地鐵車廂乘車站名動(dòng)態(tài)顯示的設(shè)計(jì)和應(yīng)用論文
摘要：介紹一種基于專用的語(yǔ)音識(shí)別芯片HM2007，應(yīng)用 于地鐵車廂內(nèi)乘車站名動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)，在車輛不作任何改動(dòng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)車廂內(nèi)廣播報(bào)站與站名顯示器的同步。
關(guān)鍵詞： 語(yǔ)音識(shí)別 地鐵車廂廣播 車站名動(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(shù)據(jù)輸出端
HM2007的技術(shù)參數(shù)：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(shè)計(jì)和應(yīng)用
項(xiàng)目主要針對(duì)目前上海地鐵列車在車廂內(nèi)無(wú)LED動(dòng)態(tài)站名顯示而設(shè)計(jì)，通過(guò)將列車車廂廣播的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，自動(dòng)控制LED發(fā)光二極管，使得廣播的內(nèi)容（每個(gè)車站站名）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輛的每扇車門上方，并且顯示面板以地鐵運(yùn)營(yíng)線路為背景，列車進(jìn)站和出站時(shí)能分別指示，讓乘客非常直觀地、一目了然地隨時(shí)了解車輛在運(yùn)行時(shí)自己所乘的位置，從而方便乘客的上下車，提高了地鐵服務(wù)水平。在國(guó)外的.地鐵列車上應(yīng)用已相當(dāng)普遍。
通過(guò)對(duì)語(yǔ)音模板多次試驗(yàn)和分析，發(fā)現(xiàn)按圖一所設(shè)計(jì)的語(yǔ)音識(shí)別芯片及附件組成的電路在實(shí)際生活的應(yīng)用中，其識(shí)別效果不夠理想，因?yàn)槿说陌l(fā)音隨人的身體狀況和周圍的環(huán)境變化，其前后的發(fā)音有一定的區(qū)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(yīng)用在本項(xiàng)目中，其效果特別好，通過(guò)增加特殊的硬件電路，設(shè)計(jì)成的樣品，經(jīng)試驗(yàn)識(shí)別率高達(dá)到100%左右。因?yàn)榈罔F車廂內(nèi)的廣播的內(nèi)容具有 規(guī)律 性，內(nèi)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(shí)別芯片和特殊電路設(shè)計(jì)而成，具有獨(dú)特性和創(chuàng)造性，能達(dá)到簡(jiǎn)單的語(yǔ)言識(shí)別，語(yǔ)音識(shí)別顯示器的輸入端間接地與車載廣播功放器相連接（采用變壓器或光電結(jié)合器），實(shí)施廣播模擬信號(hào)發(fā)出的語(yǔ)音進(jìn)行車站名的自動(dòng)識(shí)別。區(qū)別以前所設(shè)計(jì)的利用交流載波原理控制LED顯示、復(fù)雜的編程技術(shù)等方法。
（1）輸入控制部分： 通過(guò)結(jié)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(shí)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(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字方波信號(hào)，對(duì)語(yǔ)音輸入進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的控制，確保在 T<0.9秒內(nèi)的正確輸入語(yǔ)音字長(zhǎng)。圖中K為微型繼電器。（3）噪音濾波部分： 功能是自動(dòng)識(shí)別（阻擋）無(wú)用的語(yǔ)音，例如：司機(jī)的講話及雜音等，確保輸入語(yǔ)音的可靠性、穩(wěn)定性，因?yàn)?目前 地鐵車輛廣播報(bào)站內(nèi)容在車站與車站之間（區(qū)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(nèi)容放在第77地址內(nèi)，第二次的廣播語(yǔ)音內(nèi)容放在第01到40之間的地址內(nèi)（如果車站有40個(gè)），而我們只要識(shí)別其中第二次的一段語(yǔ)音，如：“衡山路車站到了，乘客可以下車······”，就是“衡山路”三個(gè)字長(zhǎng)度。為了能濾波55、66、77地址號(hào)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(nèi)的內(nèi)容，特采用C031與門和UM3758串行編譯器進(jìn)行濾波電路。如圖四：
�。�4）執(zhí)行顯示部分： 將車廂廣播喇叭的模擬信息通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信息，最終經(jīng)過(guò)譯碼電路、多路數(shù)據(jù)選擇器CD4514及RS485接口，去控制車廂內(nèi)車門上十個(gè)LED顯示面板。在進(jìn)行廣播內(nèi)容更改時(shí)，本項(xiàng)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(yuǎn)程電路控制技術(shù)進(jìn)行按順序自動(dòng)錄音地址和內(nèi)容。如圖五：利用濾波電路和脈沖鍵控多諧蕩器電路實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中輸入錄音功能。遠(yuǎn)程輸入電路由與門電路、RC微分電路、延時(shí)電路和編碼電路組成，輸入IN來(lái)自與門電路C031的控制線，輸出OUT到鍵盤3*4，模擬二次地址編碼號(hào)碼的輸入，達(dá)到自動(dòng)錄音功能。
4. 結(jié)論
語(yǔ)音識(shí)別器及LED顯示面板的樣品設(shè)計(jì)和初試，符合設(shè)計(jì)要求，完全能 應(yīng)用 到以前沒(méi)有LED顯示面功能的地鐵車輛上，與其他所設(shè)計(jì)的方式相比較，如：無(wú)線RF、紅外線和磁性控制，語(yǔ)音識(shí)別控制簡(jiǎn)單、可靠性好、安裝方便、相對(duì)投資最小和不改動(dòng)車廂內(nèi)任何電器，僅提供110VDC和音頻接口線。其缺點(diǎn)：一但音頻線路發(fā)生故障，既語(yǔ)音識(shí)別器就無(wú)法工作。
本項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)具有一定 社會(huì) 效益，能得到國(guó)內(nèi)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(xiàn) ：
1. HUALON MICRELECTRONICS CORPORATION TIWAN PRODUCT NUMBER: HM2007
2. 中國(guó) 集成電路大全 COMS集成電路
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