【正文】 軟件工作原理 主控單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的電動(dòng)車(chē)防盜系統(tǒng)的主控單片機(jī)為 AT89S52，其程序流程圖如圖 。在設(shè)計(jì)之初，通過(guò)自己設(shè)計(jì)了一個(gè)電路并制作出實(shí)物圖，但由于手工制作的原因， GSM 模塊一直不工作。由于電機(jī)要求的電流比較大，而單片機(jī)所能提 供的電流比較小，不能滿足電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的要求，因此設(shè)計(jì)了由 L298N 組成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)，決定采用凌陽(yáng)公司的 SPCE061A 芯片來(lái)完成語(yǔ)音識(shí)別的功能。因此重新設(shè)計(jì)了一個(gè)音效報(bào)警模塊，通過(guò)使用單片機(jī) 口的高電平信號(hào)觸發(fā)繼電器吸合，使繼電器的 5 管腳與 3 管腳導(dǎo)通，令輸入 5 管腳的直流電源直接供給 KD9561 做為工作電壓。當(dāng)把 LED 指示燈接在按鍵與電源之間時(shí)，模塊可以消除以上的問(wèn)題而正常工作； （ 3）無(wú)線接收模塊： PT2272 的振蕩電阻開(kāi)始選擇的是 430K，但是上電后，接收模塊一直不能正常接收信號(hào)，因此把振蕩電阻換為 390K。當(dāng)把 SW18010P垂直放置后，又由于控制模塊靈敏度的精密電位器沒(méi)有調(diào)節(jié)到合適的阻止，導(dǎo)致模塊的靈敏度很低，經(jīng)常不能檢測(cè)出振動(dòng)信號(hào)。在本次設(shè)計(jì)的防盜系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到異常振動(dòng)時(shí)，會(huì)由單片機(jī)控制 TC35 完成發(fā)送警報(bào)短信至車(chē)主手機(jī)的任務(wù)。 圖 TC35 模塊原理圖 如上圖 所示為本次設(shè)計(jì)防盜系統(tǒng)所使用的 TC35 GSM 無(wú)線通信模塊的原理圖， 當(dāng)給模塊接通穩(wěn)定的電源后，按下 15 管腳的 IGT 觸發(fā)點(diǎn)火信號(hào)即可啟動(dòng) TC35，此時(shí)如果沒(méi)有插入 SIM 卡，則連接 32 管腳的 LED 燈會(huì)進(jìn)入 600 ms 亮 /600ms 熄的狀態(tài)；如果已經(jīng)插入 SIM 卡且 SIM 已經(jīng)連接入網(wǎng)絡(luò)，則連接 32 管腳的 LED 燈會(huì)進(jìn)入 75ms 亮 /3s熄的狀態(tài)，此時(shí)可以開(kāi)始正常通信。所以該模塊對(duì)電源的要求較高，電源的內(nèi)阻必需小于 200mΩ。模塊在在發(fā)射時(shí)，電流峰值可高達(dá) 2A。 3 38 可以直接接駐極體話筒來(lái)采集聲音（ 37 是話筒正端， 39 是話筒負(fù)端）。 TC35 的第 32 腳 SYNC 引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時(shí)的功率增長(zhǎng)情況，另一種是指示 TC35 的工作狀態(tài)，可用 AT 命令 AT+SYNC 進(jìn)行切換，本模塊使用的是后一種。硬件握手信號(hào)用 RTS0/CTS0，軟件流量控制用 XON/XOFF， CMOS 電平，支持標(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令集。 TC35 模塊的數(shù)據(jù)輸入 /輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合ITUT RS232 接口標(biāo)準(zhǔn)。 1 12 為充電引腳，可以外接鋰電池， 13 為對(duì)外輸出電壓 (供 外電路使用 )， 14 為ACCUTEMP 接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護(hù)控制。這 40 個(gè)引腳可以劃分為 5 類(lèi)，即電源、數(shù)據(jù)輸入 /輸出、 SIM 卡、控制和音頻接口。作為 TC35 的核心基帶處理器主要處理 GSM 終端內(nèi)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有模擬和數(shù)字功能。 TC35 是西門(mén)子公司的一款雙頻 900/1800MHZ 高度集成的支持中文短信息的工業(yè)級(jí)GSM 模塊。 GSM 無(wú)線通信模塊使本防盜系統(tǒng)具備雙向防盜的功能。此模塊能夠補(bǔ)償單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力不足的缺點(diǎn)，是控制電機(jī)時(shí)必須使用到模塊。它可 直接對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制而無(wú)需隔離電路，通過(guò)單片機(jī) I/O 口輸入改變芯片控制端的電平，即可對(duì)電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等操作，非常方便。 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。但是由于單片機(jī) I/O 口的驅(qū)動(dòng)力太弱，且電機(jī)的功率也比較大，因此單片機(jī)的 I/O 口不能直接與電機(jī)相連，需要通過(guò)一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 本次防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通過(guò)電機(jī)啟動(dòng)來(lái)模擬電動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。其中 SPY0030 是凌陽(yáng)公司自己生產(chǎn)的音頻放大芯片，功能相當(dāng)于 LM386，但是它比 LM386 音質(zhì)要好，它可以工作在 至 的范圍內(nèi)，最大輸出功率可達(dá) 700mW（ LM386 必須工作再 以上，且其輸出功率只有 100mW）。它是整個(gè)語(yǔ)音系統(tǒng)最基礎(chǔ)的部分，因?yàn)樗型獠康穆曇舳际峭ㄟ^(guò)音頻輸入電路的 MIC 來(lái)采集的，因此，此電路設(shè)計(jì)最大的要求是抗干擾、抗雜波。由上圖所示的電源電路，能給 SPCE061A 穩(wěn)定的、無(wú)雜波干擾的工作電壓。 SPCE061A 的工作電壓是，因此電源穩(wěn)壓電路要把 5V電壓通過(guò) SPY0029 轉(zhuǎn)化為 。特別注意的是，SPCE061A 的復(fù)位電路為低電平復(fù)位，其功能與 AT89S52 的復(fù)位電路一樣，都是重置單片機(jī)，使其從新開(kāi)始執(zhí)行程序；時(shí)鐘電路使用的是 的晶振，而倍頻電路是放大晶振的頻率，最大可以放到到 49MHZ；功能鍵電路是給 SPCE061A 預(yù)留 3 個(gè)按鍵，以便其在擴(kuò)展功 能時(shí)候使用；下載端口電路是模塊與電腦連接的部分，電腦通過(guò)串口線連接到此下載端口，然后把編譯好的程序下載至 SPCE061A 芯片中。下面將分開(kāi)介紹語(yǔ)音識(shí)別模塊主要的各個(gè)外圍電路的功能。語(yǔ)音識(shí)別是通過(guò)凌陽(yáng)單片機(jī) SPCE061A 來(lái)完成的，它能夠把車(chē)主預(yù)先訓(xùn)練的語(yǔ)音口令識(shí)別出來(lái)，然后啟動(dòng)電動(dòng)車(chē)。因?yàn)?KD9561 的工作電壓為 ，因此必須通過(guò)ASM1117 的穩(wěn)壓芯片，把輸入的 5V 電壓降為 的電壓輸出供給整個(gè)電路。 當(dāng)單片機(jī) 口輸出高電平時(shí)，三極管 Q2 的 B、 E 極導(dǎo)通，這時(shí)候繼電器吸合，繼電器的 5管腳和 3管腳導(dǎo)通，由 5管腳輸入的電源 VIC直接供給 KD9561作為它的工作電壓 VDD，令其工作并發(fā)出報(bào)警聲，至此，達(dá)到了由單片機(jī)控制報(bào)警聲開(kāi) 關(guān)的功能。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到 振動(dòng)且需要發(fā)出報(bào)警聲時(shí)， 單片機(jī)的 口會(huì)輸出一個(gè)高電平，這個(gè)高電平用來(lái)作為 KD9561 發(fā)出報(bào)警聲的觸發(fā)信號(hào)。 表 KD9561 聲響表 KD9561 的 外圍電路很簡(jiǎn)單，只需要外接一個(gè)三極管、小喇叭和調(diào)節(jié)聲音快慢的電SEL1 SEL2 聲效 不接 不接 警車(chē)聲 VDD 不接 火警聲 VSS 不接 救護(hù)車(chē)聲 任意接 VDD 機(jī)關(guān)槍聲 阻即可，但為了通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制它的發(fā)聲，因此需要把其與單片機(jī) I/O 口連接，其電路圖如圖 所示。 圖 KD9561 引腳結(jié)構(gòu) KD9561 是四聲報(bào)警音樂(lè)芯片，它可以通過(guò)對(duì)引腳 SEL1 和 SEL2 進(jìn)行不同的電壓輸入而得到警車(chē)聲、火警聲、救護(hù)車(chē)聲、機(jī)關(guān)槍聲等四種聲音。音樂(lè)芯片 KD9561 是一種比較簡(jiǎn)單的語(yǔ)音電路，它通過(guò)內(nèi)部的振蕩電 路，再外接小量分立元件，就能產(chǎn)生各種音樂(lè)信號(hào)，音樂(lè)芯片是語(yǔ)音集成電路的一個(gè)重要分支，目前廣泛用于音樂(lè)卡、電子玩具、電子鐘、電子門(mén)鈴、家用電器、安防報(bào)警器等場(chǎng)合。當(dāng) J05V 接收到信號(hào)后，會(huì)從 DATA腳輸出波形信號(hào)至 PT2272 的 14 管腳， PT2272 接收到信號(hào)后，其地址碼再經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)， VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，完成對(duì)遙控發(fā)射信號(hào)的接收和處理工作。此模塊有體積小、聲表穩(wěn)頻、低電壓、低功耗的特點(diǎn)，它還具有休眠功能，休眠電流僅為 1uA。 PT2272 和PT2262 除地址編碼必須完全一致外， 振蕩電阻 還必須匹配，否則接收距離會(huì)變近甚至無(wú)法接收，在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越低，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長(zhǎng)。 圖 無(wú)線接收模塊原理圖 如圖 所示，接收模塊的控制是通過(guò) PT2272 來(lái)完成的。天線位置對(duì)模塊發(fā)射效果亦有影響，安裝時(shí)天線盡可能伸直，遠(yuǎn)離有屏蔽體、高壓及干擾源的地方。 F05V 可以配合 PT2262 來(lái)完成無(wú)線信號(hào)的發(fā)射， 應(yīng)用范圍：各種低速率數(shù)字信號(hào)的接收，工業(yè)遙控，遙測(cè)，防盜報(bào)警器信號(hào)接收，各種家用電器的遙控等。 圖 中， F05V 是一款小體積、低功率 RF 無(wú)線發(fā)射模塊，其工作原理是將 PT2262傳送的信號(hào)調(diào)制在載波上，并通過(guò)天線以一定的頻率發(fā)送無(wú)線電波。 PT2262 可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路，它最多可有 6 位 (D0D5)數(shù)據(jù)端管腳 ,設(shè)定的地址碼和數(shù) 據(jù)碼從 17 腳串行輸出 ,其發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字。 無(wú)線遙控發(fā)射模塊 遙控發(fā)射器是由編碼芯片 PT226發(fā)射模塊 F05V 和它們的外圍電路組成，其原理電路如圖 所示。 圖 振動(dòng)傳感器模塊 如圖所示，電壓比較器負(fù)輸入端的滑動(dòng)變阻器 R3 的電壓值與正輸入端的振動(dòng)開(kāi)關(guān)SW18010P 電壓值相比較，當(dāng)振動(dòng)開(kāi)關(guān)沒(méi)有檢測(cè)到振動(dòng)（開(kāi)路 OFF 狀態(tài)）時(shí)，比較器 1端輸出高電壓， 指示燈熄滅；當(dāng)振動(dòng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到振動(dòng)（導(dǎo)通 ON 狀態(tài)）時(shí)，電壓比較器1 端輸出低電平，此時(shí)指示燈會(huì)亮起，表示有振動(dòng)狀況。 12Y1XTAL30pFC1Cap30pFC2CapXTAL1XTAL2SPB7SW10uFC3Cap10KR14Res2VCCRES 振動(dòng)傳感器模塊 振動(dòng)傳感器模塊主要由振動(dòng)開(kāi)關(guān) SW18010P 及電壓比較器 LM393 組成。 （ 3）復(fù)位電路 圖 復(fù)位電路 如圖 所示為單片機(jī)的復(fù)位電路。時(shí)鐘電路中使用的 晶振，它兩個(gè)腳上的對(duì)地電容稱為負(fù)載電容，其影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度，一般為幾十皮法。當(dāng) 燈亮?xí)r表示提供正常工作電壓。 單片機(jī)外圍電路簡(jiǎn)介 （ 1）電源電路 圖 電源電路 如圖 所示為單片機(jī)的電源電路。 AT89S52 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟用存在外部的 RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍； （ 7） ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫(xiě)，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。 表 P3 口的特殊功能 引腳 功能 RXD，串口接口輸入 TXD，串口接口輸出 INT0，外部中斷 0 輸入 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40AT89S52AT89S52 INT1，外部中斷 1 輸入 T0，定時(shí)器 0 輸入信號(hào) T1，定時(shí)器 1 輸入信號(hào) WR，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀 RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě) 除了 P 口之外， AT89S52 還有 VCC、 VSS、 XTAL XTAL RESET、 EA/VPP、PSEN、 ALE/PROG 等引腳。 AT89S52 單片機(jī)具有 4 個(gè) 8 位的端口，分別為P0、 P P P3。 由于 LD3320 要求的芯片工作電壓和管腳工作電壓為 ，而本次設(shè)計(jì)中所采用的主控芯 片 AT89S52 卻工作在 5V 電壓，且 SPCE061A 的高性能和低價(jià)格也能滿足本次設(shè)計(jì)的需求， 因此本次防盜系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別功能選用 SPCE061A 來(lái)完成。其引腳如圖 所示。它還可以方便的完成一系列乘加的運(yùn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)一些數(shù)據(jù)處理比較容易，別的單片機(jī)一般都不具備這種功能。 SPCE061A 整合了多個(gè)常用的功能模塊，在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的時(shí)候不用外加過(guò)多的硬 件就可方便的完成一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這就是人們常說(shuō)的 SoC（ System on chip）技術(shù)。其語(yǔ)音識(shí)別的工作原理是預(yù)先將需要識(shí)別的語(yǔ)音內(nèi)容進(jìn)行訓(xùn)練，然后 檢測(cè)用戶發(fā)出的聲音，通過(guò) DSP 技術(shù)將兩者進(jìn)行對(duì)比，最后確定識(shí)別結(jié)果。 基于 SPCE061A 芯片的方案 SPCE061A 是繼 181。 圖 LD3320 芯片引腳圖 該芯片工作電壓為 ，芯片管腳輸入電壓范圍：高電壓（邏輯 “1”） : 以上，低電壓（邏輯 “0”）： 0～ 。它通過(guò) ICRoute 公司特有的快速而穩(wěn)定的優(yōu)化算法，完成非特定人語(yǔ)音識(shí)別，識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá) 95%。該芯片在設(shè)計(jì)上注重節(jié)能與高效，不需要外接任何的輔助芯片如 Flash、 RAM 等，直接集成在現(xiàn)有的產(chǎn)品中即可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別、聲控、人機(jī)對(duì)話功能。該芯片集成了語(yǔ)音識(shí)別處理器和一些外部電路，包括 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)接口、聲音輸出接 口等。