基于单片机的语音门铃设计与实现毕业设计论文.docx
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基于单片机的语音门铃设计与实现毕业设计论文
基于单片机的语音门铃设计与实现
基于单片机的语音门铃设计与实现
基于单片机的语音门铃设计与实现
院（系）：
信息与通信工程学院
专业：
电子信息工程
学号：
学生姓名：
指导教师：
2012年6月
摘要
近几年来，随着市场上智能化楼宇的不断升温，语音门铃系统已作为智能化办公室和智能化住宅小区的一个重要组成部分，被各商家和用户所接受。
在一些场合，语音门铃系统给人们带来了意想不到的方便。
本课题主要设计出一种小型的语音门铃系统，它具有提示、留言、警报等功能。
基于这样的思想，本次设计以89C52单片机为核心，结合ISD1700语音芯片及其它成型的芯片，以模块化原则设计一种语音门铃系统，其中ISD1700语音芯片通过单片机以SPI协议模式实现控制，可以充分的发挥其录放功能。
同时，结合红外检测模块，提升了系统的安全性能。
以此作为一种语音门铃系统的探索和实践。
本系统的特点是可具有个性化、人性化、智能化、安全方便具有比较高的性能价格比。
关键词：
语音门铃；单片机；ISD1700
ABSTRACT
Inrecentyears,withintelligentbuildingsonthemarkethasbeenheatingup,thedoorbellsystemhasbeenasintelligentofficeandintelligentresidentialquartersofanimportantcomponentofthetradersanduserstoaccept.Insomecases,voicedoorbellsystemstobringunexpectedconvenience.Themainobjectiveofthistopicistodesignasmallvoicedoorbellsystem,Ithastips,messageandalerts.Basedonthisidea,thedesignofthe89C52MCUasthecore,combinedwiththeISD1700voicechip,andvoicedoorbellsystemtodesignamodularprinciple.WhichISD1700voicechipiscontrolledbytheMCUandtheSPIprotocolmodeandcanfullyplaytheirrecorders.Atthesametime,theuseofinfrareddetectionmoduletoenhancethesafetyperformanceofthesystem.
Thecharacteristicsofthissystemispersonalized,humane,intelligent,safeandconvenienttohavearelativelyhighcostperformance.
Keywords:
voicedoorbell;MCU;ISD1700
第1章绪论
1.1课题的研究背景
随着市场上智能化楼宇的不断升温，门铃系统已作为智能化办公室和智能化住宅小区的一个重要组成部分，被各商家和用户所接受。
微型计算机的出现和大量使用将人类社会带入一个新的时代，单片微型计算机简称单片机，在其中扮演着十分重要的角色。
虽然它没有常见的PC那样大的体积和重量不会在办公桌和控制台上占据一个显要的位置，但它就像小小的螺丝钉一样，镶嵌在人们工作生活中需要计算、控制、测量等智能活动的各个角落。
由于单片机的控制功能强大、使用灵活、体积小、可靠性高、性价比高、用以产品化等特点，近年来在智能仪器仪表、机电一体化、实时控制、分布式多机系统、家用电气等各个领域都得到了广泛的应用，对各个行业的技术改造和产品的更新换代起着重要的推动作用，对人们生活质量的提高产生了深刻的影响。
传统的门铃都是叮咚声，所具备的功能较少，根本不能满足这个飞速发展的社会的需要。
现在主要是一种无绳电话可视门铃对讲系统，这种门铃系统功能强大，实用性强，但是它的设备复杂，价格高。
在无单元门的小区，集体居住宿舍，写字楼等场所安装这样的门铃系统不太适用。
因此，本次设计针对这些门铃系统的一些不足，设计一种适用与以上场所的门铃系统。
它主要实现家中有人时普通门铃的提示；家中无人时，有提示功能，留言功能和安全警报功能；当用户回家后，可以播放留言，并且可以选择家中是否有人。
希望通过这些功能可以对特殊场所的门铃系统进行一定的改善。
1.2课题的主要研究工作
1.2.1课题内容
1、主人离开住宅后按下无人开关启动语音门铃系统；
2、当有人按下门铃后家中无人时语音提示留言信息，家中有人时给出声音提示；
3、主人回家后可以由按键播放来人存储的多段留言信息；
4、提示留言信息延时一分钟后提示来人远离防盗门，否则发出报警鸣音。
1.2.2课题要求
1、设计电路，实现设计要求；
2、控制单片机，实现正确提示使使用者容易操作；
3、通过单片机控制ISD1700芯片，实现录音、播放、擦除、提示功能；
4、通过红外对管检测前方有无障碍物。
1.3课题的研究意义
本次课题的主要研究如何给语音门铃使用者带来更多方便和安全。
很多时候，当家中无人的时候，一些访客可能有一些事情不能表述给用户，带来一些不便；同时，有些别有用心之人在门口逗留，给用户的安全带来隐患。
因此，本次设计主要针对这两项进行改善。
它主要实现语音提示功能，留言功能和安全警报功能。
1.4设计主要的应用场所
由于此设计主要对语音门铃系统的语音提示，留言，安全警报方面进行设计，因此其主要应用场所为无单元门的小区，集体居住宿舍，写字楼，宾馆等场所使用。
第2章模块特性简介
2.1STC89C52单片机简介
2.1.1STC89C52单片机特性
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速，低功耗，超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。
主要特性如下：
1、增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051
2、工作电压：
5.5V～3.3V
3、工作频率范围：
0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz
4、用户应用程序空间为8K字节
5、片上集成512字节RAM
6、通用I/O口（32个），复位后为：
P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。
7、ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RXD/P3.0,TXD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片
8、具有EEPROM功能
9、具有看门狗功能
10、共3个16位定时器/计数器。
即定时器T0、T1、T2
11、外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒
12、通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART
13、工作温度范围：
-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）
14、PDIP封装
2.1.2STC89C52单片机引脚说明
STC89C52单片机引脚如图2.1所示。
图2.1STC89C52引脚图
1、输入/输出端口P0/P1/P2/P3：
P0口（P0.0～P0.7，39~32脚）：
P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O口。
作为漏极开路的输出端口，每位能驱动8个LS型TTL负载。
当P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器（地址80H）写入全1，此时P0口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。
作输入口使用时要先写1，这就是准双向口的含义。
在CPU访问片外存储器时，P0口分时提供低8位地址和8位数据的复用总线。
在此期间，P0口内部上拉电阻有效。
P1口（P1.0～P1.7，1~8脚）：
P1口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。
P1口每位能驱动4个LS型TTL负载。
在P1口作为输入口使用时，应先向P1口锁存地址（90H）写入全1,此时P1口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。
P2口（P2.0～P2.7，21~28脚）：
P2口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。
P口每位能驱动4个LS型TTL负载。
在访问片外EPROM/RAM时，它输出高8位地址。
P3口（P3.0～P3.7，10~17脚）：
P3口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。
P3口每位能驱动4个LS型TTL负载。
P3口与其它I/O端口有很大的区别，它的每个引脚都有第二功能，如下：
P3.0：
（RXD）串行数据接收。
P3.1：
（RXD）串行数据发送。
P3.2：
（INT0）外部中断0输入。
P3.3：
（INT1）外部中断1输入。
P3.4：
（T0）定时/计数器0的外部计数输入。
P3.5：
（T1）定时/计数器1的外部计数输入。
P3.6：
（WR）外部数据存储器写选通。
P3.7：
（RD）外部数据存储器读选通。
2、时钟电路引脚XTAL1和XTAL2：
XTAL2（18脚）：
接外部晶体和微调电容的一端；在8051片内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。
若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。
要检查8051/8031的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。
XTAL1（19脚）：
接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。
在采用外部时钟时，该引脚必须接地。
3、80C51单片机的中断系统
80C51系列单片机的中断系统有5个中断源，2个优先级，可以实现二级中断服务嵌套。
由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器IE控制CPU是否响应中断请求；由中断优先级寄存器IP安排各中断源的优先级；同一优先级内各中断同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。
4、定时/计数器的结构和工作原理
（1）定时/计数器的结构
定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。
TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。
如图2.2所示。
图2.2定时/计数器的结构
（2）定时/计数器的工作原理
加1计数器输入的计数脉冲有两个来源，一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。
每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。
如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。
可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。
设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。
计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。
设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。
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