基于語音識別技術的門禁系統(tǒng)

1、目錄第一章 緒論21.1概述21.2語音識別的研究歷史及現狀31.3語音識別技術及其原理31.4語音識別的分類41.5語音識別技術的前景展望41.6語音識別芯片AP7003簡介41.7系統(tǒng)總體方案5第二章 硬件電路設計72.1 AT89S52單片機電路設計72.1.1 AT89S52簡介72.1.2AT89S52引腳說明72.1.3基于AT89S52的語音識別模塊電路設計102.2 S3C2410硬件設計122.2.1 S3C2410芯片簡介122.2.2 S3C2410引腳圖142.2.3 S3C2410硬件設計142.3電機電路設計15第三章 系統(tǒng)軟件設計153.1 linux和QT153

2、.1.1 嵌入式linux 簡介153.1.2 QT簡介173.2 系統(tǒng)軟件的實現183.2.1 S3C2410的軟件實現183.2.2單片機軟件的軟件實現19第四章 總結21基于語音識別技術的門禁系統(tǒng)摘要：通過對語音識別原理的系統(tǒng)分析，結合特定人語音識別的具體情況，闡了基于語音識別的門禁系統(tǒng)的設計思路，介紹了其中的幾個關鍵性技術要點。應用ARM芯片S3C2410,51單片機 ，從硬件、軟件、算法優(yōu)化等方面實現了基于語音識別門禁系統(tǒng)的總體設計，在S3C2410-S平臺上完成了原型系統(tǒng)的開發(fā)，并從應用的角度闡明了本系統(tǒng)理論上的合理性與可行性。關鍵詞：語音識別 s3c2410 ARM 門禁系統(tǒng) 單

3、片機第一章 緒論1.1概述 綜合集成計算機、通訊、自動識別、機械工程和安全管理系統(tǒng)等相關技術的門禁系統(tǒng)有效地解決了重要部門和場所的安全訪問控制問題，已得到廣泛的應用，成為日常工作和生活中的電子門衛(wèi)。目前，門禁系統(tǒng)采用較多的是非接觸式RF卡、生物識別技術、IC卡、密碼輸入等方式。然而隨著科學技術的發(fā)展，綜合應用語音識別、指紋識別、虹膜識別、紅(熱)感應等最新生物識別技術，結合電磁鎖等技術的門禁系統(tǒng)已廣泛吸引了人們的注意，并將逐步成為門禁系統(tǒng)發(fā)展的主流與最終目標之一。利用語音識別技術來實現門禁系統(tǒng)不用像其他方式一樣需要觸摸，具有方便、安全、準確、信息完整、獨立性強、反應速度快等優(yōu)點。因此，基于語音

4、識別技術的門禁系統(tǒng)有著非常獨特的優(yōu)勢和發(fā)展前景。1.2語音識別的研究歷史及現狀 語音識別的研究工作始于20世紀50年代，1952年Bell實驗室開發(fā)的Audry系統(tǒng)是第一個可以識別10個英文數字的語音識別系統(tǒng)。1959年，Rorgie和Forge采用數字計算機識別英文元音和孤立詞，從此開始了計算機語音識別。60年代，蘇聯的Matin等提出了語音結束點的端點檢測，使語音識別水平明顯上升；Vintsyuk提出了動態(tài)編程，這一提法在以后的識別中不可或缺。60年代末、70年代初的重要成果是提出了信號線性預測編碼(LPC)技術和動態(tài)時間規(guī)整(DTW)技術，有效地解決了語音信號的特征提取和不等長語音匹配問

5、題；同時提出了矢量量化(VQ)和隱馬爾可夫模型(HMM)理論。80年代語音識別研究進一步走向深入：HMM模型和人工神經網絡(ANN)在語音識別中成功應用。1988年，FULEE Kai等用VQ/I-IMM方法實現了997個詞匯的非特定人連續(xù)語音識別系統(tǒng)SPHINX。這是世界上第1個高性能的非特定人、大詞匯量、連續(xù)語音識別系統(tǒng)。進入90年代后，語音識別技術進一步成熟，并開始向市場提供產品。許多發(fā)達國家如美國、日本、韓國以及IBM、Apple、AT&T、Microsoft等公司都為語音識別系統(tǒng)的實用化開發(fā)研究投以巨資。同時漢語語音識別也越來越受到重視。IBM開發(fā)的 ViaVoice和Microso

6、ft開發(fā)的中文識別引擎都具有了相當高的漢語語音識別水平。進入21世紀，隨著消費類電子產品的普及，嵌入式語音處理技術發(fā)展迅速2?；谡Z音識別芯片的嵌入式產品也越來越多，如Sensory公司的RSC系列語音識別芯片、Infineon公司的Unispeech和Unilite語音芯片等，這些芯片在嵌入式硬件開發(fā)中得到了廣泛的應用。在軟件上，目前比較成功的語音識別軟件有:Nuance、IBM的Viavoice和Microsoft的SAPI以及開源軟件HTK，這些軟件都是面向非特定人、大詞匯量的連續(xù)語音識別系統(tǒng)。 我國語音識別研究一直緊跟國際水平，國家也很重視。國內中科院的自動化所、聲學所以及清華大學等科

7、研機構和高校都在從事語音識別領域的研究和開發(fā)。國家863智能計算機專家組為語音識別技術研究專門立項，并取得了高水平的科研成果。我國中科院自動化所研制的非特定人、連續(xù)語音聽寫系統(tǒng)和漢語語音人機對話系統(tǒng)，其準確率和系統(tǒng)響應率均可達90%以上。1.3語音識別技術及其原理 語音識別技術的關鍵在于準確地分辨出不同人的語音特征及其信息內容，并以此控制其他設備來滿足人們的各種需要。語音識別根據應用場合、使用對象、語音詞匯量、算法模型等同的分類依據，可分為不同的類型。針對辦公室、家庭等私人小型場所，門禁系統(tǒng)涉及到的主要是特定人語音識別的特殊要求。本文擬采用對用戶的依賴性分類的形式，將相關語音識別分為兩類：對用

8、戶聲音特征的辨識和對用戶發(fā)出的命令的確認。基于對聲音特征辨識的特定人語音識別在對安全要求很高的部門門禁系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應用。其基原理：當系統(tǒng)接收到外界語音信息后，從事先訓練好的語音庫中找出惟一匹配的聲音特征模型進行辨識，如果匹配成功則執(zhí)行下一步操作；反之，如果元法匹配將會拒絕執(zhí)行任何操作。特定人語音識別應用較簡單，不需要預先采集過多的樣本，對硬件資源要求也較低，因此降低了系統(tǒng)運行中的前期成本；此外，其訓練過程可以根據用戶習慣，由用戶任意定義控制項目的具體命令語句，因而適合大多數中小型以下企業(yè)或部門的各類應用。1.4語音識別的分類 由于語音識別的目的和作用不同，識別又分為說話人識別和語音識

9、別。其中說話人識別，可分為與文本有關和與文本無關兩類。與文本有關的語音識別系統(tǒng)要求用戶按照規(guī)定的內容發(fā)音，每個人的語音模型逐個被精確地建立，而識別時也必須按規(guī)定的內容發(fā)音，因此可以達到較好的識別效果；而與文本無關的識別系統(tǒng)則不規(guī)定說話人的發(fā)音內容，模型建立相對困難，但用戶使用方便，應用范圍較寬。從用途上看，可分為說話人識別和說話人確認。前者判定某一待識別的聲音是多個話者中的一個，是多選一的問題，屬于閉集識別范圍。后者判定一個待識別的聲音“是或不是”某一特定說話者的語音，其輸出只有兩種結果，為肯定或否定的問題。該系統(tǒng)的語音識別芯片是AP7003，并在其上實現與文本有關的說話人的確認，然后執(zhí)行相應

10、的命令與操作。該系統(tǒng)主要由說話人識別模塊、門鎖控制電機以及門鎖等部分組成。在訓練時，說話人的聲音通過麥克風進入說話人語音信號采集前端電路，由語音信號處理電路對采集的語音信號進行特征化和語音處理，提取說話人的個性特征參數并進行存儲，形成說話人特征參數數據庫。在識別時，將待識別語音與說話人特征參數數據庫進行匹配，通過輸出電路控制門控電機，最終實現對門鎖的控制。1.5語音識別技術的前景展望 語音作為當前通信系統(tǒng)中最自然的通信媒介，語音識別技術是非常重要的人機交互技術。隨著計算機和語音處理技術的發(fā)展，語音識別系統(tǒng)的實用性將進一步提高。應用語音的自動理解和翻譯，可消除人類相互交往的語言障礙。國外已有多種

11、基于語音識別產品(如聲控撥號電話、語音記事本等)的應用，基于特定任務和環(huán)境的聽寫機也已經進入應用階段。這預示著語音識別技術有著非常廣泛的應用領域和市場前景。隨著語音技術的進步和通信技術的飛速發(fā)展，語音識別技術將為網上會議、商業(yè)管理、醫(yī)藥衛(wèi)生、教育培訓等各個領域帶來極大的便利5，其應用和經濟、社會效益前景非常良好。1.6語音識別芯片AP7003簡介AP7003是一款新型、低成本語音識別專用集成電路，內置有麥克風放大器、A/D轉換器、語音處理器和I/O控制器，經預處理后可識別12組不同的字詞，每組1.5秒時長，可連詞或單詞識別。AP7003包括AP7003-01(由CPU串行控制)和AP7003-

12、02(由按鍵直接控制)兩種型號，且具有高度的I/O可編程性，使用簡單方便，可廣泛應用于玩具、識別轉控、自動答錄等領域。 其主要特性如下： 內置麥克風放大器 內置A/D轉換器； DIP40雙列直插式封裝； 識別12組1.5秒時長字詞； I/O口具有2個普通輸入、4個觸發(fā)輸入、2個輸出口(分別有4個和12個輸出)、2個LED動； 指令優(yōu)化以方便用戶使用； 2.4V4.5V工作電壓，且具備低功耗模式。AP7003具有兩種工作模式，即錄音模式和識別模式。在使用識別模式之前，應先將目標詞錄入芯片內。AP7003內有12個存儲體用于存儲12組不同的字句，每個存儲體可存儲1.5秒時長的字詞，可通過鍵盤或按程

13、序編制的順序選擇存儲體錄入及存放目標詞。語音可通過外部麥克風或其它媒體錄入芯片內，經內部處理后以不同的數字特征信號保存于存儲體中。目標詞錄入芯片內后即可將工作模式轉換到識別模式，工作時芯片將當前語音與事先已錄入存儲體的目標詞語音相比較，如果有語音特征相匹配，則在芯片的相應輸出端口輸出高電平或低電平。需要時可以將芯片編程為省電模式以節(jié)省電能，當有按鍵信號時芯片將被喚醒。 系統(tǒng)上電后必須先給AP7003-01發(fā)清除指令Clear Word以清除12個存儲體內的內容，然后發(fā)出一個存儲指令(Store Word1Store Word12之一)將目標詞錄入芯片相應的存儲體內。當LED1有效時表示芯片準備

14、好錄入目標詞。通過指令Set R_Model或Set R_Mode2可選擇兩種識別模式：Set R_Model為單詞識別模式，該模式下識別操作完成后芯片進入省電狀態(tài)以等待新的指令；Set R_Mode2為連詞識別模式，該模式下識別操作完成后芯片返回語音錄入狀態(tài)。 進入語音識別狀態(tài)前必須通過指令Set R_LevellSet R_Level4設置識別時要求的匹配度，Set R_Level4要求匹配程度最高，而Set R_Level1最低，可以根據經驗設定為中間某一個值。跟在一個Store Word112指令之后的Store Flag指令將前面錄入的語音存入指定的存儲體以作為目標詞。Clear O

15、utputs指令用于清除A端口輸出狀態(tài)(POA1POA12)。Shut Down指令將芯片轉入關閉模式以節(jié)省電能。 當數據格式或時序出現在串行數據(SERIAL DATA)輸入口PIT3、PIT2、PIT1時，芯片將發(fā)送錯誤代碼到串行數據輸出口POB4，同時將數據、時鐘發(fā)送到串行數據輸出口POB2、POB3。指令Store Word112、Store Flag、Clear Word、Set R_Level14和Clear Outputs執(zhí)行完成后芯片將輸出一個Done代碼。芯片每次執(zhí)行完語音識別后，輸出一個匹配指示代碼(Match Word1Match Word12或NO Match)。當有一

16、個語音匹配時，LED2有效，如果PIM2被拉高(端口A使能)，則A端口相應的引腳變?yōu)橛行?。如果PIM1引腳被拉低，芯片的語音識別功能被禁止。1.7系統(tǒng)總體方案該系統(tǒng)的核心處理器是單片機89s52和ARM芯片S3C2410，并在其上實現與文本有關的說話人的確認，然后執(zhí)行相應的命令與操作。該系統(tǒng)主要由說話人識別模塊、門鎖控制電機以及門鎖等部分組成。在訓練時，說話人的聲音通過麥克風進入說話人語音信號采集前端電路，由語音信號處理電路對采集的語音信號進行特征化和語音處理，提取說話人的個性特征參數并進行存儲，形成說話人特征參數數據庫。在識別時，將待識別語音與說話人特征參數數據庫進行匹配，通過輸出電路控制門

17、控電機，最終實現對門鎖的控制。本系統(tǒng)的硬件部分由單片機89S52、ARM芯S3C2410、無線發(fā)送模塊、音頻輸入電路、語音識別電路、門鎖控制電路、等部分組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。硬件系統(tǒng)主要完成的任務是將語音信號數字化，實現語音數據的采集、上傳、保存、識別。系統(tǒng)框圖如圖1所示麥克風開關電路門鎖電機電路 S3C2410語音識別芯片AP7003無線發(fā)送模塊89S52 圖1-1 系統(tǒng)硬件框圖 發(fā)出語音命令單片機向S3C2410發(fā)送指令識別成功語音處理與識別NYS3C2410判斷哪一個門 控制電機轉動圖1-2 系統(tǒng)流程圖第二章 硬件電路設計2.1 AT89S52單片機電路設計2.1.1 AT89S52

18、簡介 AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數據指針，三個16 位 定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，

19、 片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。2.1.2AT89S52引腳說明AT89S52系列單片機各引腳如圖2-1所示。 圖2-140個引腳中， 4組8位共32個I/O口，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，現在對引腳的功能加以說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管

20、腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻

21、拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3.0 RXD（串行輸

22、入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 I/O口作為輸入口時有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時實際上并不從外部讀入數據而是把端口鎖存器的內容讀入到內部總線經過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時才真正地把外部的數據讀入到內部總線上面圖中的兩個三角形表示的就是輸入緩沖器CPU將根據不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以

23、完成不同的操作這是由硬件自動完成的不需要我們操心1然后再實行讀引腳操作否則就可能讀入出錯為什么看上面的圖如果不對端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q為1加到場效應管柵極的信號為1該場效應管就導通對地呈現低阻抗,此時即使引腳上輸入的信號為1也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1若先執(zhí)行置1操作則可以使場效應管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實現正確的讀入由于在輸入操作時還必須附加一個準備動作所以這類I/O口被稱為準雙向口89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時都是準雙向口接下來讓我們再看另一個問題從圖中可以看出這四個端口還有一個差別除了P1口外P0P2P

24、3口都還有其他的功能 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。

25、 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.1.3基于AT89S52的語音識別模塊電路設計 圖2-2 電源電路

26、圖2-3振蕩電路 圖2-4 復位電路 注：語音識別成功在D1輸出信號，信號傳輸到單片機 圖2-5語音芯片驅動電路 注：無線模塊連接單片機，單片機接收到語音識別芯片的信號后通過此模塊發(fā)送信號到S3C2410 圖 2-6 無線發(fā)送電路 圖2-6 單片機接口電路2.2 S3C2410硬件設計2.2.1 S3C2410芯片簡介S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，采用0.18um制造工藝的32位微控制器。該處理器擁有：獨立的16KB指令Cache和16KB數據Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND閃存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PW

27、M的Timer ，I/O口，RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC-BUS 接口，IIS-BUS 接口，2個USB主機，1個USB設備，SD主機和MMC接口，2路SPI。S3C2410處理器最高可運行在203MHz。 核心板的尺寸僅相當于名片的2/3大小，尺寸如此小巧的嵌入式核心板是國內首創(chuàng)。開發(fā)商可以充分發(fā)揮想象力，設計制造出小體積，高性能的嵌入式應用產品。 （1） S3C2410芯片集成了大量的功能單元，包括： （2） 內部1.8V，存儲器3.3V，外部I/O3.3V，16KB數據Cache，16KB指令Cache，MMU。 （3） 內置外部存儲器控制器（SDRAM

28、控制和芯片選擇邏輯）。 （4） LCD控制器，一個LCD專業(yè)DMA。 （5） 4個帶外部請求線的DMA。 （6） 3個通用異步串行端口（IrDA1.0，16-Byte Tx FIFO and 16-Byte Rx FIFO），2通道SPI （7） 一個多主I2C總線，一個I2S總線控制器。 （8） SD主接口版本1.0和多媒體卡協(xié)議版本2.11兼容。 （9） 兩個USB HOST，一個USB DEVICE（VER1.1）。 （10） 4個PWM定時器和一個內部定時器。 （11） 看門狗定時器。 （12） 117個通用I/O。 （13） 56個中斷源。 （14） 24個外部中斷。 （15） 電源

29、控制模式：標準、慢速、休眠、掉電。 （16） 8通道10位ADC和觸摸屏接口。 （17） 帶日歷功能的實時時鐘。 （18） 芯片內置PLL。 （19） 設計用于手持設備和通用嵌入式系統(tǒng)。 （20） 16/32位RISC體系結構，使用ARM920T CPU核的強大指令集。 （21） 帶MMU的先進的體系結構支持WinCE、EPOC32、Linux。 （22） 指令緩存（Cache）、數據緩存、寫緩存和物理地址TAG RAM，減小了對主存儲器帶寬和性能的影響。 （23） ARM920T CPU核支持ARM調試的體系結構。 （24） 內部先進的位控制器總線（AMBA）（AMBA2.0，AHB/APB

30、）。（25） 小端/大端支持 （26） 地址空間：每個BANK128MB（全部為1GB）。 （27） 每個BANK可編程為8/16/32位數據總線。 （28） BANK0到BANK6為固定起始地址。 （29） BANK7可編程BANK起始地址和大小。 （30） 一共8個存儲器BANK。 （31） 前6個存儲器BANK用于ROM、SRAM和其它。 （32） 兩個存儲器BANK用于ROM、SRAM、和SDRAM（同步隨機存儲器）。 支持等待信號用以擴展總線周期。 （33） 支持SDRAM掉電模式下的自刷新。 （34） 支持不同類型的ROM用于啟動（NOR/NAND Flash、EEPROM和其它）

31、。 2.2.2 S3C2410引腳圖 圖2-7 引腳圖2.2.3 S3C2410硬件設計 基于現有的開發(fā)板，我們只需把無線接收模塊的接收模塊連接到S3C2410的串口，為S3C2410開發(fā)板通電即可。 注：RXD TXD 接S3C2410的TXD RXD端 圖2-8 無線接收模塊 2.3電機電路設計 本系統(tǒng)選用了德國瑞瑪大功率電動，此電動機拉力強，很適合門禁系統(tǒng)的應用電機：德國銳瑪AVANTI最大推拉力：1500 N (適合面積4-18平方米的家用車庫門)工作電壓：24V標準提升高度：2550mm，可配置加長導軌：最高提升高度：4670mm停電狀態(tài)：停電保護系統(tǒng)。移動馬達是自鎖的。通過鑰匙可以

32、手動運行。待機電耗：1W最大推拉力：1500N（418平方米車庫門面積）。 圖2-9 電機控制電路 第三章 系統(tǒng)軟件設計3.1 linux和QT3.1.1 嵌入式linux 簡介 本系統(tǒng)的S3C2410是在嵌入式linux QT 平臺上開發(fā)的，有必要對其作必要的介紹。 嵌入式系統(tǒng)出現于60年代晚期，它最初被用于控制機電電話交換機，如今已被廣泛的應用于工業(yè)制造、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產品等眾多領域。計算機系統(tǒng)核心CPU，每年在全球范圍內的產量大概在二十億顆左右，其中超過80應用于各類專用性很強的嵌入式系統(tǒng)。一般的說，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都

33、可以稱為嵌入式系統(tǒng)。 1. 嵌入式Linux系統(tǒng)就是利用Linux其自身的許多特點，把它應用到嵌入式系統(tǒng)里。 Linux做嵌入式的優(yōu)勢，首先，Linux是開放源代碼的，不存在黑箱技術，遍布全球的眾多Linux愛好者又是Linux開發(fā)者的強大技術支持；其次，Linux的內核小、效率高，內核的更新速度很快,linux是可以定制的，其系統(tǒng)內核最小只有約134KB。第三，Linux是免費的OS，在價格上極具競爭力。 Linux還有著嵌入式操作系統(tǒng)所需要的很多特色，突出的就是Linux適應于多種CPU和多種硬件平臺，是一個跨平臺的系統(tǒng)。到目前為止，它可以支持二三十種CPU。而且性能穩(wěn)定，裁剪性很好，開發(fā)

34、和使用都很容易。很多CPU包括家電業(yè)芯片，都開始做Linux的平臺移植工作。移植的速度遠遠超過Java的開發(fā)環(huán)境。也就是說，如果今天用Linux環(huán)境開發(fā)產品，那么將來換CPU就不會遇到困擾。同時，Linux內核的結構在網絡方面是非常完整的，Linux對網絡中最常用的TCP/IP協(xié)議有最完備的支持。提供了包括十兆、百兆、千兆的以太網絡，以及無線網絡，Toker ring(令牌環(huán)網)、光纖甚至衛(wèi)星的支持。所以Linux很適于做信息家電的開發(fā)。 還有使用Linux為的是來開發(fā)無線連接產品的開發(fā)者越來越多。Linux在快速增長的無線連接應用主場中有一個非常重要的優(yōu)勢，就是有足夠快的開發(fā)速度。這是因為L

35、Inux有很多工具，并且Linux為眾多程序員所熟悉。因此，我們要在嵌入式系統(tǒng)中使用Linux操作系統(tǒng)。 Linux的大小適合嵌入式操作系統(tǒng)Linux固有的模塊性，適應性和可配置性，使得這很容易做到。另外，Linux源碼的實用性和成千上萬的程序員熱切其望它用于無數的嵌入式應用軟件中，導致很多嵌入式Linux的出現，包括：Embedix，ETLinux，LEM，Linux Router Project，LOAF，uCLinux，muLinux，ThinLinux，FirePlug，Linux和PizzaBox Linux 相對，Linux的圖形界面還相對較弱，但近年Linux的圖形界面發(fā)展也很快

36、，這也就不是問題。 2. 什么是嵌入式Linux 嵌入式linux 是將日益流行的Linux操作系統(tǒng)進行裁剪修改，使之能在嵌入式計算機系統(tǒng)上運行的一種操作系統(tǒng)。嵌入式linux既繼承了Interlnet上無限的開放源代碼資源，又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性。嵌入式Linux的特點是版權費免費;購買費用媒介成本技術支持全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持網絡特性免費，而且性能優(yōu)異，軟件移植容易，代碼開放，有許多應用軟件支持，應用產品開發(fā)周期短，新產品上市迅速，因為有許多公開的代碼可以參考和移植，實時性能RT_Linux Hardhat Linux 等嵌入式Linux支持，實時性能穩(wěn)定性好安全性好。 3.

37、嵌入式Linux有巨大的市場前景和商業(yè)機會，出現了大量的專業(yè)公司和產品，如Montavista Lineo Emi等，有行業(yè)協(xié)會如Embedded Linux Consortum等，得到世界著名計算機公司和OEM板級廠商的支持，例如IBM Motorola Intel等。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)廠商也采用了Linux策略，如Lynxworks Windriver QNX等，還有Internet上的大量嵌入式Linux愛好者的支持。嵌入式Linux支持幾乎所有的嵌入式CPU和被移植到幾乎所有的嵌入式OEM板。 4. 4.嵌入式Linux的應用領域非常廣泛，主要的應用領域有信息家電、PDA 、機頂盒、Di

38、gital Telephone、Answering Machine、Screen Phone 、數據網絡、Ethernet Switches、Router、Bridge、Hub、Remote access servers、ATM、Frame relay 、遠程通信、醫(yī)療電子、交通運輸計算機外設、工業(yè)控制、航空航天領域等。 5.如果分別讓10位工程師給出嵌入式系統(tǒng)的定義，將得到10個不同的答案。一般來說，大部分的嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行特定的任務。我們假定最簡單的嵌入式系統(tǒng)包括輸入/輸出功能，以及一些控制邏輯，該系統(tǒng)基于它的配置執(zhí)行某些類型的功能。按照這個標準，可以認為一個包含實現控制邏輯74123計數器

39、以及一個狀態(tài)是一個嵌入式系統(tǒng)。也許可以補充說，該系統(tǒng)必須可通過存儲在固件中的軟件進行編程。這個新的嵌入式系統(tǒng)定義包括輸入/輸出(I/O)，以及存儲在系統(tǒng)固件中的控制邏輯。一個帶有鼠標、鍵盤、網絡連接并運行圖形用戶界面(GUI，graphical user interface)多任務操作系統(tǒng)的桌面計算機顯然滿足這些要求，但我們能認為它是一個嵌入式系統(tǒng)嗎？ 如果桌面計算機不是一個嵌入式系統(tǒng)，那么手持設備呢？它們有I/O功能，可以運行存儲在固件中的控制邏輯。有人說，桌面計算機和手持設備都有通用計算機設備，可以運行軟件來執(zhí)行許多不同的任務，與之不同的是，嵌入式系統(tǒng)(例如，洗碗機控制器或飛行導航系統(tǒng))主

40、要是為特定任務而設計的。這種特定的功能限定使嵌入式設備有功能上的唯一性。如果是這樣，為什么一些嵌入式系統(tǒng)設計成具有附加的功能，如存儲在非易失性存儲器中的程序，并且具有運行可以完成原始設計范圍之外的任務的多任務操作系統(tǒng)的能力呢？ 在過去，區(qū)分嵌入式系統(tǒng)和通用計算機比現在簡單的多。例如，可以很容易地區(qū)分出一個基于8051的T1分幅卡嵌入式系統(tǒng)和一臺Sun UNIX工作站。而現在，從功能方面很難區(qū)分一臺Sun工作站和一個包含PowerPC以及32MB內存和16MB閃存的機頂盒。這樣的機頂盒可以運行帶GUI的多任務操作系統(tǒng)，可現場升級，可以同時運行多個程序(如視頻控制器、數字錄像和Java虛擬機)，還

41、可以進行安全的因特網在線交易。很難判斷這種機頂盒是否是一個嵌入式系統(tǒng)。顯然，硬件性能的提升和價格的下降使通用計算機和嵌入式系統(tǒng)之間的界限變得很模糊，技術的進步使得我們很難定義什么是嵌入式。3.1.2 QT簡介Qt是一個跨平臺的c+圖形用戶界面應用程序框架。它提供給應用程序開發(fā)者建立藝術級的圖形用戶界面所需的所用功能。Qt是完全面向對象的，很容易擴展，并且允許真正地組件編程。 自從1996年早些時候，Qt進入商業(yè)領域，它已經成為全世界范圍內數千種成功的應用程序的基礎。Qt也是流行的Linux桌面環(huán)境KDE 的基礎，KDE是所有主要的Linux發(fā)行版的一個標準組件。 Qt支持下述平臺： MS/Wi

42、ndows - 95、98、NT 4.0、ME、2000、XP 和 Vista Unix/X11 - Linux、Sun Solaris、HP-UX、Compaq Tru64 UNIX、IBM AIX、SGI IRIX和其它很多X11平臺 Macintosh - Mac OS X Embedded - 有幀緩沖(framebuffer)支持的Linux平臺，Windows CE。 Symbian/S60 - 目前已經可以提供技術預覽版本 Qt是諾基亞公司的一個產品。 Qt被按不同的版本發(fā)行： Qt商業(yè)版 提供給商業(yè)軟件開發(fā)。它們提供傳統(tǒng)商業(yè)軟件發(fā)行版并且提供在協(xié)議有效期內的免費升級和技術支持服

43、務。如果要獲得最新信息，請瀏覽諾基亞公司Qt Software網站頁面，或者與sales聯系。商業(yè)版多一些擴展模塊。 Qt開源版是Qt僅僅為了開發(fā)自由和開放源碼軟件， 提供了和商業(yè)版本同樣的功能。GNU通用公共許可證下，它是免費的。最新的版本可以在這里下載。從2009年3月發(fā)布的Qt 4.5 起，諾基亞將為Qt增添新的開源LGPL授權選擇。關于如何正確的選擇這三種授權協(xié)議，可以閱讀。 從2009年5月11日起，諾基亞Qt Software 宣布 Qt源代碼庫面向公眾開放，Qt 開發(fā)人員可通過為 Qt 以及與 Qt 相關的項目貢獻代碼、翻譯、示例以及其他內容，協(xié)助引導和塑造 Qt未來的發(fā)展。為了

44、便于這些內容的管理，Qt Software 啟用了基于 Git 和 Gitorious 開源項目的Web 源代碼管理系統(tǒng)。在推出開放式 Qt 代碼庫的同時，Qt Software 在其官方網站發(fā)布了其產品規(guī)劃（Roadmap)。其中概述了研發(fā)項目中的最新功能，展現了現階段對 Qt 未來發(fā)展方向的觀點，以期鼓勵社區(qū)提供反饋和貢獻代碼，共同引導和塑造 Qt 的未來。 Qt的優(yōu)勢Qt 同 X Window 上的 Motif，Openwin，GTK 等圖形界 面庫和 Windows 平臺上的 MFC，OWL，VCL，ATL 是同類型的東西，但是 Qt 具有下列優(yōu)點: 優(yōu)良的跨平臺特性: Qt支持下列操

45、作系統(tǒng): Microsoft Windows 95/98， Microsoft Windows NT， Linux，Solaris， SunOS， HP-UX， Digital UNIX (OSF/1， Tru64)， Irix， FreeBSD，BSD/OS， SCO， AIX， OS390，QNX 等等。 面向對象 Qt 的良好封裝機制使得 Qt 的模塊化程度非常高，可重用性較好，對于用戶開發(fā)來說是非常 方便的。 Qt 提供了一種稱為 signals/slots 的安全類型來替代 callback，這使得各個元件 之間的協(xié)同工作變得十分簡單。 豐富的 API Qt包括多達 250 個以上的

46、 C+ 類，還提供基于模板的 collections， serialization， file， I/Odevice， directory management， date/time 類。甚至還包括正則表達式的處理 功能。 支持 2D/3D 圖形渲染，支持 OpenGL 大量的開發(fā)文檔 XML 支持 Webkit 引擎的集成，可以實現本地界面與Web內容的無縫集成 但是真正使得 Qt 在自由軟件界的眾多 Widgets (如 Lesstif，Gtk，EZWGL，Xforms，fltk 等等)中脫穎而出的還是基于 Qt 的重量級軟件 KDE 。3.2 系統(tǒng)軟件的實現3.2.1 S3C2410的軟

47、件實現 本系統(tǒng)實現的是控制多個門的升起與降落，當單片機通過無線模塊發(fā)送信號過來的時候，S3C2410從串口中讀出數據并對它作出響應。S3C2410的主要工作是判斷是哪一個門發(fā)過來的信號，并對其作出響應的控制。下面給出部分代碼S3C2410發(fā)送子函數：void Uart_SendByten(int Uartnum, U8 data)/ok eric rong /int i;if(Uartnum=0) while(!(rUTRSTAT0 & 0x4); /Wait until THR is empty.hudelay(10);WrUTXH0(data); else while(!(rUTRSTAT

48、1 & 0x4); /Wait until THR is empty.hudelay(10);WrUTXH1(data); S3C2410接收子函數： char Uart_Getchn(char* Revdata, int Uartnum, int timeout)if(Uartnum=0)while(!(rUTRSTAT0 & 0x1); /Receive data read*Revdata=RdURXH0();return TRUE;elsewhile(!(rUTRSTAT1 & 0x1);/Receive data read*Revdata=RdURXH1();return TRUE;3

49、.2.2單片機軟件的軟件實現單片機的主要的工作是采集語音芯片的信號通過無線模塊發(fā)送給S3C2410主要程序如下：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit out=P20;sbit signal_input=P11;uint count,temp;void Timer0_Init()TMOD=0X01 ;/十六位定時器EA=1;/開總中斷ET0=1;/ 定時器T0中斷允許位IT0=1;/外部中斷0跳沿有效，高到低有效 IT1=1;EX0=1; EX1=1;TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256;void timecounter0() interrupt 1 using 2count+; T