò)譯碼電路、多路數據選擇器CD4514及RS485接口，去控制車(chē)廂內車(chē)門(mén)上十個(gè)LED顯示面板。在進(jìn)行廣播內容更改時(shí)，本項目最大的特點(diǎn)是：不需要任何手段的手工軟件編程的修改，而是通過(guò)遠程電路控制技術(shù)進(jìn)行按順序自動(dòng)錄音地址和內容。如圖五：利用濾波電路和脈沖鍵控多諧蕩器電路實(shí)現遠程集中輸入錄音功能。遠程輸入電路由與門(mén)電路、RC微分電路、延時(shí)電路和編碼電路組成，輸入IN來(lái)自與門(mén)電路C031的控制線(xiàn)，輸出OUT到鍵盤(pán)3*4，模擬二次地址編碼號碼的輸入，達到自動(dòng)錄音功能。
4. 結論
語(yǔ)音識別器及LED顯示面板的樣品設計和初試，符合設計要求，完全能 應用 到以前沒(méi)有LED顯示面功能的地鐵車(chē)輛上，與其他所設計的方式相比較，如：無(wú)線(xiàn)RF、紅外線(xiàn)和磁性控制，語(yǔ)音識別控制簡(jiǎn)單、可靠性好、安裝方便、相對投資最小和不改動(dòng)車(chē)廂內任何電器，僅提供110VDC和音頻接口線(xiàn)。其缺點(diǎn)：一但音頻線(xiàn)路發(fā)生故障，既語(yǔ)音識別器就無(wú)法工作。
本項目的開(kāi)發(fā)具有一定 社會(huì ) 效益，能得到國內外乘客、殘疾人員的歡迎，提高了地鐵服務(wù)質(zhì)量。
參考 文獻 ：
1. HUALON MICRELECTRONICS CORPORATION TIWAN PRODUCT NUMBER: HM2007
2. 中國 集成電路大全 COMS集成電路
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