【正文】 試 當按鍵按下后，系統(tǒng)上電，確保單片機能夠自鎖電子開關，維持電子開關的導 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（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，首先模擬單片機的自鎖操作，發(fā)現(xiàn)電子開關能自鎖，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，單片機復位時間僅為 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)確實能正常上電工作。 紅外遙控門鎖（主機）調試 調試時使用串口 USBISP 線一步步監(jiān)控單片機的紅外反射和接收信號是否符合要求，來進一步地調整個別電路。紅外遙控門鎖的電路都是經(jīng)典電路，無須過多調試。 軟件調試 對于本系統(tǒng)而言，軟件程序所實現(xiàn)的功能比較多，所以軟件程序的調試顯得相當?shù)臒┈崱Ｕ麄€程序是使用 C 語言。 用 51 系列單片機的下載線將程序下載到單片 機內，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和主機來測試單片機之間的串口通信協(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。 總結調試 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 編程時應注意等待時間。 本章小結 本章主要是敘述了系統(tǒng)整機調試，包括了相關儀器的調試，硬件單元調試，軟件單元調試。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 31 結 論 本課題研究的是具有單片機功能的紅外遙控密碼鎖 , 通過掌握其原理及控制過程 ,以及運用編程 來解決紅外的編碼與解碼問題， 最終目的在于學會獨立查資料選方案，鞏固自己的所學專業(yè)知識，例如 ， 鞏固所學知識設計單片機程序 , 印刷電路版布局能力， Protel 的使用，提高計算機繪圖能力，掌握一個電子專用軟件設計電子電路，加強電子制作的動手能力，學會電路的調試方法解決實際出現(xiàn)的問題。利用一個廉價的單片機芯片來控制一個紅外線遙控系統(tǒng)使其具有遠距離遙控功能。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 32 致 謝 首先感謝各位在百忙之中抽出時間對本次設計進行指導的老師。通過這次畢業(yè)設計，使我有機會再次對以前所學的知識進行了一次系統(tǒng)的復習，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)設計的時候我也充分利用了身邊一切可用的資源，如網(wǎng)絡、書籍、老師、同學等，也經(jīng)過多次的討論，最終將 畢業(yè)設計做完。最后 特別要 感謝 宋建華 老師在畢業(yè)設計中給予我的指導和幫助，使我完成了畢業(yè)設計。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 33 參考文獻 [1] 陶國正 .單片機與接口應用技術 [M].清華大學出版社 ,2022. [2] 林伸茂 .8051 單片機 [M].人民郵電出版社 ,1999. [3] 郭海英 .基于單片機 的電子安全密碼鎖的設計 [M].現(xiàn)代電子技術出社 ,2022. [4] 康華光 .電子技術基礎 [M].高等教育出版社 ,2022. [5] 李華 .MCS—51 系列單片機實用接口技術 [M].北京航空航天大學出版社 , 1998. [6] 郁漢淇 .數(shù)字電子實驗及課題設計 [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)代遙控技術及應用 [M].人民郵電出版社 ,2022. [9] 李朝青 .PC 機及單片機數(shù)據(jù)通信技術 [M].北京航空航天大學出版社 ,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 本設計是采用語音識別技術加鍵盤控制輸入，在凌陽 SPCE061A 單片機上實現(xiàn)的一種語音電子密碼鎖認證系統(tǒng)。語音識別并配合電子密碼鎖的普通鎖具功能，實現(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、密碼預置、保密性強誤碼提示等特點。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 34 關鍵詞： 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，鎖具系統(tǒng)的安全性變得至關重要，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和鍵盤控制輸入相結合，在凌陽 SPCE061A 單片機上實現(xiàn)一種語音電子密碼鎖認證系統(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、 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：在訓練時，說話人的聲音通過麥克風進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行特征化和語音處理，提取說話人的個性特征參數(shù)并進行存儲，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)庫進行匹配，完成語音識別以及鍵盤的控制，實現(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 單片機的靈活控制實現(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)硬件的設計 本系統(tǒng)采用具有內核的凌陽 SPCE061A 單片機，該芯片內有 ADC、 DAC、定時器／計數(shù)器、 RAM、 FLASH 等器件，加上適當?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計和軟件編程，從而實現(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，內嵌 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 轉換器 、內置麥克風放大器、自動增益控制 AGC功能的單通道聲音 A／ D 轉換器，以及具有音頻輸出功能的雙通道 1O 位 D／ A 轉換器；在 2． 6V~3． 6V 工作電壓范圍內，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，非常適合實時應用領域； U’ nSPTM 的指令系統(tǒng)還提供具有較高運算速度的 16 位 16 位的乘法運算指令和內積運算指令， 為其應用增添了 DSP 功能，在復雜的數(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 內置 8 通道 1O 位模／數(shù)轉換器，其中 7 個通道用于將模擬信號 (例如電壓信號 )轉換為數(shù)字量信號， 1 個通道只用于語音輸入，即通過內置自動增益控制放大器的麥克風通道 (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 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 35 語音信號的采集、編碼并存儲到片外 FLASH 中，簡化了電路設計。 音頻輸出電路 凌陽 SPCE061A 單片機具有音頻輸出功能的雙通道 1O 位 D／ A 轉換器可 以完成用戶訓練、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 電流才能達到正常亮度，而SPCEO61A 的 IO 口輸出電流可達到 5mA，不用驅動電路即可達到正常亮度。系統(tǒng)為了滿足可靠性設計，采用晶體管 構成驅動電路。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，也可以適當進行更改，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、密碼設定鍵、密碼顯示鍵、確認鍵和密碼清除鍵等 16個按鍵，用于密碼輸入和功能按鍵的實現(xiàn)。本設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 (實際編程時應考慮按鍵抖動的影響，通?？偸遣捎密浖訒r的方法進行消抖處理 )。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?，則可確定此行此列交叉點處按鍵被按下。 外部 FLASH 擴展電路 SPCEO61A 片內的 FLASH 存儲器只有 32K，在播放大量語音資源時需要外擴存儲器。本設計使用凌陽科技公司的 SPR4096 作為外擴存儲器，與 SPCE061A 結合播放語音。在使用 SPR4096 時，采用 ResWriter 對 SPR4096 進行讀寫操作，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 單片機完成識別和顯示后，驅動電磁執(zhí)行器實現(xiàn)開鎖功能，并檢測其驅動電流值、接收傳感器送來的報警信號、發(fā)送數(shù)據(jù)等。單片機接收鍵入的代碼，并與存貯在 FLASH 中的密碼進行比較，如果密碼正確，則驅動電磁執(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，則單片機通過通信線路向智能監(jiān)控器報警。單片機將每 次開鎖操作和此時電磁執(zhí)行器的驅動電流值作為狀態(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 將調制好 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（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，設載波頻率 f0— 400kHz，為了保證絕大部分信號能量傳輸?shù)浇邮斩?，?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／電壓轉換芯片 MAX471。該芯片能將被測電流 I 轉化成對地輸出電壓 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。電流監(jiān)視器輸出電壓送達 A／ D 轉換器，單片辨識器初始化機通過讀取 A／D 轉換結果 ,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)軟件設計 SPCE061A 的開發(fā)可通過在線調試器 PROBE 來實現(xiàn)。它利用了 SPCE061 內置的在線仿真電路 ICE(In— Circuit Emulator)和凌陽公司的在線串行編程技術。 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試程序。當系統(tǒng)工作時，在主函數(shù)中調用相關函數(shù)完成特定人語音的訓練，訓練成功后再進行語音識別，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)行相應的程序，完 成對密碼的修改、設置、對比、顯示等功能。 5 結論 本系統(tǒng)采用 SPCE061A16 位單片機構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。電子密碼鎖技術發(fā)展至今，已廣泛應用于財產(chǎn)安全防范要求較高的領域隨著信息技術和和計算機技術的不斷發(fā)