楼宇单元门语音控制锁 技术领域：
本发明属于自动控制门锁，具体涉及一种用语音控制开启的楼宇单元门锁。
背景技术：
在基于生物特征的高科技门锁研制方面，现有的门锁技术包括：虹膜识别技术、指纹识别技术、人脸识别技术。这些技术存在的缺点：应用环境要求高，成本昂贵，适用范围小。说话人识别技术，是人工智能电子科学中正在大力开发的一项新课题，各国都在不断的深入研究，目前已可用于社会生活的许多方面。人的声音具有唯一性，依靠声音来识别准确可靠。本发明要研究的楼宇单元门语音控制锁就是利用了生物特征中的声音特征对说话人进行识别。通过查阅相关资料和有关专利，主要引证下列专利：
国别 专利号 公开日期
1 美国 6016476 2000.1.18
2 中国 96200589.4 1998.8.5
专利1是利用使用声学与/或非声学模型和数据库进行说话人确认/识别/分类的装置和方法。在解决本申请的技术要求方面主要存在下面几点问题：
1.在硬件方面，专利1中需要使用中心服务器来控制系统的各部分，而本发明只要应用DSP就可以。
2.在实际应用方面，专利1主要应用于远程的用户识别，而本发明仅仅应用于近距离的用户识别。
3.由于专利1进行的是远程识别，所以还要考虑访问中产生的信道干扰、以及加密压缩等问题，而本发明则无须考虑这些问题。
4.在采用的算法方面，专利1利用了语音识别、自然语言理解技术以及说话人识别技术的综合算法，对楼宇单元门语音控制锁不适用。本发明采用了自适应说话人语音变化的识别算法，该算法主要是针对楼宇单元门语音控制锁设计的。
5.在对用户建立用户信息的时候，专利1需要用户事先进行注册，这样增加了系统的复杂性，而本发明根本不需要进行注册。
6.专利1中系统在进行工作地时候需要人工进行干预操作，而本发明自动的进行识别。
7.专利1中识别的过程比较复杂，难以实时实现，而本发明能够快速进行。
8.专利1中的系统成本高，而本发明需要的成本较低。
9.专利1中的软件运行的支持环境比较复杂。
专利2主要介绍了一种语音控制的电磁锁，在解决本申请的技术要求方面存在的几点问题：
1.该专利中使用了HM2007语音芯片处理语音，系统的容量只限于1人或者少数的几个人使用。本发明可以应用于100个人的系统。
2.该专利产品需要先敲门，通过声响启动系统，使系统的反映减慢，同时受环境的影响可能会误启动。本发明采用的是红外探测技术来开启系统，有较强的可靠性，无须用户进行语音操作外的任何操作。
3.该专利的用户信息一经录入就无法进行更新。本发明可以根据用户数目的变化自动的增加和减少用户的信息，同时可以根据每次用户的识别结果，对录入的每个用户的信息进行不断的更新，增加了系统的可靠性。
4.该专利中的语音锁是安装在门上的，每一次门的开启都会对锁产生很大的冲击，使锁的寿命降低。本发明中将语音锁装在UPS电源旁边，避免了门开启时对锁的冲击，增加了系统的使用寿命。
5.该专利中使用了HM2007作为CPU，它的处理速度较慢，不利于整个系统的实时运行。本发明所使用的是TI公司的TMS320VC5402作为CPU--其运算速度快(单指令运行周期是10ns)，有利于整个系统的实时运行。
6.该专利中的语音锁一经初始化，将无法对它的内容进行修改，对其管理操作的难度很大。本发明采用分体控制(管理器与整个门锁系统分开)，可以实现小区化的管理，一个小区可以共用一个门锁管理器，由管理员负责操作，这样简化了硬件设计的难度，降低了成本。
发明内容：
本发明的目的是公开一种不需要钥匙，仅依靠说话人的语音来控制门锁开启的楼宇单元门语音控制锁。
参照图2，一种楼宇单元门语音控制锁，由常规电磁锁4和控制部分组成，控制部分由用户界面1、语音控制器2、语音控制锁管理器3组成，其中电磁锁4的电磁线圈与语音控制器2中的开锁继电器2.5连接，语音控制锁管理器3通过其接口与语音控制器2中的语音识别与存储电路2.3进行数据交换，用户界面1和语音控制器2中的语音识别与存储电路2.3电连接。
用户界面1由红外扫描电路1.1、麦克风1.2和扬声器1.3构成。
语音控制器2包括电源管理电路2.1、语音采集电路2.2、语音识别与存储电路2.3、备用区存储电路2.4和开锁继电器2.5；其电源管理电路2.1由UPS电源、电源转换电路组成，语音采集电路2.2由TCL2272放大电路、TLC320AD50模数转换电路组成，语音识别与存储电路2.3由TMS320VC5402 DSP、2032VE、IS61LV12816 SRAM组成，备用区存储电路2.4由SST39VF400A FLASH组成。
语音控制锁管理器3由键盘控制电路3.1和系统操作语音提示电路3.2组成。
与虹膜、指纹和人脸技术相比，单元门语音锁具有成本低、适用范围广、控制容易等优点。
【附图说明】
图1是楼宇单门元门语音控制锁框图；
图2是楼宇单元门语音控制锁结构示意图；
图3是楼宇单元门语音控制锁外型结构图。
具体实施方式：
参照图1、图2，一种楼宇单元门语音控制锁，由常规电磁锁4和控制部分组成，其控制部分由用户界面1、语音控制器2、语音控制锁管理器3组成，其中电磁锁4的电磁线圈与语音控制器2中的开锁继电器2.5连接，语音控制锁管理器3通过其接口与语音控制器2中的语音识别与存储电路2.3进行数据交换，用户界面1和语音控制器2中的语音识别与存储电路2.3电连接。
所说的用户界面1由红外扫描电路1.1、麦克风1.2和扬声器1.3构成。
所说的语音控制器2包括电源管理电路2.1、语音采集电路2.2、语音识别与存储电路2.3、备用区存储电路2.4和开锁继电器2.5；其电源管理电路2.1由UPS电源、电源转换电路组成，语音采集电路2.2由TCL2272放大电路、TLC320AD50模数转换电路组成，语音识别与存储电路2.3由TMS320VC5402 DSP、2032VE、IS61LV12816 SRAM组成，备用区存储电路2.4由SST39VF400A FLASH组成。
所说的语音控制锁管理器3由键盘控制电路3.1和系统操作语音提示电路3.2组成，其特征在于采用分体式设计，即采用楼宇单元门语音控制锁与楼宇单元门语音控制锁管理器分离，楼宇单元门语音控制锁管理器(3)为便携式设备。
本发明设计的红外扫描电路1.1主要目的是判断用户到来，同时启动单元门语音锁电源管理电路。当红外扫描电路1.1断开或接通时，启动或停止主控电源，麦克风1.2开始进行语音的录入，它是说话人语音采集输入端。扬声器1.3将模拟信号转变为相应频率的声音信号。从语音控制器发出的数字语音通过扬声器1.3最终还原为声音信号。它是说话人识别时的提示语音输出端。
电源管理电路2.1，这部分电路主要将UPS电源电压通过电源转换电路转化为本发明硬件系统所需要的+5V、+3.3V、+1.8V电压；它借助于楼宇单元门已有的电源，这样在施工时就不需要重新布线，降低了成本及施工难度。本电源同时为语音控制锁管理器3和开锁继电器2.5供电；语音采集电路2.2由高精度运放TLC2272与语音信号编码解码专用芯片TLC320AD50构成，完成说话人语音信号的控制和数字化处理；语音识别与存储电路2.3主要由TMS320VC5402和IS61LV12816组成，完成带噪信号的降噪处理，语音信号的端点检测，说话人个性特征的提取、特征数据库的建立，以及特征相似度的匹配等；备用区存储电路2.4，这部分处理整个单元门语音锁系统由于意外断电，楼内用户信息丢失的情况，系统可以在再次来电时将用户信息自动载入。
键盘控制电路3.1由用户编码键、训练键、删除键、确认键和取消键组成。管理者用该管理器对楼宇中住户进行日常管理；系统操作语音提示电路3.2这部分主要由语音用该管理器对楼宇中住户进行日常管理；系统操作语音提示电路3.2这部分主要由语音芯片ISD4002组成，用语音提示各种操作步骤。
1.训练过程：将语音控制锁管理器3和语音控器2中的语音识别与存储电路2.3相连接，按下键盘控制电路3.1中的训练键，同时选择训练用户的用户编码键，系统进入训练模式，在训练状态，依照系统操作语音提示3.2中的语音提示，用户经由麦克风1.2输入训练语音，利用语音采集电路2.2完成说话人语音信号的控制和数字化处理；利用语音识别与存储电路2.3对每个用户的训练语音进行训练算法的处理，提取每个说话人的个性特征，并对说话人的特征进行存储；利用备用区存储电路2.4将训练得到的用户的个性特征进行备份。
2.识别过程：利用红外扫描电路1.1来判断用户到来，同时启动单元门语音锁电源管理系统，同样用语音采集电路2.2完成说话人语音信号的控制和数字化处理，再利用语音识别与存储电路2.3中事先存储的识别算法以及存储的说话人的个性特征，进行说话人的识别，同时得到识别结果，利用2.3中的I/O口来反映算法得到的识别结果，通过这个I/O口来驱动开锁继电器2.5，从而对普通电磁锁进行开启的控制。
3.管理过程：a、删除用户：将语音控制锁管理器3和语音控器2中的语音识别与存储电路2.3相连接，按下键盘控制电路3.1中的删除键，进入删除模式，同时按下所要删除的用户编码，依照系统操作语音提示电路3.2中的语音提示对用户进行删除。b、添加用户：对于一个门锁的新用户而言，添加用户的过程其实就是对新用户进行训练的过程，可以参见训练部分的操作。
总之，与虹膜、指纹和人脸识别门锁相比，由于本发明具有价格便宜，使用方便，可维护强，卫生状况好等优点，使其在与同类型其他产品的竞争中更具有广阔的市场潜力。相信声音将成为未来生物识别的主流方向，将声音识别技术产业化，也为未来相关产业的发展带来了契机。