【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 極 立 即 導(dǎo) 通 ， 此時(shí) 輸出端 電 壓 降 為 0V； 當(dāng) 沒(méi) 有 鈴 流 信 號(hào) 時(shí) ， 光電 耦合 器 內(nèi) 部 的 光 敏 三 極 管 不 導(dǎo) 通 ， 輸出端 電 壓 為 高 電 平 VDDH。 在 交 流電 的 兩 個(gè) 半周 中，其 中 有 一個(gè) 半周 經(jīng)過(guò) 光電耦合器內(nèi)的發(fā)光 二 極 管 導(dǎo) 通 ， 另 一個(gè) 半周 通 過(guò) 二極管 D9（ IN4148） 導(dǎo) 通 。 由 此可 見(jiàn) ， 輸出端 的 脈沖 是 隨著 鈴 流 信 號(hào) 的出 現(xiàn)而 出 現(xiàn) 的， 因此 只要 檢 測(cè) 到 輸出端 有 低 電 平脈沖 出 現(xiàn) ， 就 說(shuō)明 線(xiàn) 路 上 有 鈴 流 信 號(hào) 了 ， 而且 輸出端 在單 位時(shí) 間 內(nèi) 出 現(xiàn) 的 脈沖 個(gè) 數(shù) 就 代表 了 振 鈴 時(shí) 間 的 長(zhǎng) 短 ， 因此 通 過(guò) 累 加 輸出端 的 脈沖 個(gè) 數(shù) 就可 以 判斷 出 振 鈴 時(shí) 間 的 長(zhǎng) 短 和 鈴 響次 數(shù) 的 多 少 。 由 光 耦 隔離的信號(hào)經(jīng) C43 和 R23 的 濾波整形后，會(huì)變成標(biāo)準(zhǔn)低電平和帶紋波高電 平的長(zhǎng)周期脈沖信號(hào)，但是輸出的波形不好，且為高的電平狀態(tài)還與各交換機(jī)相關(guān)，所以在后面加上了一 個(gè)三極管的反向器，作為整形，這樣就可以得到很完整的波形了 。此時(shí)， 只需將線(xiàn)路上的電壓與參考電壓進(jìn)行比較，檢測(cè) IOB5 就可以檢測(cè)出振鈴信號(hào)。振鈴檢測(cè)后，系統(tǒng)會(huì)給 IOB4 一個(gè) 高電平 信號(hào) 從而 實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī) ， 從而 線(xiàn)路 處于導(dǎo)通狀態(tài) [4， 7]。 回鈴音和忙音檢測(cè)電路 通話(huà)中一方掛機(jī)后，交換機(jī)會(huì)向另一方發(fā)送忙音信號(hào)。忙音信號(hào)是 177。 、450Hz177。 25Hz 斷續(xù)的蜂音。 回鈴音和忙音、線(xiàn)路錯(cuò)誤音等電話(huà)進(jìn)程音是載波為 450Hz 的信號(hào)，各種信號(hào)的不同只是調(diào)制的周期、占空比不同；所在這些信號(hào)的檢測(cè)主要是檢測(cè) 450Hz 信號(hào)的周期與占空比 。 由于外線(xiàn)中存在很多干擾，特別是市電的 50Hz 干擾等，對(duì)信號(hào)的檢測(cè)造成影響；所以在電路設(shè)計(jì)時(shí)，前端信號(hào)先經(jīng)過(guò)一個(gè)二階濾波放大器，然后再經(jīng)過(guò)一個(gè)鎖相環(huán)，最后輸出不同周期與占空比的調(diào)制波信號(hào)，這樣就可以用單片機(jī)的 IOB2 口來(lái)檢測(cè) [4， 7]。 回鈴音和忙音 檢測(cè)電路如圖 所示。 圖 回鈴音和忙音 檢測(cè)電路 音頻信號(hào)輸入輸出耦合 電路 報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生后，單片機(jī)控制 HT9200A自動(dòng)撥號(hào)給存儲(chǔ)在單片機(jī)中的電話(huà)號(hào)碼上， 并將預(yù)錄的語(yǔ)音加到電話(huà)線(xiàn)路上 發(fā)送 。 無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路 無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊采用的是凌陽(yáng)公司的傳感器模組，該模組作為紅外探測(cè)器可以用來(lái)探測(cè)障礙物并完成布防功能。傳感器模組結(jié)構(gòu) 框圖 如圖 所示 。 圖 傳感器模組結(jié)構(gòu)框圖 紅外接 收 頭的最低工作電壓是 3V，如果用紅外發(fā)射接受管檢測(cè)障礙物，檢測(cè)距離回隨著電壓的減小而縮短 [7]。 紅外發(fā)射電路 紅外發(fā)射電路由電阻 R三極管 Q電阻 R3與紅外發(fā)射二極管 D1構(gòu)成，如圖 所示 。 圖 紅外發(fā)射電路 電源指示燈模塊 電源濾波電路模塊 紅外發(fā)射接收電路模塊 紅外接收頭電路模塊 溫度 /光線(xiàn) 檢測(cè)電路模塊 J1 J2 模組接口 紅外接收電路 接收電路由紅外接收管和放大電路組成，如圖 示 。 Q4 接收到紅外信號(hào)后，經(jīng)過(guò)三極管 Q1 進(jìn)行第一級(jí)放大，放大后的信號(hào)送入三極管 Q3 進(jìn)行第二級(jí)放大，通過(guò)Rx 就可以得到放大后的紅外接收信號(hào)。 圖 紅外接收電路 接口電路 J3為紅外發(fā)射接收電路的發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)接口，可以用 10Pin排線(xiàn)直接 將傳感器模組的 J1接口 和 SPCE061A的 IO口 引出的 J3接口相 連接。 圖 傳感器模組與單片機(jī)的接口 電源電路 內(nèi)核 SPCE061A電壓要求為 ，而 I/O 端口的電壓可以選擇 也可以選擇 5V。所以，在電路板上具有兩種工作電壓： 5V 和 。對(duì)應(yīng)的引腳中 1 36 和 7必須為, 對(duì)于 I/O 端口的電壓 5 5 75 可以是 也可以是 5V。 外部電源供電方式可以選擇 以下三種： DC5V 電池供電 ： 可以用 3節(jié)電池來(lái)供電。 直流電壓直接通過(guò) SPY0029（相當(dāng)于一般 穩(wěn)壓器）穩(wěn)壓到 ，為整個(gè) 電路板 提供了 和 兩種電平的 電壓。 DC5V 穩(wěn)壓源供電 ： 可以直接外接 5V 的直流穩(wěn)壓源供電。 5V 電壓再通過(guò)SPY0029 穩(wěn)壓到 。 DC3V 供電 ： 可以提供直流 電壓為 電路 板進(jìn)行供電。此時(shí)整個(gè) 系統(tǒng)板 只有 電壓， I/O 端口電壓此時(shí)只有一種選擇 即 。 電源電路如圖 ， 由于 SPY0029 最大輸出電流為 50mA，外接一些模組時(shí) 需要 考慮負(fù)載是否合適。 圖 電源電路圖 PROBE 在線(xiàn)調(diào)試接口電路 圖 PROBE在線(xiàn)調(diào)試接口 圖 PROBE在線(xiàn)調(diào)試 的接口，該接口有 5針，其中兩個(gè)分別是地（ VSS）和 電源（ VDD。 此接口與 PROBE的 5針接口相連， PROBE的另一端接 PC機(jī) 25針并口。這樣，就不需要再用仿真器和編程器了，只要按圖 ，就可以通過(guò)它在 PC 機(jī)上調(diào)試程序、在線(xiàn)仿真、最后將程序下載到芯片中，完成程序的燒寫(xiě)。 繪制電路原理圖及 PCB 圖 電路原理圖的設(shè)計(jì) Protel 99SE 功能很強(qiáng)，將電路原理圖編輯、電路功能仿真測(cè)試、 印制電路板設(shè)計(jì)等功能融合在一起，實(shí)現(xiàn)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 [8， 9]。 利用 Protel 99SE 的 Schematic 99SE 原理圖編輯器來(lái)繪制智能密碼鎖系統(tǒng)的電路原理圖。 整個(gè)智能密碼鎖的 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體包括人機(jī)接口部分、語(yǔ)音識(shí)別部分、振鈴檢測(cè)電路，忙音檢測(cè)電路，模擬摘掛機(jī)電路， DTMF 發(fā)送電路 、語(yǔ)音遠(yuǎn)程報(bào)警以及單片機(jī)控制等電路。 PCB 圖的 設(shè)計(jì) 制作印制線(xiàn)路板是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一， 印制線(xiàn)路板在電子產(chǎn)品中通常有三種作用：作為電路中元件和器件的支撐件；提供電路元件與器件之間的電氣連接；通過(guò)標(biāo)記符號(hào)把 安裝在印制板上面的元件與器件標(biāo)注出來(lái)。這樣有助于元件與器件的插裝和電氣維修，同時(shí)大大減少接線(xiàn)數(shù)量的接線(xiàn)錯(cuò)誤。 PCB 設(shè)計(jì)是針對(duì)具體的電路設(shè)計(jì)生成一套供 PCB 加工的圖，一般設(shè)計(jì)流程如下： 準(zhǔn)備電路原理圖和網(wǎng)絡(luò)表 ：完成電路原理圖的繪制，生成網(wǎng)絡(luò)表。 規(guī)劃電路板：規(guī)劃采用板材的物理尺寸，各元件的封裝形式及其它安裝位置，采用雙層板。 設(shè)置參數(shù)：設(shè)置元件的布置參數(shù)、板層參數(shù)和布線(xiàn)參數(shù)。 裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝：網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖與印刷電路板之間的橋梁，只有將裝入網(wǎng)絡(luò)表后，才能完成電路板的自動(dòng)布線(xiàn)。 布局元件：采用手工布 局元件。 自動(dòng)布線(xiàn)：給布局好的元件布線(xiàn)。 手工修改：加寬電源線(xiàn)和地線(xiàn)。 輸出文件。 5 軟件部分 總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由單片機(jī) C 語(yǔ)言編寫(xiě)而成，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，總體分開(kāi)鎖和報(bào)警兩部分?；?16 位單片機(jī)智能密碼鎖的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的主要功能是：結(jié)合系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，開(kāi)鎖部分通過(guò)傳統(tǒng)按鍵密碼和語(yǔ)音識(shí)別密碼的雙密碼設(shè)置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖，根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)所處的狀態(tài)，調(diào)用不同的操作模塊，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。而執(zhí)行模塊主要有數(shù)字輸入模塊、確定鍵模塊、修改鍵模塊、顯示模塊等。報(bào)警部分通過(guò)傳感器檢測(cè)到是否主人 要進(jìn)入房間，將采集到的信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換 電路變成相應(yīng)的高低電平送入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)其送入的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，若等待 10S 后電路復(fù)位則表明進(jìn)入為主人，若沒(méi)有復(fù)位，單片機(jī)開(kāi)始執(zhí)行電話(huà)報(bào)警。本系統(tǒng)模塊包含：鍵盤(pán)開(kāi)鎖模塊、語(yǔ)音識(shí)別開(kāi)鎖模塊、傳感信號(hào)檢測(cè)模塊、電話(huà)信號(hào)檢測(cè)模塊、模擬摘掛機(jī)模塊、 DTMF 編碼發(fā)送模塊、發(fā)送語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)模塊等 [11， 12]。其中語(yǔ)音識(shí)別開(kāi)鎖模塊是 SPCE061A 嵌入的語(yǔ)音處理部分，其功能的實(shí)現(xiàn)可通過(guò)語(yǔ)音和鍵盤(pán)來(lái)響應(yīng)。開(kāi) 始是 否 鍵 盤(pán) 輸 入 密 碼 ？初 始 化鍵 盤(pán) 掃 描有 鍵 按 下數(shù) 字 鍵確 認(rèn) 鍵正 確密 碼 判 斷開(kāi) 鎖退 出YYYNNN錯(cuò) 誤 3 次延 時(shí) 1 0 S語(yǔ) 音 識(shí) 別 密碼檢 測(cè) 到 信 號(hào)語(yǔ) 音 信 號(hào) 檢測(cè)語(yǔ) 音 識(shí) 別語(yǔ) 音 訓(xùn) 練 錄入信 號(hào) 比 較聲 音 匹 配YNNYYNYNYN 圖 智能密碼開(kāi)鎖流程圖 報(bào)警部分電路流程圖 所示 流程圖說(shuō)明：當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位后，首先對(duì)其電路中所需要的資源進(jìn)行初始化。 判斷此時(shí)檢測(cè)電路中有沒(méi)有鍵按下，若有鍵按下，則判斷是何鍵按下。若開(kāi)始按下的鍵是錄音鍵時(shí)，則程序轉(zhuǎn)到語(yǔ)音訓(xùn)練程序，訓(xùn)練完后按下單片機(jī)復(fù)位鍵，程序從新開(kāi)始執(zhí)行；若復(fù)位鍵按下則程序重新開(kāi)始執(zhí)行，此鍵的主要功能是復(fù)位和抗干擾的作用；若沒(méi)有鍵按下時(shí)程序檢測(cè)送入的信號(hào)，進(jìn)行下一步的具體操作，依次實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的 正常工作。另外系統(tǒng)還預(yù)留了一部分按鍵為以后的功能擴(kuò)展所使用。 開(kāi) 始檢 測(cè) 到 紅 外中 斷延 時(shí) 10S是 否 復(fù) 位CPU模 擬 摘掛 機(jī)發(fā) 送 DTMF電話(huà) 號(hào) 碼鈴 流 檢 測(cè) 是 否 響 應(yīng) 中 斷延 時(shí) 10S模 擬 掛 機(jī)用 戶(hù) 摘 機(jī)結(jié) 束N初 始 化YYY 圖 報(bào)警程序流程圖 6 系統(tǒng)硬、軟件調(diào)試 硬件調(diào)試 根據(jù)設(shè)計(jì)的原理電路做好實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，便進(jìn)入硬件調(diào)試階段。調(diào)試工作的主要任務(wù)是排除樣機(jī)故障，其中包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性故障。 ：用萬(wàn)能表或邏輯測(cè)試筆逐步按照邏輯圖檢查機(jī)中各器件的電源及各 引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)是否有短路等故障。有時(shí)為保護(hù) 芯片，先對(duì)各管座的電位（或電源）進(jìn)行檢查，確定其無(wú)誤后再插入芯片檢查。 ： 把 樣機(jī) 與計(jì)算機(jī)通過(guò)在線(xiàn)仿真器 PROBE 連接上進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。這部分工作是一種經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的工作，一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)制作的樣機(jī)不可能一次性完好，總是需要調(diào)試的。通常的方法是，先編調(diào)試軟件，逐一檢查調(diào)試硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。 硬件、軟件仿真調(diào)試 經(jīng)過(guò)硬件、軟件單獨(dú)調(diào)試后，即可進(jìn)入硬件、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試。實(shí)驗(yàn)室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機(jī) 器，移至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)行和進(jìn)一步調(diào)試，并根據(jù)運(yùn)行及調(diào)試中的問(wèn)題反復(fù)進(jìn)行修改。 結(jié) 論 本課題在 傳統(tǒng)密碼鎖系統(tǒng) 中引入了語(yǔ)音 識(shí)別 技術(shù)， 電話(huà)遠(yuǎn)程報(bào)警技術(shù)，并且將紅外傳感器運(yùn)用其中 ，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)字密碼 與語(yǔ)音 密碼的 雙重密碼 保護(hù)，能夠?qū)Ψ欠ㄈ肭诌M(jìn)行 紅外 探測(cè)并報(bào)警， 為防止萬(wàn)一出現(xiàn)失盜情況，還利用電話(huà)線(xiàn)進(jìn)行遠(yuǎn)程 語(yǔ)音 報(bào)警，確定密碼鎖的高可靠性及安全性 ，整個(gè)設(shè)計(jì) 提高了電子密碼鎖 的智能化水平。課題所涉及的知識(shí)比較廣泛，用到的元器件比較多且復(fù)雜。控制部分采用 凌陽(yáng) 公司的SPCE061A芯片， SPCE061A擁有 靈 活的語(yǔ)音處理功能 ， 能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào) 。 運(yùn)用起來(lái)比較方便， 內(nèi)置 32K FLASH存儲(chǔ)空間足夠使用。語(yǔ)音芯片由SPCE061A自帶 ，配合錄音、放音電路，可以對(duì)模擬聲音信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和輸出，語(yǔ)音輸出時(shí) 采用 專(zhuān)門(mén)的音頻 功率 放大器 SPY0030對(duì) 輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行放大。電話(huà)遠(yuǎn)程報(bào)警部分 通過(guò)雙音多頻發(fā)生器 HT9200A將預(yù)先存儲(chǔ)的電話(huà)號(hào)碼，編碼、發(fā)送，然后通過(guò)鈴流檢測(cè)判斷對(duì)方是否應(yīng)答，再 將預(yù)錄的 語(yǔ)音信號(hào) 發(fā)送 。紅外傳感器 采用凌陽(yáng)公司的傳感器模塊， 能形成穩(wěn)定可靠的信號(hào)。本課題設(shè)計(jì)出的不是最完善的產(chǎn)品，例如 可以再加 遠(yuǎn)程控制家庭的布防情況 ，所以在設(shè)計(jì)中盡量預(yù)留一些資源，為以后的升級(jí)修改留下空間。 參 考 文 獻(xiàn) 1 楊漢華，凌福玲 . 一種新型的家用防盜報(bào)警系統(tǒng) ,2021(1):2428 2 蘇小會(huì)，徐淑萍，譚寶成 . 智能住宅報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 微計(jì)算機(jī)信息 , 2021(9):2324 3 羅亞非 . 凌陽(yáng) 16 位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ) . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 4 凌陽(yáng)科技編 . 凌陽(yáng) 16 位單片機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)例 . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2021 5 張成，蔣皓石，林嘉 宇 . 基于 16 位單片機(jī)的語(yǔ)音電子門(mén)鎖系統(tǒng) . 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 2021 （ 7）： 1821 6 雷旭，何萬(wàn)強(qiáng) . 新型家用防盜報(bào)警系統(tǒng) .現(xiàn)代電子技術(shù) ,2021(4):8283,86 7 侯媛彬 . 凌陽(yáng)單片機(jī)原理及其畢業(yè)設(shè)計(jì)精選 . 北京 :科學(xué)出版社， 2021 8 王力，張偉 . Protel99SE 電路設(shè)計(jì)與仿真教程 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 9 李東生，張勇，許四毛 . Protel 99SE 電路設(shè)計(jì)教程 . 北京：電子工業(yè)出版社， 2021 10 李曉白，秦紅磊，朱俊杰，潘涌澤 .凌陽(yáng) 16 位單片機(jī) C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 11 SPCE061A. 12 HT9200A. 13 LM358. 14 LM567. 附錄 A：