CN104167033B - 基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于手机、语音、短信控制的智能电子锁，其特征在于：其组成部分包括 GSM接收系统（1）、语音识别系统（2）、备用键盘密码系统（3）；GSM接收系统（1）用于与移动手机通信，同时，GSM接收系统（1）与语音识别系统（2）实现数据通信，语音识别系统（2）以及备用键盘密码系统（3）与电子锁终端（4）连接并控制电子锁终端（4）。本发明所述的智能电子锁系统及控制方法；该新型智能电子锁保密程度高、安全可靠，适合所有对安全、保密有所要求的场所使用。是机电一体化成果，采用现代的通讯技术相结合设计完成。主人能远距离、近距离控制，即主人不分时间、地点、距离、场所、环境控制。

Description

基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种智能电子锁，具体来讲是一种基于手机、语音、短信控制的智能电子锁，是机电一体化成果，采用现代的通讯技术相结合设计完成。主人能远距离、近距离控制，即主人不分时间、地点、距离、场所、环境控制。

背景技术

目前，所有智能电子锁，都离不开智能卡，使用者必须有卡才能开锁，于是出现以下问题：一是智能卡每时每刻都放在比较保险的地方，目的防止丢失，因此，时刻都比较小心提防；二是开锁的方式单一，一旦失效，门无法打开；三是智能锁的钥匙，利用某些技术可以被非法复制。以上弊端给自己和他人造成工作上很多麻烦。为了克服这种设计上的不足，我们基于可靠性、安全性、保密性出发，设计出基于手机、语音、短信控制的智能电子锁作为家庭门禁系统的一部分。

发明内容

本发明的目的在于在此提供一种基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统及控制方法；该新型智能电子锁保密程度高、安全可靠，适合所有对安全、保密有所要求的场所使用。是机电一体化成果，采用现代的通讯技术相结合设计完成。主人能远距离、近距离控制，即主人不分时间、地点、距离、场所、环境控制。

本发明是这样实现的，构造一种基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统，其特征在于：其组成部分包括 GSM接收系统、语音识别系统、备用键盘密码系统；GSM接收系统用于与移动手机通信，同时，GSM接收系统与语音识别系统实现数据通信，语音识别系统以及备用键盘密码系统与电子锁终端连接并控制电子锁终端。

根据本发明所述基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统，其特征在于：GSM接收系统由STC89C52单片机、GTM900-C通信模块、功放系统控制电路组成。

根据本发明所述基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统，其特征在于：功放系统控制电路由电阻R2、电阻R4、三极管Q1、继电器K1、电容C3、二极管D1构成。单片机P2.4脚输出低电平时，Q1饱和导通，其集电极与发射极电位几乎相等，5V电压加到继电器线包上，继电器K1的1脚与3脚导通，接至功放USB供电。

根据本发明所述基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统，其特征在于：语音识别系统包括凌阳SPCE061A（16位单片机）及MIC采集电路。

根据本发明所述基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统，其特征在于：备用键盘密码系统由STC89C52单片机、带字库12864液晶屏、4X4矩阵键盘密码锁构成。

一种基于手机、语音、短信控制的智能电子锁的控制方法，其特征在于：包括如下两种模式：

模式一：进行远、近距离识别人的语音特征、短信秘令进行开锁；

模式二：通过按键密码锁来控制智能锁；

模式一分为两个步骤：

第一步，装载语音控制命令阶段，MIC（咪头）对装载控制语音命令时采集到的远近语音样本送入SPEC061单片进行端点分析和去噪处理，得到有效语音段的起始端点和末尾端点的特征帧数，并建立远近的语音特征参数存入一个语音特征模型库中待识别时自动提取；

第二步，语音控制命令识别阶段；在装载语音控制命令结束之后，系统开始启动识别程序，MIC（咪头）对采集到远近控制语音样本同样进行预处理分析和去噪处理，提取出远近语音的特征参数；并将MIC（咪头）采集到语音特征参数与装载语音时语音特征模型库进行特征参数提取比较，如果二者的语音特征信息达到了一定的匹配度，则MIC采集到的固定人语音参数成功被识别，并通过凌阳单片机的IOB14、IOB15口输出信号控制直流电机正反转动，从而来控制智能锁的开关状态，之后利用凌阳单片机21引脚外接扬声器发出语音将智能锁的开关状态信息告知用户手机；

模式二用键盘密码锁进行开锁；该电路同样用STC89C52单片机、带字库12864液晶屏，4X4矩阵键盘密码锁构成；在系统工作时，12864液晶显示屏显示输入密码，当输入的密码与程序设定好的初始密码（密码进入系统之后可改）一致时单片机将控制P1.0与P1.1口使电机转动开门，否则，液晶屏将提示输入密码错误，三次输入错误则系统自锁。

本发明所述的智能电子锁系统；(1)主人利用人们普遍使用的手机语音开锁。即利用GSM远程通信技术与识别固定人语音技术两者结合。GSM具有防盗能力佳、稳定性强、不易受干扰、耗电量低等优点。特别是它的频谱效率，采用高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码等技术，使系统具有高频谱效率，因此在远程传输的音质清晰，能很好的被语音识别系统识别。

主人手机可以在任何位置、不分场所、时间、地点、环境、距离等。呼叫某一特定号码，在智能电子锁中的接收系统接收到主人手机发出信号以后，微控制器根据设置对说话人进行识别语音波形，从中反映说话人生理和行为特征，并提取特定人参数自动识别呼叫人身份。对语音密码确认后是否为有效语音控制命令，从而决定是否开锁。如果有效成功解码后，输出控制信号到开关电路和电机驱动电路完成解锁，在解锁后延时程序自动启动，在主人没有意愿开门或及时开门时，驱动电路自动完成关锁的功能。

(2)手机短信密令密码控制。手机短信密令具有：通讯成本低、不受通讯线路以及地区的限制、保密性好、可靠性高、抗干扰能力强，灵活方便等特点。手机编辑短信发送密令（密令字数范围在4-16位英文字母之内）至GTM900-C卡槽内的SIM卡号与STC89系类单片机控制智能锁开关状态；任意手机编辑短信发送密令（密令字数范围在4-16位英文字母之内）至GTM900-C卡槽内的SIM卡号与STC89系类单片机控制智能电子锁开关状态。

(3)键盘密码控制智能电子锁是备用方案。用户的声音因感冒、声带发生改变、声音将不被系统识别，或是因停电、手机丢失等问题。即可采用备用的方案控制智能锁。

本发明为基于手机、语音、短信控制的智能电子锁，其组成部分有：GSM接收系统、语音识别系统、备用键盘密码系统、终端四部分。

本发明智能电子锁采用的生物技术-固定人语音识别技术，主要采用芯片是凌阳SPCE061A（16位单片机）芯片，凌阳的 SPCE061A 是 16 位单片机，具有 DSP 功能，有很强的信息处理能力，I/0可输入输出，最高时钟频率可达到 49MHz，具备运算速度高的优势等等，这些都无疑为开发识别固定人远近语音技术奠定了条件。

其中GSM系统主要构成由：STC89C52单片机、GTM900-C通信模块、功放控制系统组成。

该系统的主要功能是利用STC89C52单片机按键S2，将GTM900-C通信模块通信模块中的SIM卡号直接拨至用户人手机号码并（不分品牌与型号，可以通话即可）建立实时通话，用户可将自己的固定语音传输给GTM900-C通信模块的音频输出接口（至功放系统），凌阳61单片机的MIC咪头此时采集语音信息进入装载语音控制命令阶段，之后在识别阶段用户便可用通过自己的语音控制智能锁的开关状态，开锁成功，凌阳61单片机将通过喇叭发出语音告知主人智能锁的工作状态。在功放系统中，如果没有进行通话，STC89C52单片机通过IO口P2.4（图5）发出指令控制功放的电源使其不工作，如果通话则发出指令打开功放电源使其工作，功放控制系统的目的在于降低整个系统的部分功耗。

控制功放器件型号K1（继电器）为JQC-3FU2（继电器型号），12VC，15A，125VC。其中本发明智能锁使用的为功放为1W，按12V电压供电计算，额定电流80mA,其中Q1为PNP8550三极管该管的电流放大倍数为300倍，故基极的电流输入约为0.27mA，STC89C52单片机的I/O端口的输出电压为5V，按8550三极管的导通压降为0.7V计算，我们设定的基极电阻为5.1K。由于SCT单片机在上电的时候DDRX和PORX的值均被初始化为“0”也就是低电平，此时的I/O引脚呈高阻的状态，因此电阻R4是确保三极管的集电极电位在上电的时候电平为“0”，此时三极管的工作状态为截止状态，这样就确保了电路不会其他原因出现误操作。

在功放系统工作时Q1的集电极的负载继电器吸合线圈在三极管的截止区时会产生一个很高的反峰电压，在继电器吸合线圈的两端并接一个二极管D1,其用途是释放反峰电压，保护三极管和I/O口不会被反峰电压击穿，提高了智能锁的可靠性。

其中该电路U1为STC89C52单片机，Y1为12MHZ晶振，C1，C2为30PF瓷片电容，C4、S1、R6为按键复位电路,R2、R4、Q1、K1、C3、D1为功放系统控制电路，其中，如果有人按下通话按键S2，单片机数据指令将发给GTM900-C通信模块，GGTM900-C通信模块再通过天线与手机建立通信，而相应的此时P2.4发出控制信号，使功放系统工作，建立实时通话。反之如没有人按下通话按键则P2.4不输出电平，功放系统不工作，保证系统的低功耗。

GTM900-C通信模块通信模块结合用户手机短信密令控制智能电子锁。该功能是采用AT指令符号以ASCII编码的形式传输，在程序设计时将GSM模块的短信工作模式设置为TEXT（只发数字和英文,本产品采用英文短信密令），手机编辑短信密令发至GTM900-C通信模块中的SIM卡号后，如果成功识别之后，将数据全部反发送，并且最后发送一个回车符合换行符的ASCII编码，即0DH和0AH，最后才执行该指令。而GTM900-C通信模块模块向SCT89C52传送识别的短消息的内容时，是将TEXT的数据转换成十六进制，从而又回到了ASCII码，再根据ASCII的包含信息使单片机执行相应的外围设备，即智能电子锁的开关状态。

该系统为备用键盘密码锁，方案是在备用方案时。用户的声音因感冒、声带发生改变、语音将不被系统识别，或是因停电导致系统不工作等而进不了门时。即可采用备用的方案进行开锁。该电路同样用STC89C52单片机、带字库12864液晶屏，4X4矩阵键盘密码锁构成。在系统工作时，12864液晶显示屏显示输入密码，当输入的密码与程序设定好的初始密码（密码进入系统之后可改）一致时单片机将控制P1.0与P1.1口使电机转动开门，否则，液晶屏将提示输入密码错误，三次输入错误则系统自锁。

下面对本发明智能智能锁进行详细的原理说明：

1.固定人语音识别技术的概述:说话人辨识是指在通过对说话人的语音信号或者是语音系数进行分析处理，提取相应的说话人的语音特征或建立相应的存储模型，在识别时，通过与外部采集到的语音特征与存储模型进行比较，再确认说话人的身份。在语音识别中最常用的特征参数是声道的LPCC(linear prediction cepstrum coefficient)和基于听觉特性的 MFCC(mel frequency cepstral coefficients)参数。这两种参数的提取都必须经过过预处理、断点检测得到有效语音段的起始点和结束点的帧数。在本新型智能锁用到的是LPCC提取特征参数，虽然实际比较中，采用MFCC参数比采用LPCC参数有更好的识别效果。但SPCE061A平台上做实时处理时，与LPCC系统相比时，MFCC系数计算有两个缺点：一是计算时间长；二是精度难以保证。由于本系统采用了基于语音周期和线性预测倒谱系数（LPCC）作为说话人识别的特征参数。可很好的要保证系统识别的实时性，牺牲参数精度。而LPCC参数的计算有递推公式，速度和精度都可以保证，识别效果时也满足设计要求。

在本系统中识别固定人语音技术是整个核心技术，所以对语音特征参数进行优化处理对整个设计来说是十分重要的。语音识别处理设计方案见图3。本发明，在系统训练阶段采取的语音提示是用PC自带录音机录制其语音信息为：8kHZ，16位，单声道，16KB/秒，并将录制好的.wav语音文件，添加到北阳压缩软件CmpTool将语音文件压缩成SACM-S480可编译文件，最后添加到unSP IDE编译环境之中，作为对MIC（咪头）采集到的语音特征参数进行分类并跳转到相应的识别语音处理程序中。

其中在语音识别系统程序中，本发明通过对三条语音控制命令演示远近固定人语音识别，其中第一条语音为提示音。另外三条输入触发名称为默认命令，当在语音识别系统复位时即装载语音控制命令成功完毕之后，系统自动切换到开始辨识用户固定人的语音模式，当MIC（咪头）采集到相应的语音特征信息并成功匹配时，控制开锁的状态。

本发明的优点在于：本发明采用生物识别技术、系统具有记忆不遗失功能。使用寿命长、锁的互开率为零、不易发生易开、易撬等问题。相对于其他生物识特征别技术如虹膜、指纹、手掌和人脸识别研制的智能锁而言具有造价较低，使用方便灵活等特点。与市面上常见的电子锁如IC卡式、把手式锁、密码锁、机械式智能锁相比，本智能锁有巧妙的将开锁方式设置为手机、语音、短信、键盘控制，避免了开锁的“可视化”，解决了市面上的一些智能锁钥匙“可视化”带来的安全性、可靠性与稳定性差、容易被破解、假冒、盗用的突出问题。

附图说明

图1是基于手机、语音、短信控制的智能电子锁设计原理框图

图2a-2b是SPCE061A单片机及MIC采集电路

图3是语音特征识别处理原理框图

图4是GSM控制系统结构图

图5是STC89C52单片机电路图与功放控制系统电路图

图6是键盘密码控制系统电路图

其中： 1、GSM接收系统；2、语音识别系统；3、备用键盘密码系统；4、电子锁终端；

11、STC89C52单片机；12、GTM900-C通信模块；13、功放系统控制电路；

21、凌阳SPCE061A 16位单片机；22、MIC采集电路；31、STC89C52单片机；32、带字库12864液晶屏；33、4X4矩阵键盘密码锁。

具体实施方式

下面将结合附图1-6对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示：本发明为一种基于手机、语音、短信控制的智能电子锁，其组成部分有GSM接收系统1、语音识别系统2、备用键盘密码系统3、终端4四部分。

本发明产品共有两种模式：

一是,正常工作模式下可进行远、近距离识别人的语音特征、短信秘令进行开锁。二是，备用工作模式，当用户的语音发生一些意想不到的事：如变声期，感冒等特殊情况不被语音识别系统识别以及停电的情况。显然这个时候可通过按键密码锁来控制智能锁。

如图2所示：本发明智能电子锁采用的生物技术----固定人语音识别技术，主要采用芯片是凌阳SPCE061A（16位单片机）芯片，凌阳的 SPCE061A 是 16 位单片机，具有 DSP功能，有很强的信息处理能力，I/0可输入输出，最高时钟频率可达到 49MHz，具备运算速度高的优势等等，这些都无疑为开发识别固定人远近语音技术奠定了条件。

图3所示：本发明在设计程序时，采用C语言和与底层汇编语言进行混合编程，在识别固定人语音处理方面采用端点检测来提取特征参数，编程和语音处理两者结合实现固定人语音识别技术，具体实施分为两个步骤。

第一步，装载语音控制命令阶段，MIC（咪头）对装载控制语音命令时采集到的远近语音样本送入SPEC061单片机进行端点分析和去噪处理，得到有效语音段的起始端点和末尾端点的特征帧数，并建立远近的语音特征参数存入一个语音特征模型库中待识别时自动提取。

第二步，语音控制命令识别阶段。在装载语音控制命令结束之后，系统开始启动识别程序，MIC（咪头）对采集到远近控制语音样本同样进行预处理分析和去噪处理，提取出远近语音的特征参数。并将MIC（咪头）采集到语音特征参数与装载语音时语音特征模型库进行特征参数提取比较，如果二者的语音特征信息达到了一定的匹配度，则MIC采集到的固定人语音参数成功被识别，并通过凌阳单片机的IOB14、IOB15口输出信号控制直流电机正反转动，从而来控制智能锁的开关状态，之后利用凌阳单片机21引脚外接扬声器发出语音将智能锁的开关状态信息告知用户手机。

图4所示:其中GSM系统主要构成由：STC89C52单片机、GTM900-C通信模块、功放控制系统组成。该系统的主要功能是利用STC89C52单片机按键S2，将GTM900-C通信模块通信模块中的SIM卡号直接拨至用户人手机号码并（不分品牌与型号，可以通话即可）建立实时通话，用户可将自己的固定语音传输给GTM900-C通信模块的音频输出接口（至功放系统），凌阳61单片机的MIC咪头此时采集语音信息进入装载语音控制命令阶段，之后在识别阶段用户便可用通过自己的语音控制智能锁的开关状态，开锁成功，凌阳61单片机将通过喇叭发出语音告知主人智能锁的工作状态。在功放系统中，如果没有进行通话，STC89C52单片机通过IO口P2.4（图5）发出指令控制功放的电源使其不工作，如果通话则发出指令打开功放电源使其工作，功放控制系统的目的在于降低整个系统的部分功耗。

图5所示：控制功放器件型号K1为JQC-3FU2（继电器型号），12VC，15A，125VC。其中本发明智能锁使用的为功放为1W，按12V电压供电计算，额定电流80mA,其中Q1为PNP8550三极管该管的电流放大倍数为300倍，故基极的电流输入约为0.27mA，STC89C52单片机的I/O端口的输出电压为5V，按8550三极管的导通压降为0.7V计算，我们设定的基极电阻为5.1K。由于SCT单片机在上电的时候DDRX和PORX的值均被初始化为“0”也就是低电平，此时的I/O引脚呈高阻的状态，因此电阻R4是确保三极管的集电极电位在上电的时候电平为“0”，此时三极管的工作状态为截止状态，这样就确保了电路不会其他原因出现误操作。

在功放系统工作时Q1的集电极的负载继电器吸合线圈在三极管的截止区时会产生一个很高的反峰电压，在吸合线圈的两端并接一个二极管D1,其用途是释放反峰电压，保护三极管和I/O口不会被反峰电压击穿，提高了智能锁的可靠性。

其中该电路U1为STC89C52单片机，Y1为12MHZ晶振，C1，C2为30PF瓷片电容，C4、S1、R6为按键复位电路,R2、R4、Q1、K1、C3、D1为功放系统控制电路，其中，如果有人按下通话按键S2，单片机数据指令将发给GTM900-C通信模块，GGTM900-C通信模块再通过天线与手机建立通信，而相应的此时P2.4发出控制信号，使功放系统工作，建立实时通话。反之如没有人按下通话按键则P2.4不输出电平，功放系统不工作，保证系统的低功耗。

图5所示电路还有一个功能：GTM900-C通信模块通信模块结合用户手机短信密令控制智能电子锁。该功能是采用AT指令符号以ASCII编码的形式传输，在程序设计时将GSM模块的短信工作模式设置为TEXT（只发数字和英文,本产品采用英文短信密令），手机编辑短信密令发至GTM900-C通信模块中的SIM卡号后，如果成功识别之后，将数据全部反发送，并且最后发送一个回车符合换行符的ASCII编码，即0DH和0AH，最后才执行该指令。而GTM900-C通信模块模块向SCT89C52传送识别的短消息的内容时，是将TEXT的数据转换成十六进制，从而又回到了ASCII码，再根据ASCII的包含信息使单片机执行相应的外围设备，即智能电子锁的开关状态。

图6所示：该系统为备用键盘密码锁，方案是在备用方案时。用户的声音因感冒、声带发生改变、语音将不被系统识别，或是因停电导致系统不工作等而进不了门时。即可采用备用的方案进行开锁。该电路同样用STC89C52单片机、带字库12864液晶屏，4X4矩阵键盘密码锁构成。在系统工作时，12864液晶显示屏显示输入密码，当输入的密码与程序设定好的初始密码（密码进入系统之后可改）一致时单片机将控制P1.0与P1.1口使电机转动开门，否则，液晶屏将提示输入密码错误，三次输入错误则系统自锁。

下面对本发明智能智能锁进行详细的原理说明：

1.固定人语音识别技术的概述:说话人辨识是指在通过对说话人的语音信号或者是语音系数进行分析处理，提取相应的说话人的语音特征或建立相应的存储模型，在识别时，通过与外部采集到的语音特征与存储模型进行比较，再确认说话人的身份。在语音识别中最常用的特征参数是声道的LPCC(linear prediction cepstrum coefficient)和基于听觉特性的 MFCC(mel frequency cepstral coefficients)参数。这两种参数的提取都必须经过过预处理、断点检测得到有效语音段的起始点和结束点的帧数。本智能锁用到的是LPCC提取特征参数，虽然实际比较中，采用MFCC参数比采用LPCC参数有更好的识别效果。但SPCE061A平台上做实时处理时，与LPCC系统相比时，MFCC系数计算有两个缺点：一是计算时间长；二是精度难以保证。由于本系统采用了基于语音周期和线性预测倒谱系数（LPCC）作为说话人识别的特征参数。可很好的要保证系统识别的实时性，牺牲参数精度。而LPCC参数的计算有递推公式，速度和精度都可以保证，识别效果时也满足设计要求。

在本系统中识别固定人语音技术是整个核心技术，所以对语音特征参数进行优化处理对整个设计来说是十分重要的。语音识别处理设计方案见图3。本发明，在系统训练阶段采取的语音提示是用PC自带录音机录制其语音信息为：8kHZ，16位，单声道，16KB/秒，并将录制好的.wav语音文件，添加到北阳压缩软件CmpTool将语音文件压缩成SACM-S480可编译文件，最后添加到unSP IDE编译环境之中，作为对MIC（咪头）采集到的语音特征参数进行分类并跳转到相应的识别语音处理中。

其中在语音识别系统中，本发明通过对三条语音控制命令演示远近固定人语音识别，其中第一条语音为提示音。另外三条输入触发名称为默认命令，当在语音识别系统复位时即装载语音控制命令成功完毕之后，系统自动切换到开始辨识用户固定人的语音模式，当MIC（咪头）采集到相应的语音特征信息并成功匹配时，控制开锁的状态。

具体实施方案如下：

在整个语音识别系统中，在装载控制命令语音特征参数提取与语音特征采集进行匹配时，特别需要注意的是外部的干扰杂音，虽然在MIC采集之后经过单片机数字滤波，但环境噪音太大时系统同时也将采集到的外部杂音特征参数也参与特征模型存储，在识别的时系统将无法识别，因此在训练时，可在一个相对安静的环境进行录制，确保得到的控制命令特征参数的最优化。

2.在选用GSM系统时，必须保证GSM系统具有防盗能力佳、稳定性强，语音编码优、通话音质清楚等优点，在外界干扰情况下抑制信号干扰能力强等关键问题。

针对以上的问题，本发明智能锁采用了华为公司的GTM900-C通信模块。

华为GTM900C是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM/GPRS模块，是GTM900B的升级模块。内嵌TCP/IP协议模块，使用简单，易于集成,GTM900C软件、硬件兼容GTM900B、TC35i、MC39i，使用TC35i或MC39i的用户不用作任何更改就可以使用，降低成本，大大的缩短了开发时间，该产品的主要指标：

下面就本发明涉及到的华为GT900-C相关功能进行详细的说明：

本发明使用到华为GTM900-C通信模块主要有两个方案，方案一，由手机（不分品牌与型号，可通话即可）、GTM900-C通信模块、SPCE61A单片机等组成通过远程识别固定人电话语音控制智能锁开关状态。方案二，由手机（不分品牌与型号，可通话即可），GTM900-C通信模块、STC89C52单片机等组成通过短信密令识别控制智能锁开关状态。电路设计如图5所示。

方案一：远程识别固定人语音控制智能锁。

实施例过程：方案一，分两步实施。

第一，远程固定人语音采集。当用户按下智能锁按键即图5中的S2，该按键是GTM900-C通信模块卡槽中的SIM卡拨号键，并直接拨到用户手机，此时单片机STC89C52控制IO口P2.4发出指令打开功放。

第二，当用户接到GTM900-C通信模块的电话，选择接听之后，SPCE61A单片机将触发名称中的第一条“主人请输入第一条控制命令”语音通过扬声器（凌阳单片机第21脚，外接扬声器）传输给功放（功放的音频线直接连至GTM900-C通信模块音频接口），最后GTM900-C通信模块传给用户手机，此时用户便可根据凌阳SPCE61A的提示音来设置自己的开门语音如“将门打开”等，并通过GTM900-C通信模块传输给功放，SPCE061单片机的MIC进行远程控制命令语音特征参数采集，采集完毕之后，当SPEC061A单片机输出第二条触发名称时，用户采用同样的方法可设置第二条触发名称的固定人关门语音。两条远程固定人语音采集完毕之后，用户便可通过手机，固定电话等不受时间距离限制等因素进行远程固定人语音控制智能锁。

方案二：手机短信密令控制智能锁。

实施例过程：从华为GTM900-C通信模块的功能可了解到，该通信模块有：“GSM03.40短信业务”，本发明即采用GTM900-C通信模块的短信功能，通过用户手机编辑短信密令控制智能锁的开关状态。

因短信密令本身具有不受通讯线路以及地区的限制、保密性好、可靠性高、抗干扰能力强，灵活方便等特点，用户在使用过程中只需编辑短信内容XXXX（此“XXXX”是一个假设密令，在文章中起演示作用，非实际应用密令。本发明智能锁可为设定4—16位以内的短信密码）发送至GTM900-C通信模块卡槽中SIM卡号，单片机STC89C52识别到GTM900-C通信模块的密令与程序设置好的短信密令一致时则识别短信密令成功，单片机控制I/O 口P1.0、P1.1控制智能锁开关状态。

3.备用方案：键盘密码控制智能锁

电路如图6所示，该电路的电源是与图1的“正常工作模式“使用的电源隔离开来的，并且该电路采用备用电源，这样的好处是：用户的声音因感冒、声带发生改变、语音将不被语音识别系统识别，当用户手机丢失或是因停电导致系统不能正常工作控制不了智能锁时。即可通过打开备用电源开关，通过LCD12864液晶显示屏的界面提示，输入用户自己设定好的密码，进行开锁。在开门之后，LCD12864液晶显示屏会提示用户是否重新设置密码，当用户需要修改当前密码，只需通过“改密”按键进行修改。如果不需要30s之后系统自动跳转到LCD12864初始界面。

其中键盘标号“NC”按下 无任何效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统，其特征在于：其组成部分包括GSM接收系统（1）、语音识别系统（2）、备用键盘密码系统（3）；GSM接收系统（1）用于与移动手机通信，同时，GSM接收系统（1）与语音识别系统（2）实现数据通信，语音识别系统（2）以及备用键盘密码系统（3）与电子锁终端（4）连接并控制电子锁终端（4）；

GSM接收系统由STC89C52单片机（11）、GTM900-C通信模块（12）、功放系统控制电路（13）组成；

功放系统控制电路（13）由电阻R2、电阻R4、三极管Q1、继电器K1、电容C3、二极管D1构成；单片机P2.4脚输出低电平时，Q1饱和导通，其集电极与发射极电位几乎相等，5V电压加到继电器线包上，继电器K1的1脚与3脚导通，接至功放USB供电；

语音识别系统（2）包括凌阳SPCE061A16位单片机（21）及MIC采集电路（22）；

备用键盘密码系统（3）由STC89C52单片机（31）、带字库12864液晶屏（32）、4X4矩阵键盘密码锁（33）构成；

所述基于手机、语音、短信控制的智能电子锁系统包括如下两种模式：

模式一：进行远、近距离识别人的语音特征、短信秘令进行开锁；

模式二：通过按键密码锁来控制智能锁；

模式一分为两个步骤：

第一步，装载语音控制命令阶段，MIC（咪头）对装载控制语音命令时采集到的远近语音样本送入凌阳SPCE061A16位单片机进行端点分析和去噪处理，得到有效语音段的起始端点和末尾端点的特征帧数，并建立远近的语音特征参数存入一个语音特征模型库中待识别时自动提取；

第二步，语音控制命令识别阶段；在装载语音控制命令结束之后，系统开始启动识别程序，MIC（咪头）对采集到远近控制语音样本同样进行预处理分析和去噪处理，提取出远近语音的特征参数；并将MIC（咪头）采集到语音特征参数与装载语音时语音特征模型库进行特征参数提取比较，如果二者的语音特征信息达到了一定的匹配度，则MIC采集到的固定人语音参数成功被识别，并通过凌阳单片机的IOB14、IOB15口输出信号控制直流电机正反转动，从而来控制智能锁的开关状态，之后利用凌阳单片机引脚外接扬声器发出语音将智能锁的开关状态信息告知用户手机；

模式二用键盘密码锁进行开锁；该电路同样用STC89C52单片机、带字库12864液晶屏，4X4矩阵键盘密码锁构成；在系统工作时，12864液晶显示屏显示输入密码，当输入的密码与程序设定好的初始密码一致时单片机将控制P1.0与P1.1口使电机转动开门，否则，液晶屏将提示输入密码错误，三次输入错误则系统自锁；

其中，GSM接收系统主要功能是利用STC89C52单片机按键S2，将GTM900-C通信模块中的SIM卡号直接拨至用户人手机号码并建立实时通话，用户将自己的固定语音传输给GTM900-C通信模块的音频输出接口，凌阳SPCE061A16位单片机的MIC咪头此时采集语音信息进入装载语音控制命令阶段，之后在识别阶段用户便可用通过自己的语音控制智能锁的开关状态，开锁成功，凌阳SPCE061A16位单片机将通过喇叭发出语音告知主人智能锁的工作状态；

在功放系统中，如果没有进行通话，STC89C52单片机通过IO口P2.4发出指令控制功放的电源使其不工作，如果通话则发出指令打开功放电源使其工作，功放控制系统的目的在于降低整个系统的部分功耗；

功放控制系统电路中的继电器型号K1为JQC-3FU2，12VC，15A，125VC；其中所述智能锁使用的为功放为1W，按12V电压供电计算，额定电流为80mA，三极管Q1为PNP8550三极管，该管的电流放大倍数为300倍，故基极的电流输入约为0.27mA，STC89C52单片机的I/O端口的输出电压为5V，按PNP8550三极管的导通压降为0.7V计算，设定的基极电阻为5.1K；由于SCT单片机在上电的时候DDRX和PORX的值均被初始化为“0”也就是低电平，此时的I/O引脚呈高阻的状态，因此电阻R4是确保三极管的集电极电位在上电的时候电平为“0”，此时三极管的工作状态为截止状态，这样就确保了电路不会因其他原因出现误操作；

在功放系统工作时Q1的集电极的负载继电器吸合线圈在三极管的截止区时会产生一个很高的反峰电压，在吸合线圈的两端并接一个二极管D1,其用途是释放反峰电压，保护三极管和I/O口不会被反峰电压击穿，提高了智能锁的可靠性；

其中，如果有人按下通话按键S2，单片机数据指令将发给GTM900-C通信模块，GTM900-C通信模块再通过天线与手机建立通信，而相应的此时P2.4发出控制信号，使功放系统工作，建立实时通话；反之如没有人按下通话按键则P2.4不输出电平，功放系统不工作，保证系统的低功耗；

其中，GTM900-C通信模块结合用户手机短信密令控制智能电子锁；该功能是采用AT指令符号以ASCII编码的形式传输，在程序设计时将GSM模块的短信工作模式设置为TEXT，手机编辑短信密令发至GTM900-C通信模块中的SIM卡号后，如果成功识别之后，将数据全部反发送，并且最后发送一个回车符合换行符的ASCII编码，即0DH和0AH，最后才执行该指令；而GTM900-C通信模块向SCT89C52传送识别的短消息的内容时，是将TEXT的数据转换成十六进制，从而又回到了ASCII码，再根据ASCII的包含信息使单片机执行相应的外围设备，即智能电子锁的开关状态；

备用键盘密码锁是在用户的声音因感冒、声带发生改变、语音将不被系统识别，或是因停电导致系统不工作而进不了门时，即可采用备用的方案进行开锁。