【正文】 des three parts: the overall plan, mechanical design, Speech Recognition software and control software design as well as control circuit design. This paper is mainly responsible for the part of circuit design which is the interface between the puter and the specific mechanical ponents. The author adopts a USB4761 control card in the Circuit design. It is a USB bus relay output and isolation of digital input and output module. In the circuit design, we use the functions of its relay switches and data acquisition. The control card is the link between the puter and the circuit, that means by controlling the control card to control the circuit, finally to control mechanical ponents’movement .The circuit design has realized the function of the start of the crane, braking, speed control, positive and negative weights can be braked anywhere in the process of rising or falling ,the puter,linking to the control card acquiring signals from the limited switch installed on the lifting and the walking organization,judges whether the organization reaches the limit circuit also has achieved a variety of protection features,such as overload,shortcircuit protection, overcurrent protection,and so on. Key words: Crane。 control card。語音識別技術就是讓機器通過識別和理解過程把語音信號轉變?yōu)橄鄳奈谋净蛎畹募夹g。人們預計，未來 10 年內，語音識別技術將進入工業(yè)、家電、通信、汽車電子、醫(yī)療、家庭服務、消費電子產品等各個領域。 很多專家都認為語音識別技術是 2020年至 2020年間信息技術領域十大重要的科技發(fā)展技術之一。 語音設別是一種賦能技術，現(xiàn)在很多的人機交互界面都可能通過補充語音識別功能而得到改善，此外還可以創(chuàng)造一批新的機器和新的信息服務行業(yè)進入人的生活。 計算機通信技術的發(fā)展，使互聯(lián)網在信息聚集和傳播方面成為很先進的社會基礎設施，由于使用手段的限制，還有的人或有些場合還無法廣泛普及使用。特別是無線信息傳播的普及使用幾乎達到了社會的所有階層，但電話網絡現(xiàn)在最主要的功能還是語音通訊。語音識別技術有助于改善這種情況，使得各個階層更多的人享受到更多的社會信息資源和現(xiàn)代化服務，提高整個社會的信息化程度。此外將語音識別與語言理解、文字翻譯、語音合成進行系統(tǒng)創(chuàng)新集成的語音同聲翻譯技術， 可以用于突破不同語種的人說話交流的語言壁壘。 在語音識別日趨完善的形勢之下，我們是否可以考慮將語音識別技術融入到工業(yè)生產之中，使得傳統(tǒng)的工業(yè)生產技術與其它學科現(xiàn)代化的新技術相結合，形成一種更為簡潔和方便的控制體系呢？是否通過人發(fā)出語音指令來控制機構相應的運動來代替以往傳統(tǒng)的人機交互界面呢？是否能通過人說話來控制機械來實現(xiàn)我們所期望的功能呢？ 國內外研究現(xiàn)狀 語音識別研究從二十世紀 50年代開始到現(xiàn)在已經歷半個多世紀的蓬勃發(fā)展，在這期間獲得了巨大的進展。在 60年代中，三個研究 項目的開展對其后 20 多年的語音識別研究和開發(fā)產生了重大影響。在能夠可靠檢測出語音事件的始末點的基礎上，發(fā)展了一套時間歸正的基本方法，顯著降低了識別匹配評分的變化程度。盡管動態(tài)時間彎折 (DTW)概念的實質和用于連接詞識別的算法雛形已經包含在 Vintsyuk 的工作中，但直到 80年代才在西方廣為人知 、 并發(fā)揚光大。 Reddy 的這項工作最終在 CMU（他在 60 年后期加入 CMU）培育出長期進行的并獲極大成功的語音識別研究計劃，在連續(xù)語音識別系統(tǒng)的研究方面至今仍然保持世界領先的水平。首先，在模式識別思想、動態(tài)規(guī)劃方法、線性預測思想等基礎研究的成功應用的支撐下，孤立詞發(fā)音和孤立語句發(fā)音的識別成為了可行的有用技術。他們在 20 多年中研究了三項不同的工作，其中之一就是簡單備忘錄的聽寫系統(tǒng) Tangorn。T Bell Lab 開展了一系列目的在于建立真正的非特定人語音識別系統(tǒng)的實驗。這些研究經過10 多年的精煉后，成為構建非特定人的模式聚類技術，現(xiàn)在已經得到充分理解并廣 泛應用。其目標是創(chuàng)建基于用 由單個詞的模式串接在一起進行匹配，并能識別由詞匯串接組成的流暢話語的可靠系統(tǒng)。這些 “ 優(yōu)化 ” 匹配處理的每一種方法都有它自己的實現(xiàn)優(yōu)點，并對相當多的任務進行過探索研究。雖然個別實驗室（主要是 IBM, Institute for Defense Analysis, Dragon Systems） 對 HMM 的方法論早已非常熟知和充分理解，但直到 80 年代中期在 HMM 的理論和方法廣泛發(fā)表以后，才使原本艱澀的 HMM 純數(shù)學模型工程化，從而為更多研究者了解和認識，并被世界上幾乎每一個從事語音識別的實驗室所采用。 DARPA 發(fā)起有關語音識別的巨大研究計劃的目的是，對于 1000 條詞匯的數(shù)據(jù)庫管理任務的連續(xù)語音達到高的詞匯識別精度。T Bell 年代，語音識別研究的重點轉向自然語言的識別處理，任務轉移到航空旅行信息的索取。 2020 年以來，人機語音交互成為研究的焦點。 我 國的 漢語 語音識別研究工作最早開始于中科院聲學所。在 80年代后期，主持研究了八五期間中科院人機語音對話研究項目。聲學所、自動化所、北大、清華等研究機構在中國的語音識別研究的方向和內容等方面起了積極的催化和引導作用。就我國 語音識別技術研究具有代表性的研究單位 便是 清華大學電子工程系與中科院自動化研究所模式識別國家重點實驗室 。 在電話與通信系統(tǒng)中，智能語音接口正在把電話機從一個單純的服務工具變成為一個服務的 “ 提供者 ” 和生活 “ 伙伴 ” ；使用電話與通信網絡，人們可以通過語音命令方便地從遠端的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中查詢與提取有關的信息；隨著計算機的小型化，鍵盤已經成為移動平臺的一個很大障礙，想象一下如果手機僅僅只有一個手表那么大，再用鍵盤進行撥號操作已經是不可能的。語音技術的應用已經成為一個具有競爭性的新興高技術產業(yè)。在鐵路貨場裝卸火車與汽車，在船廠里吊裝船段，在水電站大壩起吊閘門，在港口碼頭裝卸集裝箱，在工廠內部起吊和搬運笨重的成件物品，在建筑安裝工地進行施工作業(yè)，在貯木場堆積木材，在金屬垃圾處理廠等等，都需要龍門起重機的參與。使貨物水平方向移動的機構稱為龍門起重機的運行機構。 對于傳統(tǒng)的龍門起重機而言，其司機控制室位于龍門起重機之上，隨時都需作業(yè)者在高空中進行起重機的控制操作。此外傳統(tǒng)的龍門起重機一般都采用手動控制的方法來控制起重機的運行和貨物的裝卸。這都需要人親自的去接觸，有發(fā)生觸電危險的安全隱患。因此在起重機作業(yè)中幾乎每年都有大大小小的事故發(fā)生。通過人發(fā)出聲音指令來控制龍門起重機在水平方向的運動和在豎直方向的運動，并包括貨物的裝卸是本設計所研究的主要內容。 本設計是設計出計算機與機械機構的接口電路，它是整個設計（包括機械部分 設計、語音識別軟件和控制軟件的設計、電路部分設計）的一部分。 第二章 系統(tǒng)總體方案設計 系統(tǒng)設計思路 該語音控制系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能是從軟件的語音識別到相關的電路控制最后再到具體的機構的運動。識別的正確與否，將直接決定電路控制部分的電路輸出，識別率的高低，將直接的影響該語音控制系統(tǒng)的工作效率。 第二，在完成了從人發(fā)出語音指令到識別軟件正確的識別之后，就涉及到了從個人電腦到具體機械構件的接口問題 —— 電路控制部分設計。要實現(xiàn)機構的運動就必須注意以下幾點： （ 1）選擇一個既能連接個人電腦又能承受高壓的控制裝置； （ 2）所選擇的裝置必須有低壓和高壓的隔離保護裝置； （ 3）必須具有中斷處理能力 ； （ 4）要完成許多機械機構的運動，那么該裝置還必須具有多路輸出通道； （ 5）為了便于語音控制軟件功能的擴展，所選擇的裝置最好還應該具有多路數(shù)字輸入量的通道。首先，對于龍門起重機這種大、中容量的電動機，因啟動電流較大，過大的啟動電流引起電源電壓波動，影響其它設備的正常運轉，所以一般不能采用直接啟動；其次，三相異步電動機電源切斷后，由于慣性的原因，總要經過一段時間，才可以完全停止旋轉。從提高生產效率、生產安全以及準確定位等方面考慮，都要求電動機迅速停車，因此需要對電動機進行制動控制；再次，行走機構（大車、小車 ） 希望有兩個速度，這要求電路設計中應具有調速功能；最后，要保證起升機構能準確地停留在空間任意位置；此外，在整個電路 設計中，應具有各種電路保護功能，例如過載保護、短路保護、過流保護等等。在機械系統(tǒng)的設計方面我們應該注意以下幾點： 所設計的機械 構件必須能體現(xiàn)現(xiàn)代化語音識別技術與現(xiàn)代生活和工作之間很好的融合性； 所設計的機械部分最好是在工程之中應該比較廣泛的機器； 進行機械部分設計的時候必須按照工程上的設計標準進行設計，以此來體現(xiàn)現(xiàn)代化語音識別技術在工程控制之中的實用性。 總體方案設計方框圖 圖 22 總體方案設計方框圖 如圖 22所示，總體方案 設計方框圖。 同時，在起重機小車行走機構和起升機構上安置行程開關，行程開關用于檢測機構是否運動到極限位置。此時，行程開關與 USb4761 控制卡數(shù)據(jù)采集端口相連，控制卡采集控制卡 的信號，并反饋到計算機，計算機通過程序處理，反饋給語音控制人員。目前主流的語音識別技術是基于統(tǒng)計模式識別的基本理論。 （ 2）聲學模型與模式匹配（識別算法）：聲學模型是識別系統(tǒng)的底層模型，并且是語音識別系統(tǒng)中最關鍵的一部分。在識別時將未知的語音特征同聲學模型（模式）進行匹配與比較，計算未知語音的特征矢量序列和每個發(fā)音模板之間的距離。聲學模型單元大小（字發(fā)音模型、半音節(jié)模型或音素模型）對語音訓練數(shù)據(jù)量大小、系統(tǒng)識別率，以及靈活性有較大的影響。明白語言的意義以便做出相應的反應。語義理解作為一個相對獨立研究領域，是以語言作為理解的對象，也有很多方法和成果。作為一個完整的語音應用系統(tǒng)。 對于普通的個人電腦而言，操作系統(tǒng)中將有微軟所推出的語音訓練向導，而后面推出的 Vista 系統(tǒng)其自身所帶有語音辨認及語音朗讀的功能，我們可以通過對操作系統(tǒng)之中的語音識別方面的功能進行深入的了解，借鑒其采用的語法腳本的方法 來確定，我們的語音識別軟件采用面向對象的語言 Microsoft Visual BASIC 和腳本語法文件等等來開發(fā)語音識別軟件。我們選擇采用 USB4761 控制卡。它提供 8路帶 2， 500VDC 隔離保護的隔離數(shù)字量輸入，用于在噪聲環(huán)境下接受數(shù)字量輸入；以及提供 8路繼電器輸出，用于開 /關控制設備或小型電力開關。 USB4761 帶有 8 個光隔離數(shù)字量輸入通道，非常適合噪聲環(huán)境下或有漂移電壓情況下的數(shù)字量輸入。 這樣我們可以 使用 公司 為 我們 提供的 “DLL” 動態(tài)連接庫函數(shù)， 這使得我們在采用Microsoft Visual BASIC 進行編程的難度也有所降低。 機械部分設計，我們要將現(xiàn)代化的語音識別技術融入到工程應用之中，實現(xiàn)語音控制技術從實驗室到具體工程應用的跨越。在鐵路貨運裝卸、船泊長船段的吊裝、工廠內部貨物的搬運、港口碼頭裝卸集裝箱等等，都需要龍門起重機的參與。 第三章 龍門起重機的電路圖的設計 電路部分方案設計方框圖 圖 31電路部分方案設計方框圖 如圖 31 所示，電路部分方案設計方框圖。 同時，輸出機械裝置上安裝行程開關，行程開關用于檢測機構是否運動到極限位置，行程開關與控制卡的數(shù)據(jù)采集端相連。 起重機電氣概述 [6] 龍門起重機機構負載特點 起升機構屬于恒轉矩位能負載（對某一載荷下的負載，轉矩不隨轉速變化，但在不同負載下的轉矩是不同的）。其負載圖如