智能家居门禁系统的研制.docx

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1、智能家居门禁系统的研制智能家居门禁系统的研制项目研究报告项目批准号XZ0701项目名称智能家居门禁系统的研制项目负责人李辉所在单位石家庄经济学院目录一、研究的要紧意义与目的3二、研究的要紧内容、方法及过程3第一节研究要紧内容3第二节研究方法3第三节研究过程3三、要紧研究的成果介绍4第一节智能门禁系统概述4第二节语音提示模块设计4第三节智能拨号报警12第四节自动照明模块设计21第五节电子门锁模块设计26第六节设置无人状态模块设计30第七节单片机汇编程序设计31四、学术价值的的自我评价3939五、成果的社会影响第一节课题研究取得的要紧业绩39第二节课题研究的应用前景与社会影响39六、研究中尚存在的

2、问题41参考文献41项目编号：XZ0701智能家居门禁系统的研制项目研究报告项目组负责人：李辉要紧成员：张立亚摘要：为了给人们提供一个安全，舒适与谐的家居环境，本文使用单片机AT89C51、语音芯片ISD2560等，构成一个具有语音留言、警告、笛声报警、智能电子门锁、人体红外线感应自动照明灯等功能的家居系统，用户可根据家庭的实际需要方便地进行扩展，此系统的设计表达了人性化，个性化与趣味化三大特点，使用方便，快捷，稳固，安全。关键词：单片机；语音芯片；门禁系统一、研究的要紧意义与目的众所周知，高科技带给我们生活的不断改善，更为我们提升需求层次，尽快达到马斯洛人类需求理论的第四层次，体验尊贵的价值

3、提供了保障。如何把高科技尽快转化为产品，是世界各国技术人才追求的目标。随着社会的进展进步，家居门禁的研制也已成规模。门禁系统又称出入口操纵系统，是一种高度智能化既可实时操纵又可脱机使用的通道监管、报警安全系统。它是安全防范系统中非常重要的构成部分。在家庭防盗与智能操纵中起到非常重要的作用，受到现代家庭的亲睐。如何使家居的门禁系统设计变的人性化、个性化、趣味化、实现智能性已经成为家居门禁设计的一个值得研究拓展与有市场价值的方向，本文就是基于这样的思想，以AT89C51单片机为核心结合一些传感器、其它智能芯片，以模块化、积木式的原则设计了一种家居门禁系统，其功能性，有用性，价值性都得到相当完善的理

4、论研究。二、研究的要紧内容、方法及过程第一节研究要紧内容单片机是一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。它具有体积小、功耗低、操纵功能强、扩展灵活、微型化与使用方便等优点，而且价值不断被扩大，广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程操纵等领域。我们结合目前所学知识与市场上应用最普遍的AT89C51单片机，集合其他的接口芯片与辅助设备，构成了一个智能智能家居门禁系统。目前，我们已经对该系统进行了理论上的可行性分析与一些实验验证，得到了有关老师与专家的指导，同时于2008年四月份在科学技术与工程杂志社发表有关成果论文一篇。该门禁系统有五大功能模块构成：语音提示设计

5、模块、计智能拨号报警设计模块、自动照明设计模块、电子门锁设计模块、设置无人状态设计模块。构成了一个性能上良好，功能上齐全的家居门禁。第二节研究方法我们使用理论、实验相结合方法，对智能门禁系统各个模块进行了认确实研究。第三节研究过程1、实验准备阶段（2007年4月一2007年4月）总结经验，调整方向。我们结合自己的基本情况与老师的建议，通过对该项目的内容与原理进行了系统的分析，初步形成了项目研究方案与明确的努力方向。2、初步实验阶段（2007年5月一2007年7月）一重点学习，努力提高完成课题实验的各项准备后，我们对处于核心地位的单片机的有关知识进行了系统学习，努力提高自己的综合能力，为项目的开

6、展与研究做充分的准备。在此期间我们熟悉了单片机的硬件结构如定时器，计数器、中断系统、存储器、并行与串行I/O口等，然后是指令与软件编程，关于单片机的一些简单操纵与编程有了一定的掌握。关于实验所用到的各中芯片资料进行大量收集，提取我们所需要的技术性资料。3、全面研究阶段（2007年8月一2007年10月）理论实验，全面推进具备一定的研究基本条件，我们进行了有关元器件的购买，进入实验与理论结合的阶段。完成了单片机的焊接与测试，并利用其进行语音操纵的实验等。4、项目总结阶段（2007年10月一2008年3月）提炼精华，成果展示根据项目研究方案与结题要求，本项目组认真开展了结题工作，对实验过程与要紧内

7、容进行了总结提炼，对该智能门禁系统进行深度的理论分析，以便形成有价值的研究成果。我们把一些模块的实验验证与理论分析的结果进行了汇总，然后进行了论文的撰写。于2008年年初在科学技术与工程杂志社发表有关成果论文一篇。三、要紧研究的成果介绍第一节智能门禁系统概述智能家居门禁系统把自动照明、语音提示录音、设置无人状态、智能电子门锁与智能语音拨号报警系统通过AT89C51单片机连接在一起，构成一个智能化、智能的家庭有用型门禁系统。其系统框图见图1.1o图1.1:多功能门禁系统以单片机AT89C51为核心，把语音芯片ISD2560接口所构成的外设电路与其他智能设备电路与单片机的数据存储器（RAM）与程序

8、存储器（EPRoM）统一编制址的方式把两片器件挂入数据地址总线中，构成了一个智能家居门禁系统。图1.2给出的是智能门禁系统模块原理。图12智能门禁系统模块原理电路结构简图第二节语音提示模块设计过去，数码语音的开发设计不但结构设计复杂、编程录制烦恼、开发生产成本高，而且音质欠佳，难以有用。现在，一切都发生了完全的改变：单芯片设计、任意语言音乐随录随放、断电语音不丢失、音质接近磁带效果、操纵功能强大、价格低廉等等，这一切就是ISD数码语音电路给我们带来的变革。在多媒体技术广泛应用、市场竞争日益猛烈的今天，几乎所有的产品都更注重人机界面的友好性、易用性与安全性，人性化的语音提示是最自然、最廉价、最有

9、效的手段，它能够为您设计的产品升级换代，让您的新产品“开口说话”，使它更具说服力、竞争力。ISD系列语音电路是美国ISD(InformationStorageDevice)公司的专利新产品，它打破了传统的先A/D再D/A的模式，而使用特殊的直接存储模拟信号技术，从而大大提高了存储密度，且使模拟信号得到永久储存。ISD系列电路以其音质自然、使用方便、单片存储、反复录放、低功耗、抗断电等众多优点立即在语音应用领域确立了其不可争辩的霸主地位，它在通讯设备、智能仪表、治安报警、语音报站、报数报价、语音讲解、语音记录、语音复读、教学仪器、智能玩具、电子礼品等场合获得了广泛的应用。2.2电路特点与性能间及

10、性能如下表2.1所示:表2.1ISD语音电路要紧有1200、1400、2500、3300、4000五大系列产品，它们的要紧存贮时器件型号存储时间采样频率最大段数操纵方式电压ISD121010秒6.480地址并行5VISD142020秒6.4160地址并行5VISD2560/90/12060/90/120秒8.0/5.3/4.0600/600/600地址并行5V1SD33060/120/24060/120/240秒8.0/8.0/4.0400/800/800SPI串行3VISD4002-2/3/42/3/4分钟8.0/5.3/4.0600SPI串行3VISD4003-4/6/84/6/8分钟8.

11、0/5.3/4.01200SPI串行3VISD4004-8/12/168/12/16分钟8.0/5.3/4.02400SP1串行3VISD语音电路要紧存贮时间及性能DIP封装图及各引线端功能表2.2DIP各引线端功能A0/M01A1/M12A2/M23A3/M34A4/M45A5/M56A6/M67A78A89A910AuxIf11VSSD2VSSA13SP142ISD250028VCCD27PJR26XC1K25EOM24PD23CE22OVF21AnaOut20AnaIn19AGC18MicRef17Mic16VCCA15SP-引线端名称功能17AO/MO-A6/M6地址810A7-A9地

12、址11AUXIN辅助输入12、13VSSD.VSSA数字与模拟地14、15SP+、SP-扬声器输出16、28VCCA.VCCD模拟、数字信号电源正极17、18MIC、MICREF麦克风输入与输入参考端19AGC自动增益操纵20、21ANA1N、OUT模拟信号输入与输出22OVF溢出23CE片选(低电平同意芯片工作)24PD芯片低功耗状态操纵25录放音结束信号输出EOM26XC1K外部时钟如图2.1及表2.2所示。27_录/放操纵选择PjR下瞥幺2%耳制摩璘芯片的内部基本结构框图，由图可知,在这种CMOS器件内部,MIC前置放大器、自动增益操纵电路、抗干扰滤波器、平滑滤波器、扬声器、放大器与振荡

13、器、模拟量存储器等全部集成在该单片内，只要外接MIC、扬声器与几个电阻、电容、开关,再加上电源（电池），这就构成了一个完整的语音录/放系统。而与此有明显不一致的是,前述的T6668等系列语音芯片则需外接扬声器、放大器、石英晶振、动态存储器等电路。图2.2ISD2500系列结构图图2.2中，管脚MIC（17脚）为麦克风输入端。MICREF（18脚）为麦克风参考输入端。ANAOUT（21脚）为模拟输出端,ANAIN（20脚）为模拟输入端。AGC（19脚）为自动增益操纵输入端,SP+、SP-（14、15脚）为扬声器输出端,可接816。的扬声器。PD（24脚）为低功耗输入端。CE（23脚）为片选输入端

14、,低电平有效。PR（27脚）为录/放音选端,接高电平常芯片放音,低电平常芯片录音。XC1K（26脚）为外部时钟输入端。EOM（25脚）为信息录/放结束输出端,放音结束时自动输出一个负脉冲。OVF（22脚）为溢出输出端,本管脚可被用来进行器件的串联，以加长录/放音的时限。AUXINd1脚）为辅助输入端。VccasVCCd（16、18脚）为电源输入端。Vssa、VSSd（12、13脚）为地输入端。AO至A9为地址输入端。ISD录/放技术与80年代的T6668等语音芯片最大差别在于ISD芯片内不存在A/D与D/A转换器。其工作原理是使用直接模拟存储技术,把模拟量成功的存入半导体存储器中。即在对输入的

15、音频模拟量每作一次取样时，电压数据被暂存在芯片内的取样保持电路中并最后被存储在片内的EEPROM存储单元中。该EEPRoM存储单元构成模拟量存储阵列（如图1所示）。在将模拟量信息写入模拟存储单元EEPROM时，ISD线路使用闭环方式。取样保持电路将保持的取样电压值提供给比较器的一个输入端，而模拟量存储单元则将其电压输入至比较器的另一端。在多次写入中，电子被“泵入”存储单元,并使存储电平反馈到比较器，当模拟存储单元的输出电压等于取样保持电平常,则停止写入。操作模式当最高位地址（MSB）A8、A9都为高电平常，地址端就作为操作模式选择端（高电平有效）如下表2.3所示。使用操作模式时需要注意两点：1、所有操作模式下的操作都是从0地址开始,以后的操作根据模式的不一致，而从模式操纵功能典型应用相应的地址开