【正文】 單元功能模塊的調(diào)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，整體上與硬件調(diào)試的方法差不多。聯(lián)機(jī)調(diào)試是最重要的一部分，同時(shí)也是本裝置成功的關(guān)鍵。有許多新問題都不是很容易解決的。 硬件單元調(diào)試 紅外鑰匙（從機(jī)）調(diào)試 當(dāng)按鍵按下后，系統(tǒng)上電，確保單片機(jī)能夠自鎖電子開關(guān)，維持電子開關(guān)的導(dǎo) 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 通系統(tǒng)正常供電。在紅外遙控器（鑰匙）軟件尚未編寫 的情況下，首先模擬單片機(jī)的自鎖操作，發(fā)現(xiàn)電子開關(guān)能自鎖，系統(tǒng)正常供電?？紤]到按鍵操作時(shí)間一般為幾十毫秒到幾秒，單片機(jī)復(fù)位時(shí)間僅為 200ms 左右，一般來得及輸出自鎖高電平。后來軟件編好以后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)確實(shí)能正常上電工作。 紅外遙控門鎖（主機(jī)）調(diào)試 調(diào)試時(shí)使用串口 USBISP 線一步步監(jiān)控單片機(jī)的紅外反射和接收信號(hào)是否符合要求，來進(jìn)一步地調(diào)整個(gè)別電路。紅外遙控門鎖的電路都是經(jīng)典電路，無須過多調(diào)試。 軟件調(diào)試 對(duì)于本系統(tǒng)而言，軟件程序所實(shí)現(xiàn)的功能比較多，所以軟件程序的調(diào)試顯得相當(dāng)?shù)臒┈?。整個(gè)程序是使用 C 語言。 用 51系列單片機(jī)的下載線將程序下載到單片機(jī)內(nèi)，用串口 USB線來監(jiān)測(cè)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，對(duì)照著來修改程序。首先要保證每個(gè)模塊獨(dú)立能夠發(fā)送接收的數(shù)據(jù)均符合要求，再來直接用線來連接從機(jī)和主機(jī)來測(cè)試單片機(jī)之間的串口通信協(xié)議是否正確，之后再加上紅外發(fā)送和接收模塊來統(tǒng)一測(cè)試。 總結(jié)調(diào)試 經(jīng)驗(yàn)，紅外通信只能工作于半雙工方式，同時(shí)，由于通信波特率比較低 編程時(shí)應(yīng)注意等待時(shí)間。 本章小結(jié) 本章主要是敘述了系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試，包括了相關(guān)儀器的調(diào)試，硬件單元調(diào)試，軟件單元調(diào)試。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 結(jié) 論 本課題研究 的是具有單片機(jī)功能的紅外遙控密碼鎖 , 通過掌握其原理及控制過程 ,以及運(yùn)用編程來解決紅外的編碼與解碼問題， 最終目的在于學(xué)會(huì)獨(dú)立查資料選方案，鞏固自己的所學(xué)專業(yè)知識(shí)，例如 ， 鞏固所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)單片機(jī)程序 , 印刷電路版布局能力， Protel 的使用，提高計(jì)算機(jī)繪圖能力，掌握一個(gè)電子專用軟件設(shè)計(jì)電子電路，加強(qiáng)電子制作的動(dòng)手能力，學(xué)會(huì)電路的調(diào)試方法解決實(shí)際出現(xiàn)的問題。利用一個(gè)廉價(jià)的單片機(jī)芯片來控制一個(gè)紅外線遙控系統(tǒng)使其具有遠(yuǎn)距離遙控功能。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 致 謝 首先感謝各位在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)的老師。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì) ，使我有機(jī)會(huì)再次對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，然而還有好多的知識(shí)沒有掌握好，自己在使用這些方面知識(shí)的時(shí)候也不多，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中的確遇到了不少困難，如在紅外編碼與解碼的程序編寫中就找了很多參考資料。在做此畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候我也充分利用了身邊一切可用的資源，如網(wǎng)絡(luò)、書籍、老師、同學(xué)等，也經(jīng)過多次的討論，最終將 畢業(yè)設(shè)計(jì)做完。最后 特別要 感謝 宋建華 老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我的指導(dǎo)和幫助，使我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 參考文獻(xiàn) [1] 陶國(guó)正 .單片機(jī)與接口應(yīng)用技術(shù) [M].清華大學(xué)出版社 ,2021. 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October 15,1998,IBM corporation ,HewlettPackard Company, Sharp Inc. 附錄 1 譯文 本設(shè)計(jì)是采用語音識(shí)別技術(shù)加鍵盤控制輸入，在凌陽 SPCE061A 單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)的一種語音電子密碼鎖認(rèn)證系統(tǒng)。語音識(shí)別并配合電子密碼鎖的普通鎖具功能，實(shí)現(xiàn)雙重安全保障作用。該密碼鎖安全、有效、可靠，而且具有語 音識(shí)別、密碼預(yù)置、保密性強(qiáng)誤碼提示等特點(diǎn)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 關(guān)鍵詞： SPCE061A；語音識(shí)別；電子密碼鎖； FLASH 1 引言 隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，鎖具系統(tǒng)的安全性變得至關(guān)重要，于是出現(xiàn)了密碼鎖磁性鎖、電子鎖、激光鎖、聲控鎖等等鎖具，它們是在傳統(tǒng)鑰匙的基礎(chǔ)上，利用一或多組密碼，不同聲音不同磁場(chǎng)，不同聲波，不同光束光波，不同圖像 (如指紋、眼底視網(wǎng)膜等 )等來控制鎖的開啟。本文采用語音識(shí)別技術(shù)和鍵盤控制輸入相結(jié)合，在凌陽 SPCE061A 單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)一種語音電子密碼鎖認(rèn)證系統(tǒng)。 2 語音電子密碼鎖的系 統(tǒng)功能 本系統(tǒng)主要由凌陽 SPCE061A 單片機(jī)、 MIC 輸入電路、語音輸出電路、 44 鍵盤、6 位七段 LED 顯示、輸出控制及 FLASH 存儲(chǔ)器組成。系統(tǒng)主要的功能是：在訓(xùn)練時(shí)，說話人的聲音通過麥克風(fēng)進(jìn)入說話人語音信號(hào)采集前端電路，由語音信號(hào)處理電路對(duì)采集的語音信號(hào)進(jìn)行特征化和語音處理，提取說話人的個(gè)性特征參數(shù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，形成說話人特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。在識(shí)別時(shí)，將待識(shí)別語音與說話人特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，完成語音識(shí)別以及鍵盤的控制，實(shí)現(xiàn)激活或解除鎖具，最終完成開鎖。系統(tǒng)是依靠硬件和軟件地密切配合，由凌陽 SPCE061A 單片機(jī)的靈活控制實(shí)現(xiàn)的。語音輸入由于受到外部環(huán)境的干擾，有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，但通過多次的訓(xùn)練可以使語音對(duì)比和識(shí)別有很大的提高。 3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用具有內(nèi)核的凌陽 SPCE061A 單片機(jī)，該芯片內(nèi)有 ADC、 DAC、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、 RAM、 FLASH 等器件，加上適當(dāng)?shù)耐鈬娐放c配套的凌陽公司的集成開發(fā)環(huán)境，可以很方便地完成硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，從而實(shí)現(xiàn)上述功能。語音電子密碼鎖系統(tǒng)的核心是說話人識(shí)別模塊。 SPCE061A 是凌陽公司開發(fā)的一種性價(jià)比非常高的 16 位單片機(jī)，內(nèi)嵌 2K 字的 SRAM 和 32K 字的 FLASH，具有 32 位可編程的多功能 I／ O 端口；包含有 7 通道 1O 位通用 A／ D 轉(zhuǎn)換器、內(nèi)置麥克風(fēng)放大器、自動(dòng)增益控制 AGC功能的單通道聲音 A／ D 轉(zhuǎn)換器，以及具有音頻輸出功能的雙通道 1O 位 D／ A 轉(zhuǎn)換器；在 2． 6V~3． 6V工作電壓范圍內(nèi)，工作頻率范圍為 0． 32MHz~49． 152Mhz，較高的處理速度使其能夠非常容易、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)；中斷系統(tǒng)支持 1O 個(gè)中斷向量以及 l4 個(gè)可來自系統(tǒng)時(shí)鐘、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、時(shí)間基準(zhǔn)發(fā)生器、外部中斷、鍵喚醒、通用異步串行通信及軟件中斷的中斷源，非常適合實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域； U’ nSPTM 的 指令系統(tǒng)還提供具有較高運(yùn)算速度的 16 位 16 位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用增添了 DSP 功能，在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面既非常便利，又比專用的 DSP 芯片便宜得多。 語音輸人電路 SPCE061A 內(nèi)置 8 通道 1O 位模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中 7 個(gè)通道用于將模擬信號(hào) (例如電壓信號(hào) )轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)， 1 個(gè)通道只用于語音輸入，即通過內(nèi)置自動(dòng)增益控制放大器的麥克風(fēng)通道 (MIC— IN)輸入。因此，可以直接將語音信號(hào)送給此輸入通道，完成 8kHz 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 語音信號(hào)的采集、編碼并存儲(chǔ)到片外 FLASH 中，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。 音頻輸出電路 凌陽 SPCE061A單片機(jī)具有音頻輸出功能的雙通道 1O位 D／ A轉(zhuǎn)換器可 以完成用戶訓(xùn)練、識(shí)別等各種操作的語音提示。 SPCE061A 提供的音頻輸出方式為雙通道 DAC方式，在此方式下， DAC1 和 DAC2 轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號(hào)分別通過 AUD1 和 AUD2引腳輸出，輸入的字量分別寫入 P— DAC1(寫 )(0x7017)和 P— DAC2(寫 )(0x7016)單元。 六位七段數(shù)碼管顯示電路 LED 顯示器中每個(gè)發(fā)光二極管要通過 5～ 20mA 電流才能達(dá)到正常亮度，而SPCEO61A 的 IO 口輸出電流可 達(dá)到 5mA，不用驅(qū)動(dòng)電路即可達(dá)到正常亮度。系統(tǒng)為了滿足可靠性設(shè)計(jì)，采用晶體管構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。整個(gè)顯示過程中采用動(dòng)態(tài)顯示，即六位顯示器逐一輪流顯示，每位持續(xù) lms 或 10ms 循環(huán)一遍，也可以適當(dāng)進(jìn)行更改，但刷新速度不要小于每秒三十幀，這樣，由于視覺暫留現(xiàn)象，看到的便是六位七段 LED 顯示器同時(shí)顯示。 矩陣式鍵盤掃描電路 按鍵輸入部分共有數(shù)字鍵、密碼設(shè)定鍵、密碼顯示鍵、確認(rèn)鍵和密碼清除鍵等 16個(gè)按鍵，用于密碼輸入和功能按鍵的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用具有鍵喚醒功能的 IO 的低 8 位IOA0~IOA7 接 4 4 鍵盤作為 控制輸入部分，從而可以合理利用硬件資源，且編程靈活。識(shí)別鍵盤有無鍵被按下的方法是：讓所有列線均為低電平，檢查各行線電平是否有高電平，如果有則說明有鍵被按下；如果沒有，則說明無鍵被按下 (實(shí)際編程時(shí)應(yīng)考慮按鍵抖動(dòng)的影響，通常總是采用軟件延時(shí)的方法進(jìn)行消抖處理 )。識(shí)別具體按鍵的方法采用掃描法：逐個(gè)列置零電平，并檢查各行線電平的變化，如果某行電平由低電平變?yōu)楦唠娖?，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處按鍵被按下。 外部 FLASH 擴(kuò)展電路 SPCEO61A 片內(nèi)的 FLASH 存儲(chǔ)器只有 32K，在播放大量 語音資源時(shí)需要外擴(kuò)存儲(chǔ)器。本設(shè)計(jì)使用凌陽科技公司的 SPR4096 作為外擴(kuò)存儲(chǔ)器，與 SPCE061A 結(jié)合播放語音。在使用 SPR4096 時(shí)，采用 ResWriter 對(duì) SPR4096 進(jìn)行讀寫操作，用于存儲(chǔ)說話人的個(gè)性特征參數(shù)參考模板。 電鎖的激活與解除 SPCE061A 單片機(jī)完成識(shí)別和顯示后，驅(qū)動(dòng)電磁執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)開鎖功能，并檢測(cè)其驅(qū)動(dòng)電流值、接收傳感器送來的報(bào)警信號(hào)、發(fā)送數(shù)據(jù)等。單片機(jī)接收鍵入的代碼，并與存貯在 FLASH 中的密碼進(jìn)行比較，如果密碼正確，則驅(qū)動(dòng)電磁執(zhí)行器開鎖；如果密碼不正確，則允許操作人員重 新輸入密碼，最多可輸入三次；如果三次都不正確，則單片機(jī)通過通信線路向智能監(jiān)控器報(bào)警。單片機(jī)將每次開鎖操作和此時(shí)電磁執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電流值作為狀態(tài)信息發(fā)送給智能監(jiān)控器，同時(shí)將接收的來自傳感器接口的報(bào)警信息也發(fā)送給智能監(jiān)控器，作為智能化分析的依據(jù)。在發(fā)送端，電子鎖具通過脈沖變壓器 T 將調(diào)制好 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 的數(shù)據(jù)信號(hào)升壓后發(fā)送出去；在接收端，脈沖變壓器 T 將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)降壓后送解調(diào)器，以減少載波信號(hào)在傳輸過程中的損耗。為了減少通信和供電之間的相互干擾，對(duì)扼流圈 L、耦合電容 C 的選擇要綜合考慮，設(shè)載波頻率 f0— 400kHz，為了保證絕 大部分信號(hào)能量傳輸?shù)浇邮斩耍?L 一 33． 7H， C1— 0． 047~F。電流監(jiān)視功能是為了防止通信線路的人為破壞和電磁執(zhí)行器因某種原因造成流過電磁線圈的電流過大而燒毀線圈。電流監(jiān)視器采用 MAXIM 公司生產(chǎn)的電流／電壓轉(zhuǎn)換芯片 MAX471。該芯片能將被測(cè)電流 I 轉(zhuǎn)化成對(duì)地輸出電壓 U，且有測(cè)量范圍大、精度高、輸出電壓 U 和被測(cè)電流 I 成正比等特點(diǎn)。電流監(jiān)視器輸出電壓送達(dá) A／ D 轉(zhuǎn)換器，單片辨識(shí)器初始化機(jī)通過讀取 A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 ,獲知線路中電流的變化情況，通過分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) SPCE061A 的開發(fā)可通過在線調(diào)試器 PROBE 來實(shí)現(xiàn)。它利用了 SPCE061 內(nèi)置的在線仿真電路 ICE(In— Circuit Emulator)和凌陽公司的在線串行編程技術(shù)。 PROBE 可工作于凌陽 IDE 集成開發(fā)環(huán)境軟件 nSP(tm)下，具有編輯、編譯、鏈接、調(diào)試以及仿真等功能。利用 IDE 友好的交互界面、下拉菜單、快捷鍵和快速訪問命令列表可以使用戶的編程、調(diào)試工作更加方便和高效。此外， IDE 的軟件仿真功能可以在不連接仿真板的情況下模擬硬件的各項(xiàng)功能來調(diào)試程序。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，在主函數(shù)中調(diào)用相關(guān)函數(shù)完成特定人語音的訓(xùn)練，訓(xùn) 練成功后再進(jìn)行語音識(shí)別，根據(jù)識(shí)別的命令執(zhí)行鍵盤控制操作，根據(jù)各功能鍵的不同，執(zhí)行相應(yīng)的程序，完成對(duì)密碼的修改、設(shè)置、對(duì)比、顯示等功能。 5 結(jié)論 本系統(tǒng)采用 SPCE0