地鐵車廂乘車站名動態(tài)顯示的設(shè)計和應(yīng)用論文
摘要：介紹一種基于專用的語音識別芯片HM2007，應(yīng)用 于地鐵車廂內(nèi)乘車站名動態(tài)顯示系統(tǒng)，在車輛不作任何改動的基礎(chǔ)上實現(xiàn)車廂內(nèi)廣播報站與站名顯示器的同步。
關(guān)鍵詞： 語音識別 地鐵車廂廣播 車站名動態(tài)顯示
1. 概述
2. HM2007的性能特點
其中： MIC IN為語音輸入端
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，正常的語音輸入電壓：20mV。
3. 設(shè)計和應(yīng)用
項目主要針對目前上海地鐵列車在車廂內(nèi)無LED動態(tài)站名顯示而設(shè)計，通過將列車車廂廣播的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，自動控制LED發(fā)光二極管，使得廣播的內(nèi)容（每個車站站名）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營線路為背景，列車進站和出站時能分別指示，讓乘客非常直觀地、一目了然地隨時了解車輛在運行時自己所乘的位置，從而方便乘客的上下車，提高了地鐵服務(wù)水平。在國外的.地鐵列車上應(yīng)用已相當普遍。
通過對語音模板多次試驗和分析，發(fā)現(xiàn)按圖一所設(shè)計的語音識別芯片及附件組成的電路在實際生活的應(yīng)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)自動控制領(lǐng)域，難以推廣的主要原因。然而應(yīng)用在本項目中，其效果特別好，通過增加特殊的硬件電路，設(shè)計成的樣品，經(jīng)試驗識別率高達到100%左右。因為地鐵車廂內(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。
LED站名顯示用HM2007語言識別芯片和特殊電路設(shè)計而成，具有獨特性和創(chuàng)造性，能達到簡單的語言識別，語音識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），實施廣播模擬信號發(fā)出的語音進行車站名的自動識別。區(qū)別以前所設(shè)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： 通過結(jié)合器連接，如圖二所示，要求模擬語音輸入A點的電壓必須控制在大約20mv左右，以確保后期語音識別的正確性。在輸入電路中增加了RC微分電路和延時電路，即將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字方波信號，對語音輸入進行開關(guān)量的控制，確保在 T<0.9秒內(nèi)的正確輸入語音字長。圖中K為微型繼電器。（3）噪音濾波部分： 功能是自動識別（阻擋）無用的語音，例如：司機的講話及雜音等，確保輸入語音的可靠性、穩(wěn)定性，因為 目前 地鐵車輛廣播報站內(nèi)容在車站與車站之間（區(qū)間）有二次廣播。在建立模型時，我們將第一次的廣播語音內(nèi)容放在第77地址內(nèi)，第二次的廣播語音內(nèi)容放在第01到40之間的地址內(nèi)（如果車站有40個），而我們只要識別其中第二次的一段語音，如：“衡山路車站到了，乘客可以下車······”，就是“衡山路”三個字長度。為了能濾波55、66、77地址號碼，（其中：55、66在實際使用中不會產(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語音識別器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信息，最終經(jīng)過譯碼電路、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LED顯示面板。在進行廣播內(nèi)容更改時，本項目最大的特點是：不需要任何手段的手工軟件編程的修改，而是通過遠程電路控制技術(shù)進行按順序自動錄音地址和內(nèi)容。如圖五：利用濾波電路和脈沖鍵控多諧蕩器電路實現(xiàn)遠程集中輸入錄音功能。遠程輸入電路由與門電路、RC微分電路、延時電路和編碼電路組成，輸入IN來自與門電路C031的控制線，輸出OUT到鍵盤3*4，模擬二次地址編碼號碼的輸入，達到自動錄音功能。
4. 結(jié)論
語音識別器及LED顯示面板的樣品設(shè)計和初試，符合設(shè)計要求，完全能 應(yīng)用 到以前沒有LED顯示面功能的地鐵車輛上，與其他所設(shè)計的方式相比較，如：無線RF、紅外線和磁性控制，語音識別控制簡單、可靠性好、安裝方便、相對投資最小和不改動車廂內(nèi)任何電器，僅提供110VDC和音頻接口線。其缺點：一但音頻線路發(fā)生故障，既語音識別器就無法工作。
本項目的開發(fā)具有一定 社會 效益，能得到國內(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 ：
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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