【正文】 Message system can be more recording, each recording a certain duration。 The light switch is controlled by judging the signal which is received from infrared detection system。 it also has the corresponding buzzer alarm section. Key words: Single chip microputer。 Voice control。 Infrared detection.金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 1 1 緒 論 單片微機(jī)的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑，它讓 計(jì)算機(jī)從海量的數(shù)值計(jì)算進(jìn)入到智能化控制領(lǐng)域。由于單片機(jī)的控制功能強(qiáng)大、使用靈活、體積小、可靠性高、性價(jià)比高、用以產(chǎn)品化等特點(diǎn)，近年來在智能儀器儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)控制、分布式多機(jī)系統(tǒng)、家用電氣等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)各個(gè)行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著重要的推動(dòng)作用，對(duì)人們生活質(zhì)量的提高產(chǎn)生了深刻的影響。 傳統(tǒng)的門鈴雖然可以滿足我們?cè)谏钌系幕拘枨?，但是也不可避免的存在一些局限性，比如主人外出，則很多信息不能被及時(shí)傳達(dá)；且夜晚若有人到訪沒法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)亮燈照明；而且萬一有人有一些不良居心長(zhǎng)時(shí)間逗留 都會(huì)造成安全隱患，本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)這些缺點(diǎn)進(jìn)行改良。 本系統(tǒng)主要有語音提示、錄放音模塊、紅外探測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)照明、蜂鳴器報(bào)警等功能，其中本設(shè)計(jì)的中心系統(tǒng)是由單片機(jī) AT89C51 完成的。 課題研究的目的和意義 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓阶非笞约旱纳罹幼≠|(zhì)量，也對(duì)自己居住環(huán)境的安全性要求越來越高。 而人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求必然要導(dǎo)致市場(chǎng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化和人性化。而該次課程設(shè)計(jì)由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)多功能門鈴，可方便的實(shí)現(xiàn)錄音功能，一旦住戶不在家，有些消息依然可以傳達(dá)；且具有報(bào)警功能，能發(fā)出報(bào)警聲；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)亮燈功 能，方便來訪者照明且節(jié)約能源。在城市居民的日常生活中，防盜門上的門鈴用的比較頻繁，但是這種門鈴不具備留言功能，這給用戶的日常生活帶來了諸多不便。例如物業(yè)有什么信息想向業(yè)主傳達(dá)，而業(yè)主恰巧不在家，有時(shí)信息就會(huì)被耽誤。而且該門鈴具備報(bào)警功能，這樣一旦有些有不軌企圖的人在門口長(zhǎng)期逗留，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警，大大加強(qiáng)了安全性。該門鈴很適合別墅式住宅防盜門安裝使用，同時(shí)也適合普通市民入戶防盜門安裝使用。 本次課題的主要研究目的和意義即是如何給該門鈴的使用者帶來一些更為便利和安全的生活。像我們知道的那樣，有些時(shí)候有些訪客有一 些很重要的信息要傳達(dá)給住戶，而當(dāng)住戶不在家的時(shí)候，無疑產(chǎn)生了很大的不方便；同時(shí)，當(dāng)有些人不懷好意地在門口徘徊時(shí)候會(huì)進(jìn)行報(bào)警，這樣將大大加強(qiáng)住戶的安全；并且也能實(shí)現(xiàn)有人自動(dòng)亮燈，方便了訪客。它主要實(shí)現(xiàn)語音提示功能，留言功能和安全警報(bào)功能。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 第二章 單片機(jī)門鈴系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 2 2 單片機(jī)門鈴系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 技術(shù)指標(biāo) 多功能門鈴系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有按鍵按下，播放門鈴聲，根據(jù)門磁開關(guān)的信息來判斷是否有人開門，如果沒有人在家，進(jìn)行留言提示，有留言按鍵按下，進(jìn)行留言，可進(jìn)行多段錄音，每段錄音有一定持續(xù)時(shí)間。通過對(duì)紅外探測(cè)系統(tǒng)接收的信號(hào)進(jìn)行判斷，進(jìn)行對(duì) 電燈開關(guān)的控制，并有相應(yīng)蜂鳴器報(bào)警部分。 設(shè)計(jì)方案 在本設(shè)計(jì)中，將分為硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分。 硬件電路由語音控制模塊、紅外探測(cè)模塊、鍵盤輸入模塊、開燈模塊和報(bào)警模塊等部分組成。以單片機(jī) AT89C51 為核心，通過鍵盤輸入指令，再由單片機(jī)控制語音芯片模塊、開燈模塊和報(bào)警模塊，輸出不同的響應(yīng)效果。 軟件利用 C語言編程來實(shí)現(xiàn)。其中包括鍵盤的判斷、鍵盤的響應(yīng)（門鈴聲與留言提示程序、分段錄音程序、主人放音程序）、報(bào)警和開燈程序的編寫。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 根據(jù)在上部分的分析，可以做出如下的設(shè)計(jì)原理圖，如 圖 21所示。 圖 21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)和設(shè)計(jì)流程 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)： PC 機(jī)， Keil 軟件和 Proteus 、 Protel 相關(guān)軟件。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程 （ 1）在 Proteus 中 Protel 中根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)電路。 （ 2）在 Keil 軟件有 C語言編寫調(diào)試程序。 （ 3）把程序加載到 Proteus 中進(jìn)行仿真。 （ 4）在 Protel 中做 PCB 設(shè)計(jì)。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件設(shè)計(jì) 3 3 硬件設(shè)計(jì) 主控模塊 AT89C51 芯片 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容 [1]。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉價(jià)的方法。 （ 1）主要參數(shù)說明： ◎與 MCS51 完全兼容； ◎是擁有 4K 字節(jié)的可編程閃爍存儲(chǔ)器； ◎其壽命可以實(shí)現(xiàn) 1000 寫 /擦循環(huán)； ◎數(shù)據(jù)保留時(shí)間可以達(dá)到 10 年； ◎全靜態(tài)工作時(shí)候的頻率為 0Hz 至 24Hz； ◎擁有三級(jí)程序存儲(chǔ) 器鎖定； ◎擁有 128*8 位的內(nèi)部 RAM； ◎可編程 I/O 線為 32； ◎擁有 2個(gè) 16位的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器； ◎中斷源有 5個(gè)； ◎具有可編程的串行通道； ◎具有低功耗的閑置和掉電模式； ◎片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 [2]； （ 2）其引腳圖如下圖 31 所示： （ 3）其引腳特性如下： ◎ VCC：供電電壓。 ◎ GND：接地。 ◎ P0 口： P0 口為雙向 I/O 口，具有 8位漏級(jí)開路，每一個(gè)引腳可以吸收 8TTL 門電流。 ◎ P1 口： P1 口是一個(gè) 8位雙向 I/O 口，功能是為內(nèi)部提供上拉電阻。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件設(shè)計(jì) 4 ◎ P2 口： P2 口是一個(gè) 8 位雙向 I/O 口，功能 室為內(nèi)部提供上拉電阻， P2 口緩沖器可接收，可以有 4 個(gè) TTL 門電流輸出，當(dāng) P2 口被寫入 1 的時(shí)候，它的管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 ◎ P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，且作為輸入。 ◎ RST：復(fù)位輸入。 ◎ ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 ◎ /PSEN：是外部程序存儲(chǔ)器的 選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，該有效的 /PSEN 信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。 ◎ /EA/VPP：當(dāng) /EA 為低電平時(shí)，在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 ◎ XTAL2：來自反向振蕩器 [3]的輸出。 圖 31 AT89C51 引腳圖 晶振和復(fù)位電路 由 AT89C51 芯片的特性分 析可得如下關(guān)于晶振和復(fù)位電路以及單片機(jī)下載接口的電路圖，見下圖 32。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件設(shè)計(jì) 5 圖 32 晶振和復(fù)位電路電路圖 ISD1420 語音電路 ISD1420 語音芯片特性分析 ISD1420 為美國(guó) ISD 公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語音錄放電路，由振蕩器、語音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器 [4]組成。 一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容 就可以組成 一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)。錄音內(nèi)容 可被 存 進(jìn) 永久 的 存儲(chǔ)單元， 因此保存長(zhǎng)久，并可以 提供零功率信息存儲(chǔ)。 通過對(duì)其使用 ，語音和音 頻信號(hào) 可以實(shí)現(xiàn) 直接存儲(chǔ)， 用它 原本的模擬形式進(jìn)入 EEPROM 存儲(chǔ)器 。它不僅在 語音質(zhì)量 上可以 優(yōu)勝，而且 可以實(shí)現(xiàn) 斷電語音保護(hù)。 （ 1）其特點(diǎn) [5]如下 ： ◎其 單片錄放系統(tǒng)使用 起來簡(jiǎn)單 方便 ，并且有最少的 外部元件 ； ◎可以重新實(shí)現(xiàn) 優(yōu)質(zhì) 的 原聲 并且 沒有背景噪音 ； ◎ 放音 既可以由 邊沿 觸發(fā)，又可以由 電平 實(shí)現(xiàn) 觸發(fā) ； ◎其本身可實(shí)現(xiàn) 無耗電信息存儲(chǔ) ,這樣就可以 省掉備用電池 ； ◎ 信息可 以被 保存 100 年 ,可反復(fù)錄放 10 萬次 ； ◎不需要使用 專用編程或 者 開發(fā)系統(tǒng) ； ◎其自身擁有比較強(qiáng)大的 的分段選址能力 ，最多能 處理 160 段信息 ； ◎ 具 有自動(dòng)節(jié)電模式 ； ◎錄音或者放音之 后 可以 立即進(jìn)入維持狀態(tài) ,僅需 電流 ； ◎可以用 單一 5伏電源供電 ； 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件設(shè)計(jì) 6 （ 2） ISD1420 語音芯片引腳如圖 33所示： 圖 33 ISD1420 語音芯片引腳 ISD1420 各管腳功能簡(jiǎn)述如下： ◎ A0～ A7：地址輸入端或控制命令輸入端；當(dāng) A A6同時(shí)為高電平時(shí)， A4A0 為控制命令，否則， A7A0為地址； ◎ VCCD：為數(shù)字電路電源； ◎ VCCA：為模擬電路電源，其電壓為 +5V ◎ VSSD：為數(shù)字信號(hào)地線； ◎ VSSA：為模擬信號(hào)地線； SP+， SP:是音 頻信號(hào)輸出端，與 816揚(yáng)聲器相連接； ◎ XCLK：為時(shí)鐘控制端； ◎ ANAIN：為模擬信號(hào)輸入端； ◎ ANAOUT：為模擬信號(hào)輸出端； ◎ AGC：為自動(dòng)增益控制，調(diào)整芯片內(nèi)部前置放大器增益，其功能是令錄入信號(hào)不失真； ◎ MIC：為話筒輸入端，通過駐極體話筒與電容藕合連接； ◎ MICREF：為話筒參考輸入端； ◎ PLAYE：為放音控制脈沖觸發(fā)端，在該端輸入由高電平向低電平跳變的下降沿時(shí)，芯片進(jìn)入放音周期； ◎ PLAYL：為放音控制電平觸發(fā)端，當(dāng)該端為高電平時(shí)，放音停止；當(dāng)該端為低電平時(shí) ，芯片進(jìn)入放音周期； ◎ REC：為錄音控制端，當(dāng)其為低電平時(shí)，芯片進(jìn)入錄音狀態(tài)，錄音期間該端必須一直保持低電平； ◎ RECLED：為錄音顯示端，該端接發(fā)光二極管，在錄音時(shí)作為錄音指示燈； 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件設(shè)計(jì) 7 ◎ NC：空腳 （ 3） ISD1420 語音芯片操作模式 ISD1420 語音芯片系列內(nèi)置了若了干操作模式，可用最少的外圍器件