【正文】 摘要 現(xiàn)今社會(huì)， 隨著 生活的進(jìn)步 電子 業(yè) 的 蓬勃 發(fā)展，單片機(jī) 應(yīng)用 已 經(jīng) 成為電子產(chǎn)品研制 以及 開發(fā)中首選的 微 控制器。隨著人們 的 生活水平 不斷 提高， 怎樣 實(shí)現(xiàn)家庭 的 防盜這一問題也 就 變的 尤為 突出， 采用 傳統(tǒng)的機(jī)械鎖 結(jié)構(gòu) 由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全性能 又 低， 已經(jīng) 無(wú)法滿足人們的 日常 需要。 本文從實(shí)用 、可靠 的角度出發(fā)，采用 宏晶科技 有限 公司的單片機(jī) STC89C52與 STC11L08XE 作為主控芯片 ，其中 STC11L08XE 單片機(jī)主要負(fù)責(zé)語(yǔ)音識(shí)別處理功能， STC89C52 單片機(jī)主要負(fù)責(zé)鍵盤、顯示及密碼處理等功能，最終控制門的打開或者關(guān)閉由 STC11L08XE 單片機(jī)最終輸出。通過這兩款的單片機(jī)結(jié)合外圍的鍵盤輸入 、報(bào)警 、顯示 等電路， 本文的單片機(jī)程序都 用 C 語(yǔ)言編寫 ，硬件電路設(shè)計(jì)使用 protel 99se 設(shè)計(jì) 。設(shè)計(jì)的語(yǔ)音 電子門鎖 可以多次 的 更改密碼 ，并且 具有報(bào)警功能。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該密碼鎖具有設(shè)計(jì)方法合理， 安全可靠 ，成本低，實(shí)用等特點(diǎn)，符合住宅、辦公室用鎖要求，具有推廣價(jià)值。 關(guān)鍵詞 :密碼鎖 語(yǔ)音識(shí)別 單片機(jī) 報(bào)警 1 引言 語(yǔ)音 電子門 鎖簡(jiǎn)介 語(yǔ)音 電子密碼鎖是一種 可以 通過密碼輸入 或者語(yǔ)音識(shí)別 來(lái)控制 外 擴(kuò)電路工作 ，從而控制 門鎖 機(jī)械開關(guān)的 打開、 閉合，完成開鎖 或者 閉鎖任務(wù)的電子 設(shè)備?，F(xiàn)在應(yīng)用 比 較 多 的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來(lái)實(shí)現(xiàn) 即單片機(jī)控制外圍電路的語(yǔ)音電子密碼鎖。其 安全性 及可靠性 已大大超過了 普通的 機(jī)械鎖。其特點(diǎn)如下： 1) 保密性好， 可靠性高 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 機(jī)械 鎖。隨機(jī)開鎖成功 的幾率 幾乎 不可能 。 2) 密碼 隨意 可變，用戶可以隨時(shí) 根據(jù)需要 更改密碼，防止 固定密碼被盜，同時(shí)也可以避免因?yàn)?人員的更替 等原因 而使鎖的 保密功能 下降。 3) 錯(cuò)誤密碼 輸入保護(hù) 功能 ， 如果 輸入 的 密碼錯(cuò)誤 超過三次時(shí) 時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。 4) 無(wú)活動(dòng) 機(jī)械 零件，不會(huì) 有 磨損， 這樣使用的 壽命 就變長(zhǎng)了 。 5) 使用 的 靈活性好，不像機(jī)械鎖 那樣需要 必須佩帶鑰匙才 可以 開鎖。 6) 語(yǔ)音 電子密碼鎖操作 非常簡(jiǎn)單 ，一 用 即會(huì)。 語(yǔ)音電子門 鎖的發(fā)展趨勢(shì) 在日常 的 生活 與 工作 當(dāng) 中，住宅、公司、單位等的安全防范以及單位的文件檔案和 財(cái)務(wù)報(bào)表 等 一些 涉密 資料的保存 大 多 是 以加鎖的 方式 來(lái)解決。目前 來(lái)看，門鎖主要 還是 用 的 彈子鎖， 這種方式的鎖 的 鑰匙 很 容易丟失；保險(xiǎn)箱 一般 主要用的是 機(jī)械密碼鎖， 這種的 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造 的 精度要求 很 高，成本 也就很 高，并 且 容易 出現(xiàn)故障， 人們常 常 需 要隨身 攜帶多把鑰匙， 這樣 使用 起來(lái) 極不方便 。如果 鑰匙丟失 了那么 安全性 就會(huì) 大打折扣。針對(duì)這些 不同類型的 鎖具 的缺點(diǎn)本設(shè)計(jì) 用密碼 或者語(yǔ)音口令的方式 代替 傳統(tǒng)的 鑰匙鎖 。它的出現(xiàn)給 人們的生活 提供了極大 的方便，有 非常 廣闊的市場(chǎng)前景。由于電子器件 的限制 ，以前開發(fā)的 一些 電子密碼 門 鎖，其種類不多 而且 保密性 又 差，最基本的就是只依靠最簡(jiǎn)單的模擬電子開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，制作簡(jiǎn)單但很不安全，其 硬件 電路結(jié)構(gòu) 繁雜，分立元件較 多，也有 一些是 使用早的 2051 系列 的 單片機(jī)來(lái) 做 的， 這種的也是 密碼 相對(duì) 簡(jiǎn)單， 很容 易 被 破解。隨著 各種鎖的出現(xiàn) ，功能 上 日 益強(qiáng)大，使用 方面 更加 簡(jiǎn)便 ，安全性 更強(qiáng)，從 以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的 語(yǔ)音和電子密碼雙重的門鎖 ，實(shí)現(xiàn)了 真正 的電子加密，用戶只有 通過 密碼 或者是語(yǔ)音密鑰才能打開鎖具 ， 如果用其他的辦法 是 不能 打開鎖的 。 針對(duì) 方便 、 安全 等方面的需要許多 的 電子 類型 密碼鎖已 經(jīng) 相繼問世。但 是 這類產(chǎn)品 一般都是 針對(duì)特定 的 有效卡、指紋或 者是 聲音 等 有效， 并 且不能實(shí)現(xiàn) 通過遠(yuǎn)程 來(lái) 控制，只能適用 在 保密要求高 而 且 只 供個(gè)人使用的箱 子 、 衣柜 、房間等 方面 。由于 字符 、 數(shù)字 、人體生物特征 、圖形圖像和時(shí)間等要素 都 可 以成為鑰匙的信息， 那么將 這些信息 組合使用 就 能夠使電子鎖 具有高度的安全保密 性， 比 如防范 嚴(yán)密 的金庫(kù)，需要使用 各種 復(fù)合信息密碼的電子鎖，這樣對(duì)盜賊 來(lái)說(shuō) 是“道高一尺、魔高一丈”。 這些 組合信息 的 使用 使電子鎖 得到 無(wú)窮 的 擴(kuò)展， 也能讓 產(chǎn)品多樣化，對(duì) 于 用戶 來(lái)說(shuō) 是“千挑百選、自得其所”。 由此 可以看出組合使用 各種信 息是電子 鎖以后發(fā)展的 必然 趨勢(shì)。 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī) STC89C52 與 STC11L08XE 為主控芯片，結(jié)合 一些 外圍電路，組成 語(yǔ)音 電子 門 鎖，用戶 如果 想要打開 門 鎖，必 需要 先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將 門 鎖打開， 或者通過二級(jí)語(yǔ)音口令識(shí)別開門。如果 密碼輸入錯(cuò)誤 蜂鳴器會(huì) 有提示，為了提高 實(shí)際 安全性， 設(shè)計(jì) 當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤 超過 三次 后 將報(bào)警 并且封鎖鍵盤 。密碼可以由用戶 登陸后由 自己 隨意 修改設(shè)定， 設(shè)定密碼長(zhǎng)度為 4位。修改密碼只有門 鎖打開后才能修改密碼。修改密碼 時(shí)要前后兩次輸入的新密碼一致才能修改成功 ， 修改成功后會(huì)有指示燈提示。語(yǔ)音識(shí)別開門時(shí)要首先說(shuō)出一級(jí)加密的口令，其次再說(shuō)出二級(jí)加密口令才能將門打開。 設(shè)計(jì)方案的 設(shè)計(jì) 由于 現(xiàn)在市面上的 單片機(jī)種類 很 多， 每種單片機(jī)都具有一定的優(yōu)缺點(diǎn) ，因此在選用時(shí) 做了很 多比較， 最后比較 合理 的 選擇 了 STC 單片機(jī)，以期獲得最高 的性價(jià)比 。 通常情況來(lái) 說(shuō)在選取單片機(jī)時(shí) 要 從 以下 幾個(gè)方面考慮： 存儲(chǔ)器、 性能、運(yùn)行速度、 定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 I/O 口、 模擬電路功能、 串行接口、 功耗、 工作電壓、抗干擾性、 封裝形式、保密性 等， 除了以上 方面 還有一些最基本 參數(shù) 比如：中斷源的 優(yōu)先級(jí)和 數(shù)量、 有沒有低電壓檢測(cè)功能、 工作溫度范圍 、有無(wú)上電復(fù)位功能 、單片機(jī)內(nèi)有無(wú)時(shí)鐘振蕩器等。在開發(fā)過程中 項(xiàng)目的開發(fā) 還受到：編程器、 開發(fā)工 具、開發(fā)人員的適應(yīng)性、 開發(fā)成本、技術(shù) 服務(wù)和 支持等等因素?；谝陨?一些 因素本設(shè)計(jì)選用單片機(jī) STC89C52 與 STC11L08XE 兩個(gè)單片機(jī)作為主控單片機(jī)。其中STC89C52 單片機(jī)主要負(fù)責(zé)的功能是四位數(shù)碼管的顯示、按鍵設(shè)置密碼、蜂鳴器報(bào)警。一些操作時(shí)的指示狀態(tài)等；單片機(jī) STC11L08XE 主要負(fù)責(zé)語(yǔ)音部分識(shí)別，及門鎖控制的輸出。本設(shè)計(jì)之所以選擇用兩個(gè)芯片是因?yàn)槿绻靡粋€(gè)芯片來(lái)完成，就需要用一個(gè)比較高端的芯片，而且管腳資源要足夠多， Flash 等要足夠大，這樣處理起來(lái)才更容易，但是如果選擇了這種芯片成本就會(huì)提高很多。而向本設(shè)計(jì)這樣采用兩個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)來(lái)做就既能照顧到成本，又能保證硬件資源夠用。性價(jià)比還是很高的。 當(dāng)用戶開鎖時(shí)，先按鍵盤 的開鎖 鍵 ， 之后 再 按鍵盤的 確定鍵來(lái)調(diào)整要設(shè) 置密碼的位，再通過增加鍵或者減小鍵來(lái)調(diào)整密碼，當(dāng)調(diào)整好后按下確定鍵，繼續(xù)調(diào)整下一位，直到四位密碼都輸入完，按確定鍵瑞出鍵盤輸入程序。如果密碼輸入正確則開鎖，不正確 蜂鳴器會(huì)發(fā)出短暫的一生響動(dòng)要 重新輸入密碼， 如果連續(xù)輸入三次密碼錯(cuò)誤那么就會(huì) 發(fā)出報(bào)警 。如果 用戶需要修改密碼時(shí)，需要在輸入密碼正確后，繼續(xù)輸入兩次新密碼，只有這兩次新密碼一致時(shí)， 新密碼 才 修改成功。 密碼修改成功時(shí)會(huì)有綠色的 LED 指示。 2 單片機(jī)介紹 STC89C52 STC89C52RC 這個(gè) 單片機(jī)是宏晶科技 公司 推 出的新一代 的 低功耗 、 高速 并且有很 強(qiáng)抗干擾 的能力 ， 它的 指令代碼兼容傳統(tǒng) 的老 8051 單片機(jī)，可以 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 或者是 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期 的 任意選擇。 單片機(jī) STC89C52 的主要特性 1. 這是一款 增強(qiáng)型 的 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 或者是 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇， 其 指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)的指令代碼。 2. 這種單片機(jī)的 工作電壓 范圍 ： ～ （ 5V 單片機(jī)） 或者 ～ （ 3V 單片機(jī)） 。 3. 它的 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相對(duì)于 普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際 上其 工作頻率可達(dá) 48MHz。 4. 用戶 的 應(yīng)用程序 存儲(chǔ) 空間為 8K 字節(jié) （ Flash）。 片上集成 了 512 字節(jié) 數(shù)據(jù)存數(shù)區(qū)（ RAM）。 6. 通用 I/O 口 有 32 個(gè) ， 復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉 的 ，P0 口是漏極開路輸出 口 ， 當(dāng)在作為總線擴(kuò)展用時(shí)是 不用加上拉電阻 的 ， 當(dāng) 作為I/O 口用時(shí)，需加 若 上拉電阻。 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程）， 不需要 專用 的 編程器 和 專用仿真器， 就可以 通過串口（ RxD/,TxD/） 將用戶程序 直接下載 到單片機(jī)里，數(shù)秒即可完成一片數(shù)據(jù)的寫 入操作。 8. 新增了 EEPROM 功能 。 9. 具有看門狗功能 。 共 有 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、 T T2 定時(shí)器。 4 路外部中斷， 包括 低電平觸發(fā)電路 或 下降沿中斷， Power Down 模式可以 由外部 的 中斷低電平 方式 觸發(fā) 進(jìn)行 中斷喚醒 。 12. 片上有 通用 的 異步 通信串行 口（ UART）， 它 還可 以 用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART 工作。 13. 單片機(jī)的 工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃（商業(yè)級(jí)） STC89C52RC 單片機(jī)的工作模式模式 A,可 以 由外部 的 中斷 來(lái) 喚醒，中斷 執(zhí)行并 且 返回后，繼續(xù)執(zhí)行原 來(lái)的 用戶 程序 。 ： 此種模式的 典型功耗 2mA 。 ： 此種模式的 典型功耗 4mA～ 7mA 。 以 通過 外部中斷 來(lái) 喚醒， 這 適用 氣表 、 水表 等 一些 電池供電 的設(shè)備 及 一些 便攜 的 設(shè)備 。 STC89C52RC 單片機(jī) 引腳功能說(shuō)明 。引腳圖如圖 21所示。 圖 21 STC89C52RC 引腳圖 VCC（ 40 引腳）： 接 電源電壓 。 VSS（ 20 引腳）：接地 。 P0 端口（ ～ 對(duì)應(yīng) 39～ 32 引腳） 。 P0 端 口是一個(gè)漏極開路的 8 位雙向 的 I/O 口。 當(dāng) 作為輸出端口 用時(shí)，每個(gè)引腳可以 驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 的負(fù)載；當(dāng)對(duì) P0 端口寫入“ 1”時(shí)， 它又 可以作為高阻 抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器時(shí) ， P0 端 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)， P0端 口內(nèi)部 的若 上拉電阻有效。 當(dāng) 在 Flash ROM 編程時(shí)， 由 P0端口接收指令字節(jié)；在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。 在 驗(yàn)證時(shí)，要求 要 外接上拉電阻。 P1 端口（ ～ 對(duì)應(yīng)于 1～ 8 引腳）。 P1端 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位 的 雙向 I/O 端 口。 P1 的輸出緩沖器可 以 驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 的 輸入。 當(dāng) 對(duì)端 口寫入 1 時(shí)，內(nèi)部的上拉電阻 會(huì)把端口拉到高電平，這時(shí)端口可以當(dāng)做輸出使用 。當(dāng) P1 端口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)?內(nèi)部 有 上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。 P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳）： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 P2 端口 作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。 P3端口（ ～ 對(duì)應(yīng)于 10～ 17 引腳） 。 P3 端口 是一個(gè)帶 有 內(nèi)部上拉電阻的 8 位 的 雙向 I/O 端口。 P3端口 的輸出緩沖器可 以 驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入 的信號(hào) 。 當(dāng) 對(duì)端口寫入 “ 1” 時(shí)， 它 內(nèi)部的上拉電阻 會(huì)把端口拉到高電平 ， 此 時(shí) P3 端口可用作輸出 口。 當(dāng) P3 端口 做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流（ IIL）。 當(dāng) 在對(duì) Flash ROM 編程或程序校驗(yàn)時(shí)， P3 端口 還接收一些控制信號(hào)。 P3口除作為一般 I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示： 引腳 號(hào) 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD(串行輸出口 ) 0INT (外部中斷 0) 1INT (外部中斷 1) T0(定時(shí)器