RFID (Radio Frequency Identification) 即無線射頻識別， 是一種短距離無線通信技術(shù)。與其它短距離無線通信技術(shù)
WLAN、藍牙、紅外、ZIGBEE、UWB 相比，最大的區(qū)別在于 RFID 是被動工作模式。RFID 技
術(shù)采用大規(guī)模集成電路計算、電子識別、計算機通信等技術(shù)，通過讀寫器和安裝于載體上的 RFID 標(biāo)簽，實現(xiàn)對載體的非接觸識別和數(shù)據(jù)信息
交換，加上其方便快捷、識別速度快、數(shù)據(jù)容量大、使用壽命長、標(biāo)簽數(shù) 據(jù)可動態(tài)更改等特點，
因此較條碼而言具有更好的安全性、動態(tài)實時通信等優(yōu)點，所以被廣泛應(yīng)用于家庭、 賓館、公司等門禁系統(tǒng)。
ASR(AutomaTIc Speech RecogniTIon)，即語音識別技術(shù)，其目標(biāo)是將人類語音中的詞匯內(nèi)容轉(zhuǎn)換為計算機可讀的輸入數(shù)據(jù)。ASR
技術(shù)所要解決的問題是讓計算機能夠“聽懂”人類的語音，將語音中包含的文字信息“提取”出來。ASR技術(shù)在“能聽會說”的智能計算機系統(tǒng)中扮演著重要角色，相當(dāng)于給計算機系統(tǒng)安裝上“耳朵”使其具備，“能聽”的功能，從而實現(xiàn)信息時代利用“語音”這一最自然、最便捷的手段進行人機通
信和交互。將RFID技術(shù)和ASR技術(shù)運用到門禁系統(tǒng)，能使門禁系統(tǒng)更加安全、人性化和智能化。
1.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖 1 為系統(tǒng)總體的硬件結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)以凌陽SPCE061A單片機
為核心器件、結(jié)合射頻識別(RFID)技術(shù)和語音識別技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)雙重安全性，并采用了LCD12864顯示用戶刷卡信息。門禁系統(tǒng)還通過串口與上位機進行通信。
用戶先刷卡，單片機將獲取的卡號與自身RAM中的卡號進行比較，如果卡號相同，則進行語音識別。若用戶的語音特征模型與系統(tǒng)已有的語音特征模型吻合，系統(tǒng)便打開電子鎖。在刷卡時，單片機使用
RS232 串口協(xié)議與上位機通訊，從而使上位機能得到用戶數(shù)據(jù)和刷卡信息，并且可以添加、刪除用戶。
射頻識別技術(shù)使用的是射頻讀卡模塊和非接觸式ID卡，這樣避免了磁卡刷卡時與讀卡器的摩擦，大大提高了硬件的使用壽命。凌陽 SPCE061A
單片機內(nèi)部含有語音功能，能夠完成語音錄制、語音播放、語音采樣及語音識別等任務(wù)。同時，凌陽 SPCE061A 單片機語 音識別的誤辨率低，可以彌補卡片丟失后，
不法分子利用卡片開啟門禁進入大門的缺陷。
12864液晶顯用戶卡號、刷卡時間、 刷卡次數(shù)并顯示卡號是否錯誤。
系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)框圖
2.主要硬件電路設(shè)計
本設(shè)計主要硬件電路包括射頻卡讀卡器電路和電子鎖驅(qū)動電路。
2.1射頻卡讀卡器電路原理及組成
當(dāng)射頻卡讀卡器與卡進行數(shù)據(jù)傳輸時，讀卡器發(fā)出的信號由兩部分疊加組成：
一部分是載波信號(125KHz)該信號由卡接收后，與卡自身的LC電路產(chǎn)生一個瞬間電量來供給卡內(nèi)芯片工作;另一部分是指令和數(shù)據(jù)信號，控制卡片的芯片完成數(shù)據(jù)的讀取、儲存等功能，并返回信
號給讀卡器。
圖2 為射頻卡讀卡器電路圖。射頻卡讀卡器電路由信號計數(shù)模塊、分頻模塊、線圈、濾波模塊、放大模塊和整形模塊組成。分頻模塊和計數(shù)模塊產(chǎn)生的 125KHz
正弦信號通過線圈為射頻卡提供了載波。射頻卡經(jīng)線圈的感應(yīng)后，載波和數(shù)據(jù)信號一起進入濾波 模塊。載波和數(shù)據(jù)信號經(jīng)濾波后，載波被濾除，只剩下信號。信號在經(jīng)
過放大和整形模塊后，輸出有效信號。
圖2射頻卡讀卡器電路圖
2.2 電子鎖驅(qū)動模塊電路組成與原理
圖 3 為電子鎖驅(qū)動模塊的電路圖。該模塊電路由光耦、NPN
三極管和達林頓三極管組成。當(dāng)單片機IO端為高電平時，光耦導(dǎo)通;同時Q1的NPN三極管導(dǎo)通;由于Q1的發(fā)射極連接達林頓管Q2的基極，因此達林頓管導(dǎo)通，從而驅(qū)動電子鎖。
圖3電子鎖驅(qū)動模塊電路圖
3.語音識別功能的實現(xiàn)
凌陽單片機語音識別只分為
“訓(xùn)練”“識別”和兩個階段。在訓(xùn)練階段，單片機對采集到的語音樣本進行分析處理，從中提取語音特征信息，建立特征模型。在識別階段，單片機對采集到的語音樣本進行同樣地分析處理，
提取出語音的特征信息，然后將這個信息與已有的特征模型進行比較，如果二者達到一定的匹配度，則輸入的語音被識別。為了避免單片機每次上電都必須重新進行語音樣本
“訓(xùn)練”的缺點，本設(shè)計的語音識別功能在上述原理的基礎(chǔ)上，加入了將語音樣本模型寫入FlashRom的過程，“訓(xùn)練”只需一次即可重復(fù)進行語音識。
圖 4 是語音識別的程序流程圖， 程序先判斷 FlashRom 中是否有語 音模板， 若有則進行語音識別。若 FlashRom 中沒有語音樣本模板， 則
開始進行樣本的 “訓(xùn)練”在 ，“訓(xùn)練” 結(jié)束后，“訓(xùn)練” 將 得到的語音樣本模 板存入 FlashRom， 然后開始語音識別。
圖 4 語音識別程序流程圖
4.上位機實現(xiàn)
現(xiàn)在有許多編程語言可用來編寫上位機，VB、C++、如C#、JAVA、圖形化語言等等。
考慮到C#語言含有以下幾個優(yōu)點：
(1) C#語言類似C語言，若有C語言的基礎(chǔ)，那么C#編程就容易得多了。
(2) C#語言含有許多現(xiàn)成的控件可直接調(diào)用，減少了軟件開發(fā)的周期。
(3) 上位機界面與Windows 操作系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)的界面相同，用戶使用更方便快捷。
因此本系統(tǒng)的上位機是在 VisualStudio 編程環(huán)境下，采用C#語言編寫的。
圖 5 為上位機軟件樹形結(jié)構(gòu)圖，上位機通過與下位機串口通訊，得到用戶卡號、刷卡時間、
用戶進門次數(shù)的數(shù)據(jù)，并將這些信息存入數(shù)據(jù)庫。上位機還可對卡號進行添加/刪除以控制門禁系統(tǒng)的用戶數(shù)。
圖 5 上位機軟件樹形結(jié)構(gòu)圖
5.總結(jié)
本文介紹了以凌陽SPCE061A單片機為核心，結(jié)合射頻卡讀卡模塊、語音識別模塊、LCD12864顯示模塊和上位機的智能門禁系統(tǒng)的實現(xiàn)。具體優(yōu)點如下：
一方面， 該門禁系統(tǒng)使用的是RFID射頻識別技術(shù)，即通過非接觸 式 ID 卡來刷卡。避免普通磁卡刷卡時與讀卡器的摩擦，提高硬件使用 壽命。
另一方面，本設(shè)計還應(yīng)用語音識別功能。只有特定人員才能進入門禁系統(tǒng)，提高了門禁系統(tǒng)的安全性，也避免了卡片丟失時不法分子利
用卡片進入門禁的缺點。從實驗結(jié)果來看，系統(tǒng)已基本實現(xiàn)了預(yù)期設(shè)定的功能，運行較穩(wěn)定，效果良好。
