智能家居门禁系统的研制54670.docx
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1、项目研究报告智能家居门禁禁系统的研制制项 目 研 究究 报 告项 目 批 准 号 XXZ07011 项 目 名 称 智能家家居门禁系统统的研制 项 目 负 责 人 李李 辉 所 在 单 位 石家庄经经济学院 目 录一、研究的主要要意义和目的的 3二、研究的主要要内容、方法法及过程 3第一节 研究究主要内容 3第二节 研究究方法 3第三节 研究究过程 3三、主要研究的的成果介绍 4第一节 智能能门禁系统概概述 4第二节 语音音提示模块设设计 4第三节 智能能拨号报警 12第四节 自动动照明模块设设计 211第五节 电子子门锁模块设设计 266第六节 设置置无人状态模模块设计 30第七节 单片片机
2、汇编程序序设计 31四、学术价值的的的自我评价价 39五、成果的社会会影响 39第一节 课题题研究取得的的主要业绩 39第二节 课题题研究的应用用前景和社会会影响 39六、研究中尚存存在的问题 41参考文献41项目编号:XZZ0701智能家居门禁禁系统的研制制项 目 研 究究 报 告项目组负责人:李 辉主要成员:张立立亚摘要:为了给人人们提供一个个安全,舒适适和谐的家居居环境,本文文采用单片机机AT89CC51、语音音芯片ISDD2560等等,构成一个个具有语音留留言、警告、笛笛声报警、智智能电子门锁锁、人体红外外线感应自动动照明灯等功功能的家居系系统,用户可可根据家庭的的实际需要方方便地进行
3、扩扩展,此系统统的设计体现现了人性化,个性化和趣趣味化三大特特点,使用方方便,快捷,稳稳定,安全。关键词:单片机机;语音芯片片;门禁系统统78一、研究的主要要意义和目的的众所周知,高科科技带给我们们生活的不断断改善,更为为我们提升需需求层次,尽尽快达到马斯斯洛人类需求求理论的第四四层次,体验验尊贵的价值值提供了保障障。如何把高高科技尽快转转化为产品,是是世界各国技技术人才追求求的目标。随随着社会的发发展进步,家家居门禁的研研制也已成规模。门门禁系统又称称出入口控制制系统,是一一种高度智能能化既可实时时控制又可脱脱机使用的通通道监管、报报警安全系统统。它是安全防范范系统中非常常重要的组成成部分。
4、在家家庭防盗和智智能控制中起起到非常重要要的作用,受受到现代家庭庭的亲睐。如如何使家居的的门禁系统设设计变的人性性化、个性化化、趣味化、实实现智能性已经成成为家居门禁禁设计的一个个值得研究拓拓展和有市场场价值的方向向,本文就是是基于这样的的思想,以AAT89C51单单片机为核心心结合一些传传感器、其它它智能芯片,以以模块化、积积木式的原则则设计了一种种家居门禁系系统,其功能能性,实用性性,价值性都都得到相当完完善的理论研研究。二、研究的主要要内容、方法及及过程第一节 研究究主要内容单片机是一个集集成在一块芯芯片上的完整整计算机系统统。它具有体积小小、功耗低、控控制功能强、扩扩展灵活、微微型化和
5、使用用方便等优点点,而且价值不不断被扩大,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控制等领域。我们结合目前所学知识和市场上应用最普遍的AT89C51单片机,集合其他的接口芯片和辅助设备,组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和一些实验验证,得到了有关老师和专家的指导,并且于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组成:语音提示设计模块、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 研究究方
6、法我们采用理论、实实验相结合方方法,对智能门禁系统统各个模块进进行了认真的的研究。第三节 研究究过程1、实验准备阶阶段(20007年4月2007年4月)总结经验验,调整方向向。我们结合自己的的基本情况以以及老师的建建议,通过对对该项目的内内容和原理进进行了系统的的分析,初步形形成了项目研究方案案和明确的努力力方向。2、初步实验阶阶段(20007年5月2007年7月)重点学习,努努力提高完成课题实验的的各项准备后后,我们对处于核核心地位的单单片机的有关关知识进行了了系统学习,努力提高自己的综合能力,为项目的开展和研究做充分的准备。在此期间我们了解了单片机的硬件结构如定时器/计数器、中断系统、存储
7、器、并行和串行I/O口等,然后是指令和软件编程,对于单片机的一些简单控制和编程有了一定的掌握。对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、全面研究阶阶段(20007年8月2007年10月)理论实验验,全面推进进具备一定的研究究基本条件,我我们进行了有有关元器件的的购买,进入入实验和理论论结合的阶段段。完成了单单片机的焊接接和测试,并并利用其进行行语音控制的的实验等。4、项目总结阶阶段(2007年年10月2008年3月)提炼精华华,成果展示示根据项目研究方方案和结题要要求,本项目目组认真开展展了结题工作作,对实验过过程和主要内内容进行了总总结提炼,对对该智能门禁系统
8、统进行深度的理理论分析,以以便形成有价价值的研究成成果。我们把把一些模块的的实验验证和和理论分析的的结果进行了了汇总,然后后进行了论文文的撰写。于于2008年年年初在科学学技术与工程程杂志社发发表有关成果果论文一篇。三、主要研究的的成果介绍第一节 智能能门禁系统概概述智能家居门禁系系统把自动照照明、语音提提示录音、设设置无人状态态、智能电子子门锁和智能语音拨拨号报警系统统通过AT889C51单单片机连接在在一起,构成成一个智能化化、智能的家庭实实用型门禁系系统。其系统统框图见图11.1。图1.1: 多功能门禁系统 智能门禁系统自动照明系统智能电子门锁无人状态功能语音拨号系统语音提示录音以单片机
9、AT889C51为为核心,把语语音芯片ISSD25600接口所构成成的外设电路路以及其他智智能设备电路路与单片机的的数据存储器器(RAM)和程序存储储器(EPRROM)统一一编制址的方方式把两片器器件挂入数据据地址总线中中,构成了一一个智能家居门禁禁系统。图11.2给出的的是智能门禁系统统模块原理。图1.2: 智能门禁系统模块原理电路结构简图AT89C51语音模块报警模块 照明模块辅助模块第二节 语音音提示模块设设计2.1简述过去,数码语音音的开发设计计不但结构设设计复杂、编编程录制麻烦烦、开发生产产成本高,而而且音质欠佳佳,难以实用用。现在,一一切都发生了了彻底的改变变:单芯片设设计、任意语
10、语言音乐随录录随放、断电电语音不丢失失、音质接近近磁带效果、控控制功能强大大、价格低廉廉等等,这这一切就是IISD数码语语音电路给我我们带来的变变革。在多媒媒体技术广泛泛应用、市场场竞争日益激激烈的今天,几几乎所有的产产品都更注重重人机界面的的友好性、易易用性和安全全性,人性化化的语音提示示是最自然、最最廉价、最有有效的手段,它它可以为您设设计的产品升升级换代,让让您的新产品品“开口说话”,使它更具具说服力、竞竞争力。ISD系列语音音电路是美国国ISD(IInformmationn Storrage DDevicee)公司的专专利新产品,它它打破了传统统的先A/DD再D/A的的模式,而采采用独
11、特的直直接存储模拟拟信号技术,从从而大大提高高了存储密度度,且使模拟拟信号得到永永久保存。IISD系列电电路以其音质质自然、使用用方便、单片片存储、反复复录放、低功功耗、抗断电电等众多优点点立即在语音音应用领域确确立了其不可可争辩的霸主主地位,它在在通讯设备、智智能仪表、治治安报警、语语音报站、报报数报价、语语音讲解、语语音记录、语语音复读、教教学仪器、智智能玩具、电电子礼品等场场合获得了广广泛的应用。2.2电路特点点与性能ISD语音电路路主要有12200、14400、25500、33300、40000五大系系列产品,它它们的主要存存贮时间及性性能如下表22.1所示:表2.1 ISD语音电路主
12、要存贮时间及性能器件型号存储时间采样频率最大段数控制方式电压ISD1210010秒6.480地址并行5VISD1420020秒6.4160 地址并行5VISD25600/90/112060/90/1120秒8.0/5.33/4.0600/6000/600地址并行5VISD330660/1200/24060/120/240秒8.0/8.00/4.0400/8000/800SPI串行3VISD40022-2/3/42/3/4分钟钟8.0/5.33/4.0600SPI串行3VISD40033-4/6/84/6/8分钟钟8.0/5.33/4.01200SPI串行3VISD40044-8/122/168
13、/12/166分钟8.0/5.33/4.02400SPI串行3V表2.2 DIP各引线端功能(1)DIP封封装图及各引引线端功能引线端名称功能17AO/MOAA6/M6地址810A7A9地址11AUX INN辅助输入12、13VSSD、VSSSA数字和模拟地14、15SP+、SP-扬声器输出16、28VCCA、VCCCD模拟、数字信号号电源正极17、18MIC、MICC REF麦克风输入与输输入参考端19AGC自动增益控制20、21ANA IN、OOUT模拟信号输入和和输出22溢出23片选(低电平允允许芯片工作作)24PD芯片低功耗状态态控制25录放音结束信号号输出26XCLK外部时钟27P/
14、录/放控制选择择如图2.1及表表2.2所示示。图2.1 DIP封装图下图2.2为IISD系列芯芯片的内部基基本结构框图图,由图可知知,在这种CCMOS器件件内部,MIIC前置放大大器、自动增增益控制电路路、抗干扰滤滤波器、平滑滑滤波器、扬扬声器、放大大器和振荡器器、模拟量存存储器等全部部集成在该单单片内,只要要外接MICC、扬声器和和几个电阻、电电容、开关,再加上电源源(电池),这就构成了了一个完整的的语音录/放放系统。而与与此有明显不不同的是,前前述的T66668等系列列语音芯片则则需外接扬声声器、放大器器、石英晶振振、动态存储储器等电路。图2.2 ISD2500系列结构图图2.2中,管管脚
15、MIC(17脚)为为麦克风输入入端。MICCREF(118脚)为麦麦克风参考输输入端。ANNAOUT(21脚)为为模拟输出端端,ANAIIN(20脚脚)为模拟输输入端。AGGC(19脚脚)为自动增增益控制输入入端,SP+、SP-(14、155脚)为扬声声器输出端,可接816的扬声器。PPD(24脚脚)为低功耗耗输入端。CCE(23脚脚)为片选输输入端,低电电平有效。PP/R(277脚)为录/放音选端,接高电平时时芯片放音,低电平时芯芯片录音。XXCLK(226脚)为外外部时钟输入入端。EOMM(25脚)为信息录/放结束输出出端,放音结结束时自动输输出一个负脉脉冲。OVFF(22脚)为溢出输出出
16、端,本管脚脚可被用来进进行器件的串串联,以加长长录/放音的的时限。AUUXIN(111脚)为辅辅助输入端。VVcca、VVccd(116、18脚脚)为电源输输入端。Vsssa、Vsssd(122、13脚)为地输入端端。A0至AA9为地址输输入端。ISD录/放技技术与80年年代的T66668等语音音芯片最大差差别在于ISSD芯片内不不存在A/DD和D/A转转换器。其工工作原理是采采用直接模拟拟存储技术,把模拟量成成功的存入半半导体存储器器中。即在对对输入的音频频模拟量每作作一次取样时时,电压数据据被暂存在芯芯片内的取样样保持电路中中并最后被存存储在片内的的EEPROOM存储单元元中。该EEEPR
17、OM存存储单元构成成模拟量存储储阵列(如图图1所示)。在在将模拟量信信息写入模拟拟存储单元EEEPROMM时,ISDD线路采用闭闭环方式。取取样保持电路路将保持的取取样电压值提提供给比较器器的一个输入入端,而模拟拟量存储单元元则将其电压压输入至比较较器的另一端端。在多次写写入中,电子子被“泵入”存储单元,并使存储电电平反馈到比比较器,当模模拟存储单元元的输出电压压等于取样保保持电平时,则停止写入入。(2)操作模式式表2.3当最高位地址(MSB)AA8、A9都为高电电平时,地址址端 就作为为操作模式选选择端 (高高电平有效)如下表2.3所示。模式控制功能典型应用A0/M0信息检索快速检索信息A1
18、/M1删除EOM标志志在全部语音录放放结束时,给给出EOM标志A2/M2未用当工作模式 操操作时,此端应接低电平平A3/M3循环放音从0地址开始连连续重复放音音A4/M4连续寻址可录放连续的多多段信息A5/M5CE电平触发允许信号中止A6/M6按钮控制简化器件接口使用操作模式时时需要注意两两点:1、所所有操作模式式下的操作都都是从0地址开始,以以后的操作根根据模式的不不同,而从相相应的地址开开始工作。当当电路中录音音转放音或进进入省电状态态时,地址计计数器复位为为0。2、操操作模式位不不加锁定,可可以在MSBB(A8、A9)地址位位为高电平时时,CE电平变低低的任何时间间执行操作模模式操作。如
19、如果下一片选选周期MSBB(A8、A9)地址位位中有一个(或两个)变为低电平平,则执行信信息地址,即即从该地址录录音或放音,原原来设定的操操作模式状态态丢失。3)分段录放音音 2500系系列最多可分分为600段,只只要在分段录录/放音操作前前(不少于3000纳秒),给地址A00A9赋值值,录音及放放音功能均从从设定的起始始地址开始,录录音结束由停停止键操作决决定,芯片内内部自动在该该段的结束位位置插入结束束标志(EOOM);而放放音时芯片遇遇到EOM标志即即自动停止放放音。2500系列地地址空间是这这样分配的:地址05599作为分分段用(见下表2.44),地址6000767未未使用,地址址76
20、811023为工工作模式选择择。表2.4 2500系列地址空间分配十进制二进制信息时间(秒)A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0256025752590000000000000005000001100105.06.257.50100000110010010.012.515.0250001111101025.031.2537.5300010010110030.037.545.0400011001000040.050.060.0500011111010050.062.575.0599100101011159.974.8789.852.3电路的应应用开发ISD系列单片片语音录放电电路中,目前前使
21、用最广泛泛的是ISDD1420、IISD25660/90/120、IISD40002/40003/40004三大类芯芯片,大多数数的应用系统统或OEM都都是由它们构构成的,这里里对ISD22500常用用电路的应用用开发进行说说明。ISD25000系列芯片按按录放时间660秒、755秒、90秒和和120秒分分成ISD22560、22575、22590和225120四四个品种。IISD25000系列和11400系列列语音电路一一样,具有抗抗断电、音质质好,使用方方便,无需专专用的语音开开发系统等相相同优点。它它的最大特点点在于片内EE2PROM容容量为4800K(14000系列为1128K),所所
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