【正文】 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（論文） 30 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 按鍵操作時間一般為幾十毫秒到幾秒，單片機(jī)復(fù)位時間僅為 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是否符合要求，來進(jìn)一步地調(diào)整個別電路。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)測發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，對照著來修改程序。首先要保證每個模塊獨(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)一測試。 總結(jié)調(diào)試 經(jīng)驗，紅外通信只能工作于半雙工方式，同時，由于通信波特率比較低 編程時應(yīng)注意等待時間。 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（論文） 31 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)會獨(dú)立查資料選方案，鞏固自己的所學(xué)專業(yè)知識，例如 ， 鞏固所學(xué)知識設(shè)計單片機(jī)程序 , 印刷電路版布局能力， Protel 的使用，提高計算機(jī)繪圖能力，掌握一個電子專用軟件設(shè)計電子電路，加強(qiáng)電子制作的動手能力，學(xué)會電路的調(diào)試方法解決實(shí)際出現(xiàn)的問題。利用一個廉價的單片機(jī)芯片來控制一個紅外線遙控系統(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（論文） 32 致 謝 首先感謝各位在百忙之中抽出時間對本次設(shè)計進(jìn)行指導(dǎo)的老師。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我有機(jī)會再次對以前所學(xué)的知識進(jìn)行了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，然而還有好多的知識沒有 掌握好，自己在使用這些方面知識的時候也不多，在做畢業(yè)設(shè)計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)計的時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)計做完。最后 特別要 感謝 宋建華 老師在畢業(yè)設(shè)計中給予我的指導(dǎo)和幫助，使我完成了畢業(yè)設(shè)計。 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（論文） 33 參考文獻(xiàn) [1] 陶國正 .單片機(jī)與接口應(yīng)用技術(shù) [M].清華大學(xué)出版社 ,2022. [2] 林伸茂 .8051 單片機(jī) [M].人民郵電出版社 ,1999. [3] 郭海英 .基于單片機(jī) 的電子安全密碼鎖的設(shè)計 [M].現(xiàn)代電子技術(shù)出社 ,2022. [4] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].高等教育出版社 ,2022. [5] 李華 .MCS—51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) [M].北京航空航天大學(xué)出版社 , 1998. [6] 郁漢淇 .數(shù)字電子實(shí)驗及課題設(shè)計 [M].高等教育出版社 ,2022. [7] 蘇長贊 ,紅外線與超聲波遙控 [M].北京人民郵電出版社 ,2022. [8] 王俊峰 .現(xiàn)代遙控技術(shù)及應(yīng)用 [M].人民郵電出版社 ,2022. [9] 李朝青 .PC 機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù) [M].北京航空航天大學(xué)出版社 ,2022. [10] Intel corporation 1981 MCS51(tm) family of single chip microputers: Users manual Santa Clara: Intel Corporation. [11] M Mizumoto 1995 Realization of PID Controls by Fuzzy Control Methods Fuzzy Sets and Systems. [12] Serial Infrared Physical Layer Specification, Version . October 15,1998,IBM corporation ,HewlettPackard Company, Sharp Inc. 附錄 1 譯文 本設(shè)計是采用語音識別技術(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（論文） 34 關(guān)鍵詞： SPCE061A；語音 識別；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，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 存儲器組成。系統(tǒng)主要的功能是：在訓(xùn)練時，說話人的聲音通過麥克風(fēng)進(jìn)入說話人語音信號采集前端電路，由語音信號處理電路對采集的語音信號進(jìn)行特征化和語音處理，提取說話人的個性特征參數(shù)并進(jìn)行存儲，形成說話人特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫。在識別時，將待識別語音與說話人特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，完成語音識別以及鍵盤的控制，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)錯誤，但通 過多次的訓(xùn)練可以使語音對比和識別有很大的提高。 3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計 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、定時器／計數(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)的核心是說話人識別模塊。 SPCE061A 是凌陽公司開發(fā)的一種性價比非常高的 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；中斷系統(tǒng)支持 1O 個中斷向量以及 l4 個可來自系統(tǒng)時鐘、定時器／計數(shù)器、時間基準(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 個通道用于將模擬信號 (例如電壓信號 )轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號， 1 個通道只用于語音輸入，即通過內(nèi)置自動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（論文） 35 語音信號的采集、編碼并存儲到片外 FLASH 中，簡化了電路設(shè)計。 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)動電路即可達(dá)到正常亮度。系統(tǒng)為了滿足可靠性設(shè)計，采用晶體管 構(gòu)成驅(qū)動電路。整個顯示過程中采用動態(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個按鍵，用于密碼輸入和功能按鍵的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計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)際編程時應(yīng)考慮按鍵抖動的影響，通?？偸遣捎密浖訒r的方法進(jìn)行消抖處理 )。識別具體按鍵的方法采用掃描法：逐個列置零電平，并檢查各行線電平的變化，如果某行電平由低電平變?yōu)楦唠娖剑瑒t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 存儲器只有 32K，在播放大量語音資源時需要外擴(kuò)存儲器。本設(shè)計使用凌陽科技公司的 SPR4096 作為外擴(kuò)存儲器，與 SPCE061A 結(jié)合播放語音。在使用 SPR4096 時，采用 ResWriter 對 SPR4096 進(jìn)行讀寫操作，用于存儲說話人的個性特征參數(shù)參考模板。 電鎖的激活與解除 SPCE061A 單片機(jī)完成識別和顯示后，驅(qū)動電磁執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)開鎖功能，并檢測其驅(qū)動電流值、接收傳感器送來的報警信號、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)控器報警。單片機(jī)將每 次開鎖操作和此時電磁執(zhí)行器的驅(qū)動電流值作為狀態(tài)信息發(fā)送給智能監(jiān)控器，同時將接收的來自傳感器接口的報警信息也發(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（論文） 36 的數(shù)據(jù)信號升壓后發(fā)送出去；在接收端，脈沖變壓器 T 將接收到的數(shù)據(jù)信號降壓后送解調(diào)器，以減少載波信號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。該芯片能將被測電流 I 轉(zhuǎn)化成對地輸出電壓 U，且有測量范圍大、精度高、輸出電壓 U 和被測電流 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，通過分析及時發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)出報警信號。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 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功能來調(diào)試程序。當(dāng)系統(tǒng)工作時，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)行語音識別，根據(jù)識別的命令執(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 成對密碼的修改、設(shè)置、對比、顯示等功能。 5 結(jié)論 本系統(tǒng)采用 SPCE061A16 位單片機(jī)構(gòu)成嵌入式語音處理與控制系統(tǒng)，操作簡單，易于使用，但語音識別能力尚有待提高。電子密碼鎖技術(shù)發(fā)展至今，已廣泛應(yīng)用于財產(chǎn)安全防范要求較高的領(lǐng)域隨著信息技術(shù)和和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)