基于語(yǔ)音口罩控制的刷卡機(jī)

李圓　康哲　閆佳釗　馮獻(xiàn)磊　趙胤鐸　張廣文　劉佳鑫

摘 要：我們運(yùn)用LD3320語(yǔ)音控制模塊對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波降噪處理，通過(guò)提取語(yǔ)音特征頻率與語(yǔ)音庫(kù)中的已有語(yǔ)音頻率字符串進(jìn)行匹配，最終把吻合度較好的拼音串輸出。LD3320將語(yǔ)音信號(hào)輸送到MCU控制中心，MCU將信號(hào)由藍(lán)牙模塊傳輸?shù)剿⒖C(jī)的藍(lán)牙接受模塊，此時(shí)再將信號(hào)傳輸?shù)剿⒖C(jī)MCU控制中樞實(shí)現(xiàn)應(yīng)扣除金額的控制。

關(guān)鍵詞：語(yǔ)音控制；刷卡機(jī)；特征參數(shù)

0引言

目前市場(chǎng)上的刷卡機(jī)[1] 主要為掛式刷卡機(jī)和座式刷卡機(jī)，但這幾種刷卡機(jī)共同的特點(diǎn)是需要工作人員進(jìn)行手動(dòng)按鍵對(duì)顧客進(jìn)行消費(fèi)，打飯效率低，尤其在高峰期，產(chǎn)生嚴(yán)重的擁擠現(xiàn)象。在新世紀(jì)人工智能的飛速發(fā)展和人機(jī)交互語(yǔ)音控制不斷的興起，越來(lái)越多的科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)始對(duì)語(yǔ)音識(shí)別進(jìn)行重視和研究，語(yǔ)音技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外取得了巨大的發(fā)展，在刷卡機(jī)的研究領(lǐng)域已經(jīng)成熟，將語(yǔ)音控制應(yīng)用到現(xiàn)有的刷卡機(jī)中將極大的提高工作效率和顧客的滿意度。

1對(duì)語(yǔ)音控制原理的研究

基于模板匹配的語(yǔ)音識(shí)別一般都遵循這樣一個(gè)流程：對(duì)采集的語(yǔ)音信號(hào)[2] 進(jìn)行預(yù)處理，然后提取特征參數(shù)，最終進(jìn)入語(yǔ)音識(shí)別器和已經(jīng)訓(xùn)練好的語(yǔ)料模板庫(kù)進(jìn)行匹配，找出匹配度最高的關(guān)鍵詞語(yǔ)，這就是最終的識(shí)別結(jié)果。

1.1對(duì)LD3320模塊研究

LD3320[3] 在進(jìn)行初始化時(shí)需要先向?qū)?yīng)的寄存器寫(xiě)入特定值進(jìn)行初始化，然后寫(xiě)入識(shí)別列表，每個(gè)識(shí)別條目對(duì)應(yīng)一個(gè)編號(hào)，識(shí)別條目是普通話的漢語(yǔ)拼音，每?jī)蓚€(gè)字（漢語(yǔ)拼音）之間需要加入一個(gè)空格。

為了保證整個(gè)系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別[4] 成功率，穩(wěn)定性及響應(yīng)速度等參數(shù)。本文對(duì)所描述的LD3320模塊進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試，對(duì)每條語(yǔ)音指令分別進(jìn)行40次測(cè)試，并且為了測(cè)試的有效性，我們選取了安靜和嘈雜兩種環(huán)境進(jìn)行測(cè)試，并記錄成功識(shí)別的次數(shù)在安靜環(huán)境下，對(duì)非特定語(yǔ)音人的語(yǔ)音識(shí)別識(shí)別率可達(dá)90%以上，在嘈雜環(huán)境下，語(yǔ)音識(shí)別率有所下降，但依然維持在90%以上。在響應(yīng)速度上，整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間基本上都在ls左右，在嘈雜環(huán)境中響應(yīng)時(shí)間會(huì)相對(duì)較長(zhǎng)。

2藍(lán)牙語(yǔ)音識(shí)別口罩的設(shè)計(jì)

圖1 口罩結(jié)構(gòu)圖

語(yǔ)音識(shí)別藍(lán)牙口罩外部結(jié)構(gòu)由口罩本體、防潮裝置、隔音裝置組成。所述口罩本體為普通口罩，口罩本體外部上方設(shè)有兩個(gè)卡兜；所述防潮裝置通過(guò)上方的一對(duì)卡槽，插入卡兜固定，防潮裝置卡槽下方設(shè)有固定塊，固定塊為長(zhǎng)方體，固定塊內(nèi)部開(kāi)有圓孔，和隔音裝置上的圓柱卡形成間隙配合。所述防潮裝置中間開(kāi)有通孔，通孔中裝有通氣器，通氣器兩端開(kāi)有多個(gè)圓形小孔，通氣器內(nèi)部裝有干燥劑。干燥劑為袋裝CaCL。隔音裝置上固定有隔音棉，隔音棉內(nèi)部開(kāi)方形槽，方形槽中放有拾音器，拾音器由語(yǔ)音識(shí)別裝置和藍(lán)牙傳輸模塊組成，模塊四周被隔音棉包圍，拾音器和通氣器位置相對(duì)，如圖1所示

2.1藍(lán)牙聲控口罩原理

藍(lán)牙聲控口罩主要裝有藍(lán)牙傳輸微型模塊和針孔話筒。產(chǎn)品設(shè)計(jì)成口罩的優(yōu)點(diǎn)：1.餐廳基本要求所有售飯人員佩戴口罩。2.口罩可以有效降低外界噪聲干擾，同時(shí)能有較大的空間去安裝必要的模塊。工作人員通過(guò)話筒下達(dá)命令，經(jīng)藍(lán)牙把聲音信號(hào)傳入主機(jī)中的語(yǔ)音庫(kù)中的固定語(yǔ)句，完成本次消費(fèi)。聲音識(shí)別控制裝置設(shè)計(jì)為藍(lán)牙口罩，方便工作人員操作。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)本質(zhì)上是一種多維模式識(shí)別系統(tǒng)。

3.智能刷卡機(jī)

目前國(guó)內(nèi)外的食堂刷卡機(jī)大概分為可掛式和不可掛式兩種，其可實(shí)現(xiàn)的功能大致相同。食堂刷卡機(jī)使用IC卡，具有刷卡速度快，刷卡方便快捷的特點(diǎn)。每臺(tái)刷卡機(jī)通過(guò)各自的CPU對(duì)消費(fèi)金額進(jìn)行計(jì)算再傳輸數(shù)據(jù)。這樣的食堂刷卡機(jī)的存在給我們帶來(lái)了便利，徹底跟過(guò)去的飯票、現(xiàn)金說(shuō)再見(jiàn)，節(jié)省了許多時(shí)間，大大提高打飯效率

4結(jié)論

人機(jī)語(yǔ)音交互是當(dāng)前語(yǔ)音信號(hào)處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)使用STM32微處理器作為控制器，使用LD3320芯片實(shí)現(xiàn)非特定人語(yǔ)音識(shí)別，使用SD卡，F(xiàn)atFs文件系統(tǒng)與VSl003完成模擬語(yǔ)音信號(hào)的輸出，最終實(shí)現(xiàn)了人機(jī)語(yǔ)音交互。本設(shè)計(jì)運(yùn)算量小，且不需要聯(lián)網(wǎng)使用，很完美的嵌入刷卡機(jī)中。

參考文獻(xiàn)：

[1] Tompros S，Mouratidis N，Draaijer M，et a1.Enabling application of energy saving appliances of the home environment[J].IEEE Network，2009，23（6）：8—16

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[3] 羅元，昊承軍，張毅，黎小松，席兵.Mel頻率下基于LPC的語(yǔ)音信號(hào)深度特征提取算法Ⅱ]重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（02）：174—179.

[4] 李洋博，趙澤林，李圓，丁聰，康哲，索依娜.基于32單片機(jī)控制的智能語(yǔ)音刷卡系統(tǒng)[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2019（03）：125-127

（作者單位：華北理工大學(xué)）