基于單片機的樓宇對講系統(tǒng)的設計

誠信申明本人申明：我所呈交的本科畢業(yè)設計，是在導師指導下，針對大學的專業(yè)知識綜合在一起進行的研究工作并作出了全面的總結。據(jù)本人所知道的，在本論文中除了特別加以標注和特別致謝所羅列的內(nèi)容外。本論文中所出現(xiàn)的創(chuàng)新的地方，絕對存在其他人已經(jīng)發(fā)表過的研究，也不存在曾經(jīng)獲得各種教育機構的學位或證書而所使用的材料。同時在論文中對本課題中出現(xiàn)的其他人的研究論證都有在作出了說明，在此我深表謝意。假設有不實之處，本人承當一切相關責任。本人簽名：年月日基于單片機的樓宇對講系統(tǒng)的設計——52片機在樓宇對講控制系統(tǒng)中的應用***自動化專業(yè)自控****班學號*********指導教師***講師摘要隨著計算機技術科學與技術的快速開展，以及信息技術，信息化，智能化浪潮是到世界的各個角落，計算機的應用已經(jīng)滲透到過敏經(jīng)濟與人們生活的各個角落。自從小區(qū)樓宇對講系統(tǒng)進入到中國大陸，該系統(tǒng)已經(jīng)開始全面的改變著人們的社會生活，使我們的生活了翻天覆地的變化。對于高層樓宇對講系統(tǒng)，適應了信息社會，要遵循社會的進步。現(xiàn)如今單片機已經(jīng)開展到了新一代的微控制產(chǎn)品。目前，安防系統(tǒng)具有完善的管理體系并且具備了可選擇性的綜合信息效勞系統(tǒng)，同時系統(tǒng)的設備也比擬成熟，先進。隨著建筑產(chǎn)業(yè)基金的投資和技術的快速開展，通過對系統(tǒng)的一步人步可擴展和升級，樓宇對講系統(tǒng)的不斷完善和提高。同時以平安系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、社區(qū)信息平臺和綜合信息效勞體系作為依托。提供高平安性，舒適性，環(huán)保，方便的生活空間的住宅和別墅住房。在寫作過程中，通過理論研究和實際觀察訪問，以進一步確定該系統(tǒng)的實施，表達了理論與實踐，科學的理論付諸實踐。關鍵詞：樓宇對講機單片機Thedesignofbuildingintercomsingle-chipcontrolbasedon——The52singlechipmicrocomputerinthebuildingintercomsystemAbstractWiththerapiddevelopmentofInternettechnologyinrecentyears,nformation,intelligencetideisintoallcornersoftheworld,sinceenteringtheresidentialbuildingintercomsystem,whichbeganfull-changingpeople'ssociallives,sothatwethebiglifechangesoccurred.Forrisebuildingintercomsystem,adaptedtotheinformationsociety,tofollowtheprogressofsociety-tobecomethenewcentury,realestatedevelopmentandpropertyinvestmentindustryleadingdirection.Becauseofpeople'slivingstandardsimprove,managementofresidentialareasofquality,safetyandinformation,andhereagain,greatlypromotedthedevelopmentofbuildingintercom.Fornow,securitysystems,soundmanagementsystem,withachoiceintegratedinformationservicesystem,whilethesystemequipmentismoremature,advanced;Withtherapiddevelopmentoftheconstructionindustry,investmentfundsandtechnology,peoplestepsteponthesystemcanbeexpandedandupgradedtomakeintercomsystemhasbeenconstantlyrefinedandimproved,Withsecuritysystems,intelligentcontrolsystems,residentialpropertymanagementsystems,Communityinformationplatformandintegratedinformationservicesystemasthebasis,Withhi-techtoolsconstitutethecellconstantspeedInternetinformationserviceplatformforresidentialhousesandvillasprovideefficientandsafe,comfortable,environmentallyfriendlyandconvenientlivingspace.Inthewritingprocess,throughtheoreticalresearchandpracticalobservationvisits,tofurtherdefinetheimplementationofthesystem,embodiedtheorywithpractice,thescientifictheoryintopractice.Keywords:BuildingIntercomSCM目錄TOC\o"1-2"\h\z\u前言1第1章樓宇對講的概述3第1.1節(jié)課題所研究的背景和意義3第1.2節(jié)近年來國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀4第1.3節(jié)課題所研究的內(nèi)容4第2章硬件局部的選擇6第2.1節(jié)單片機的選擇6第2.2節(jié)語言電路半雙工與全雙工的選擇7第2.3節(jié)無線系統(tǒng)與有線系統(tǒng)的選擇7第2.4節(jié)硬件選擇的總結8第3章軟硬件的電路設計與實現(xiàn)10第3.1節(jié)控制電路的設計11第3.2節(jié)報警電路的設計19第3.3節(jié)語音電路的設計22第3.4節(jié)電源電路的設計26第3.5節(jié)軟件的設計27第4章常見問題及維修31第4.1節(jié)常見的問題及原因 31第4.2節(jié)抗干擾的措施 31結論33附錄34參考文獻36致謝37前言隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和信息技術的飛速開展，信息，情報是波到世界的每個角落，從屋子的樓宇對講系統(tǒng)，它開始了全方位的在人們的社會生活的變化，使我們的生活發(fā)生了很大的變化。對于樓宇對講系統(tǒng)的興起，適應了社會的信息化、跟隨了社會的進步——成為新世紀房地產(chǎn)投資開發(fā)和物業(yè)行業(yè)的主導方向。由于人民生活水平逐步提高，獲取和管理越來越受到人們的重視住宅小區(qū)的質量，平安和信息，這里又極大地推動了樓宇對講開展。平安的防范體系，管理的合理，具備綜合性信息效勞系統(tǒng)成為現(xiàn)如今的需求。

系統(tǒng)軟硬件的選擇同時更具有成熟性和先進性。

隨著建筑產(chǎn)業(yè)基金的投資和技術的快速開展，通過對系統(tǒng)的一步一步的可擴展和升級，樓宇對講系統(tǒng)的不斷完善和提高。

如今已經(jīng)形成了以安防系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)、社區(qū)信息平臺以及綜合信息效勞系統(tǒng)為參考，通過高新的科技手段不斷的升級小區(qū)高速互聯(lián)網(wǎng)絡信息效勞平臺。

提供高平安性，舒適性，環(huán)保，方便的生活空間的住宅和別墅住房。就當前來講，平安的防范體系，管理的合理，具備綜合性信息效勞系統(tǒng)成為現(xiàn)如今的需求。系統(tǒng)軟硬件的選擇同時更具有成熟性和先進性。隨著建筑產(chǎn)業(yè)基金的投資和技術的快速開展，通過對系統(tǒng)的一步一步的可擴展和升級，樓宇對講系統(tǒng)的不斷完善和提高。就當前來講，平安的防范體系，管理的合理，具備綜合性信息效勞系統(tǒng)成為現(xiàn)如今的需求。系統(tǒng)軟硬件的選擇同時更具有成熟性和先進性。隨著建筑產(chǎn)業(yè)基金的投資和技術的快速開展，通過對系統(tǒng)的一步一步的可擴展和升級，樓宇對講系統(tǒng)的不斷完善和提高。如今已經(jīng)形成了以安防系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)、社區(qū)信息平臺以及綜合信息效勞系統(tǒng)為參考，通過高新的科技手段不斷的升級小區(qū)高速互聯(lián)網(wǎng)絡信息效勞平臺。提供高平安性，舒適性，環(huán)保，方便的生活空間的住宅和別墅住房。第二十一世紀的到來，現(xiàn)代高技術，高技術的迅猛開展，以難以想象的速度變化和影響人們的思維和生活方式。隨著我國改革開放的不斷深入，為適應信息時代的要求，人民的生活條件和環(huán)境的改善，科學的信息管理已成為一個新概念。我們以現(xiàn)代的信息傳輸技術、網(wǎng)絡技術以及信息系統(tǒng)集成技術進行了精密的設計、精心建設以及優(yōu)化集成來提高住宅高新技術的含量，用來適應二十一世紀現(xiàn)代居住的生活標準。

樓宇對講系統(tǒng)開展已有十來年的歷史，其中數(shù)碼式系統(tǒng)因接線簡單，可控戶數(shù)多而在要求較高的場合廣泛應用。系統(tǒng)主機是一個標準的數(shù)字電路，從早期的控制到現(xiàn)在根本上采用微機控制，控制設計可以完成鍵盤處理，對講機，電控鎖功能。樓宇對講的概述選題背景及意義樓宇對講系統(tǒng)在我國的開展雖然沒有很長時間，但是由于它的市場前景早已被商家們所看好。時至今日，生產(chǎn)廠家已經(jīng)不計其數(shù)、難以考察。視頻監(jiān)控，對講和訪問控制，智能停車場和防盜報警等共同組成了一個平安的行業(yè)。隨著社會的開展，人們的生活方式和思維方式的變化，人們的生活水平的開展，社會治安形勢不容樂觀，對講、監(jiān)控等很多的效勞已經(jīng)成為保安行業(yè)重要的先進技術的支撐手段。今天，樓宇對講系統(tǒng)是智能社區(qū)的重要組成局部，不僅是游客和該地區(qū)居民提供雙向通信，控制他們的家庭可以遠程防盜門開關，還可以在遇到危險時行緊急報警。通過網(wǎng)絡連接各部件的對講系統(tǒng)通常包括：管理中心機，門機，家用門機，室內(nèi)機，墻機等。隨著人們的不斷研發(fā)，為了用戶對附加功能需要求的不斷的增加，現(xiàn)如今，對講系統(tǒng)已經(jīng)形成防盜報警，門禁一體化，圖片信息，圖像的采集、存儲和調(diào)用記錄等諸多人性化功能。根據(jù)在信道中傳輸?shù)男盘栴愋涂梢苑譃槟M型和數(shù)字型兩種。數(shù)字系統(tǒng)的傳輸是數(shù)字信號，如語音，圖像和數(shù)字信號，而數(shù)字信號是頻率帶寬和處理器速度。在一般情況下，不可防止的數(shù)字信號傳輸?shù)恼Z音或圖像信號的延遲，語音或視頻的間歇現(xiàn)象。如果處理器的速度和優(yōu)良的壓縮算法和足夠的帶寬的技術，如：DSP和FPGA的使用作為處理器，在高30米的速度運行環(huán)境。但有一個好的產(chǎn)品市場價格的因素的重要地位，由于芯片的和優(yōu)良的壓縮算法的高性能數(shù)字系統(tǒng)，所以一般需要很高的價格，市場價格的數(shù)字系統(tǒng)比模擬系統(tǒng)的高很多，這是一個數(shù)字系統(tǒng)是市場營銷的原因很難。但模擬通信對講系統(tǒng)與市場和前景，在仿真系統(tǒng)的優(yōu)點是便于調(diào)試，延遲，價格低，抗干擾等。近年來國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀自從世紀90年代初期樓宇對講系統(tǒng)興起于西方國家，在這些地區(qū)己經(jīng)使用了近20多年，在國外，先進的對講產(chǎn)品主要出現(xiàn)在日本和韓國。1992年起，國外的一些對講產(chǎn)品制造商，陸陸續(xù)續(xù)的來到中國開拓市場。在中國的單元式樓宇對講系列產(chǎn)品進入市場的第一，功能單一，只能實現(xiàn)一些游客的根本功能，系統(tǒng)簡單。第二十一個世紀以來，具有科研生產(chǎn)經(jīng)營能力集中在建筑智能化產(chǎn)品和網(wǎng)絡的開展，不僅實現(xiàn)了多個門口機和多個管理系統(tǒng)，而且還集成了小區(qū)效勞等功能，此外，一些制造商還集成了監(jiān)測，遠程抄表、巡更系統(tǒng)，產(chǎn)品性能有了很大的提高。在日后我們的主要的方向已經(jīng)成為成為了對講系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、信息化、數(shù)字化以及智能化是樓宇對講。課題研究的內(nèi)容本設計是采用小區(qū)單元式的對講系統(tǒng)，課在各個單元門口和住戶家中分別安裝，可用以實現(xiàn)對訪客驗明身份，住戶主人可以遙控開啟住宅放到門，由此可以很有效地防止不法分子進入住宅樓和住戶家中實施犯罪。通過對本設計的研究與實踐，不僅可以使我們從課本上學到知識具體化，而且在現(xiàn)實中還能得到廣泛的應用，防止不法分子進入住宅內(nèi)。在本設計中，主要研究的內(nèi)容是通過單片機以實現(xiàn)語音通話的功能。當單片機復位后，它會進入正常的工作狀態(tài)，之后不斷的掃描單元門口傳來的信號，當其接收到主機傳來的房號編碼信息后，它會把房號編碼信息改變成串行信號，并通過電路可將家庭延伸，一個74ls688比擬器的延伸，從單片機的信號以預定的代碼相比擬，如果兩者相等，比擬器輸出一個控制信號，傳到達預設的驅動，從而驅動對應的開關翻開音頻電路實現(xiàn)通話。這一次通過單片機74ls688比擬器的狀態(tài)確定的分機存不存在，是否短路，開放和空。當檢測到分機的存在時，單片時機送出一個振鈴信號，此時分時機振鈴；當檢測不到時，那么單元主機復位并且發(fā)出提示音；連續(xù)檢測單片機74ls688比擬器，從而區(qū)分擴展是否答復，因為沒有人答復在預先設定的時間，自動關閉復位；當在預設時間有應答，單片機將停止發(fā)送振鈴，并翻開電路；當主機收到開鎖指令之后，會輸出一個開鎖的信號，從而驅動門鎖執(zhí)行開鎖動作。本系統(tǒng)主要是由對講和控制系統(tǒng)組成的。來的人可以通過鍵盤，輸入單元存在的房號進行呼叫對應的住戶，住戶通過語音對講可以對來人的身份進行區(qū)分，確認為訪客后可以執(zhí)行翻開門鎖。本設計遵循本錢低、操作方便、結構簡單的原那么。戶可以翻開平安門的遠程控制，同時，如果有突發(fā)事件，市民也可通知保安人員得到支持和及時的治療。硬件局部的選擇第2.1節(jié)單片機的選擇單片機指的是集成在同一塊芯片的一個完整的系統(tǒng)。即使所有功能都集成在同一快小小的芯片中，但是他有完整的內(nèi)存、外存、CPU和外部總線系統(tǒng)。同時集成定時器、時鐘、通訊接口等外圍的設備。并且現(xiàn)在有很強大的單片機甚至還可以將圖像、網(wǎng)絡、聲音等輸入輸出系統(tǒng)都集在一起。根據(jù)設計的需求以及對單片機功能，本設計將采用的美國ATMAL研究52單片機。AT89C52單片機是一款高性能，低電壓的CMOS8位微控制器，此單片機是由美國ATMAL研究出的，可編程只讀存儲器芯片包含4K反復擦除〔PEROM〕、隨機存取數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕和128bytes。52單片機提供常用的標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個十六位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但RAM，定時/計數(shù)器串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作指導下一硬件復位[1]。AT89C52主要性能參數(shù)：它與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容4k字節(jié)可重擦寫的閃速存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz~20MHz三級加密程序存儲器256*8字節(jié)內(nèi)部RAM32個可編寫I/O口2個十六位定時、計數(shù)器6個中斷電源可編程串行UART通道低功耗空間和掉電模式第2.2節(jié)語音電路的全雙工與半雙工選擇通信的半雙工是，只有同一根傳輸線的使用，它既作發(fā)送又作接受，雖然不同的信號可以同一根傳輸線上兩個方向傳送，但是，通信的雙方不可能能同時接受與發(fā)送信號，此傳送方式就是指半雙工。當采用半雙工方式通信時，系統(tǒng)兩端的接收器和發(fā)送器通過收收和發(fā)送開關轉接到同一根通信線上，從而進行了方向的切換，因此它會產(chǎn)生一些產(chǎn)生時間延遲，但是它的電路設計起來相對簡單，并且還節(jié)省了資源。很適合在樓宇中用來對講的使用[2]。當數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收出現(xiàn)分流時，分別會由兩根傳輸線同時，這時的雙方都能夠在同時進行發(fā)送操作以及接收操作，全雙工通信就是這樣的傳送方式。全雙工方式時，這里的通信系統(tǒng)兩端都設置了接受和發(fā)送器，所以它能控制數(shù)據(jù)在同一時刻兩個方向上通信。全雙工通信方式不需要進行方向的切換，所以它沒有切換操作，因此不會產(chǎn)生的時間延遲。全雙工通信方式要求通訊兩端都有接受和發(fā)送器，并且還需要2根數(shù)據(jù)傳送線傳送通信信號。雖然全雙工通信方式看起來比擬方便，但是全雙工通信時的電路在設計時會比擬復雜，并且在樓宇對講中應用起來會很浪費[2]。由于本設計只是在樓宇中小范圍的進行信號的傳輸，因此在信號的傳輸方式上本設計采用的是半雙工的通信方式。第2.3節(jié)有線系統(tǒng)與無線系統(tǒng)的選擇有線系統(tǒng)是指，所有的部件都會是用看的見的電線進行連接起來出現(xiàn)在系統(tǒng)中，在需要距離比擬長時，采用有線的方式會比擬浪費，而且在現(xiàn)場接線時的工作量會相比照擬大，但是采用有線的方式工作性能相對穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強，所以有線的傳輸方式適合中小型電路中應用。無線系統(tǒng)就是沒有看到在系統(tǒng)線路連接，接收和發(fā)射裝置主要是依靠無線信號進行傳輸。雖然有線的方式使用和現(xiàn)場操作以及維護起來比擬方便，但無線的電路設計比有線的復雜很多，并且性能不一定可靠，抗干擾能力比擬弱。在語音通話完成設計的三個主要功能，開鎖和報警功能，和對講系統(tǒng)，當使用無線方式傳輸?shù)囊髸芨?，特別是語音呼叫功能，要求無線系統(tǒng)可以依靠和抗干擾能力強，且本錢將是非常高的無線傳輸在住宅建筑中的使用。因為，本設計采用的是有線通信的方式第2.4節(jié)硬件選擇的總結在每個單元門和用戶安裝家用對講系統(tǒng)樓宇對講系統(tǒng)，用于實現(xiàn)用戶之間的對講從而身份識別講，住戶可以通過遠程控制系統(tǒng)開放的房子的門，從而防止不法人員進入單元樓。通過對本設計的研究與實踐，可以使從課本上學到的只是具體化，表達在現(xiàn)實生活中。在現(xiàn)實中能夠廣泛的應用，防止非法人員進入到住宅內(nèi)，能夠有效的起到防盜的作用。本設計主要實現(xiàn)的功能流程是，當單片機復位后，它會進入正常的工作狀態(tài)，之后不斷的掃描單元門口的鍵盤，當其接收到鍵盤傳來的房號編碼信息后，它將實數(shù)改變代碼信息轉換成串行信號，和電路可將家庭延伸，一個74ls688比擬器的延伸，從單片機的信號以預定的代碼相比擬，如果兩個都是平等的，此時比擬器會輸出一個控制信號，傳到達預設的驅動，從而驅動對應的開關翻開音頻電路實現(xiàn)通話。這一次是由單片機74ls688比擬器狀態(tài)擴展名確定存在或不存在，是否短路，開放和空。當檢測到分機的存在時，單片時機送出一個信號驅動振鈴，此時分時機振鈴；當檢測不到時，那么單元主機復位并且發(fā)出提示音；連續(xù)檢測單片機74ls688比擬器，從而區(qū)分擴展是否答復，因為沒有人答復在預先設定的時間，自動關閉復位；當在預設時間有應答，單片機將停止發(fā)送振鈴，并翻開電路；當主機收到開鎖指令之后，會輸出一個開鎖的信號，從而驅動門鎖執(zhí)行開鎖動作。由于在功能流程中的功能，根據(jù)對完成功能要求采購所需要的硬件。本設計是采用小區(qū)單元式的對講系統(tǒng)，課在各個單元門口和住戶家中分別安裝，可用以實現(xiàn)對訪客驗明身份，住戶主人可以遙控開啟住宅放到門，

由此可以很有效地防止不法分子進入住宅樓和住戶家中實施犯罪。

通過對本設計的研究與實踐，不僅可以使我們從課本上學到知識具體化，而且在現(xiàn)實中還能得到廣泛的應用，防止不法分子進入住宅內(nèi)。綜合上所述，本設計的主控局部采用AT89C52單片機，語音局部采用半雙工的通信，而硬件連接時由于要求不高將采用有線的方式傳輸信號。這樣就從設計要求和性能方面都能到達不錯的效果。硬件的電路設計與實現(xiàn)本設計主要是由系統(tǒng)軟件設計和硬件電路的設計兩局部組成，在硬件電路局部中，主要是介紹硬件電路的組成、硬件電路的工作原理和在硬件設計時所用到的元器件。由設計要求，電路分為主板和副班。所用到的元器件如下表3.1、3.2：表3.1主板原件清單名稱數(shù)量單價CPUSTC89C52RC1晶振12MHZ1電阻1K3收發(fā)器MAX4851電容30pf240引腳插針14.7K電阻2按鍵2DCJACK電源坐子1紅LED燈1功放模塊19PIN排線3電路銅板1USB電源線10.36MM接線座子3O.25W喇叭1麥克風1表3.2副板原件清單名稱數(shù)量8550三極管 4 5.06接線座子3電阻1K4按鍵2收發(fā)器MAX4851電路銅板1導線假設干1繼電器1主控電路的主芯片采用AT89C52RC單片機，當有信號輸入52單片機的，此時分機的振鈴電路會開始工作，這時可以通過住戶分級的按鍵操作控制實現(xiàn)各分電路的工作，從而實現(xiàn)設計的要求。第3.1節(jié)控制電路的設計3.1.1低功耗收發(fā)器MAX485MAX485是一個低功耗收發(fā)器，它用于RS-485與RS-422通信，MAX485中具有一個接受器和一個驅動器器。并且MAX485中是一個不受限制的驅動器，它可以實現(xiàn)的傳輸速率最高為2.5Mbps，而且它的驅動器具有一個短路電流限制，它可以通過一個熱關斷的電路，將它的驅動器置為高阻狀態(tài)的輸出，從而可以防止過度的功率損耗。它的接收器具有失效保護特性的輸入，當輸入為開路狀態(tài)時，在這里可以保證一個邏輯高電平的輸出[3]。3.3為其各引腳的邏輯功能，圖3.1是MAX485的引腳圖表。表3.3MAX485各引腳的邏輯功能MAX485名稱功能1RO接收器的輸出2RE接收器的輸出功能3DE驅動器的輸出使能4DI驅動器輸入5GND接地6A接收器同相輸入端和驅動器同組輸出端7B接收器反向輸入端和驅動器反組輸出端8Vcc正電源4.75≤Vcc≤5.25圖3.1MAX485的引腳圖單片機AT89C52單片機指的是集成在同一塊芯片的一個完整的系統(tǒng)。即使所有功能都集成在同一快小小的芯片中，但是他有完整的內(nèi)存、外存、CPU和外部總線系統(tǒng)。同時集成定時器、時鐘、通訊接口等外圍的設備。并且現(xiàn)在有很強大的單片機甚至還可以將圖像、網(wǎng)絡、聲音等輸入輸出系統(tǒng)都集在一起。根據(jù)設計的需求以及對單片機功能。AT89C52單片機是一款高性能，低電壓的CMOS8位微控制器，此單片機是由美國ATMAL研究出的，可編程只讀存儲器芯片包含4K反復擦除〔PEROM〕、隨機存取數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕和128bytes。AT89C52提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個十六位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但RAM，定時/計數(shù)器串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作指導下一硬件復位[1]。〔1〕．單片機的內(nèi)部框圖AT89C52片機的內(nèi)部框圖如圖3.2所示：圖3.2AT89C52單片機的內(nèi)部圖〔2〕．AT89C52主要性能4KB可改變程序存儲器全靜態(tài)工作：0Hz~24Hz3級程序存儲器保密256*8字節(jié)內(nèi)部RAM32條可編程I/O口2個16位定時器/計數(shù)器6個中斷電源可編程串行通道片內(nèi)始終振蕩器〔3〕．功能說明AT89C52引腳功能如下列圖3.3：圖3.3AT89C52引腳結構VCC:電源端GND：接地端XTAL1：它是一個連接外部晶體的引腳。單片機的里面，在片內(nèi)振蕩器中的反相放大器的輸入端，他是重要的組成局部。當需要外部振蕩器需要工作時，XTAL1會接收振蕩器傳來的信號，同時這個信號接到時鐘電路的輸入端上。XTAL2：它是另一個接外部晶體的引腳。單片機的里面，在片內(nèi)振蕩器中的反相放大器的輸入端，他是重要的組成局部。RST：復位輸H入端。當運行振蕩器時，在這里出現(xiàn)兩個高電平的周期信號，接通單片機后可以使單片機復位。ALE/PROG：當有信號訪問外部存儲器，ALE的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)的輸出。即使不訪問外部的存儲器，此端仍然會以恒定不變的頻率周期性出現(xiàn)正脈沖信號。所以它可當做對外輸出的時鐘以及定時目的。PSEN：程序的允許輸出端口，它可以實現(xiàn)向外部程序存儲器發(fā)出信號。當C52單片機從外部取出指令，在一個周期內(nèi)PSEN有效兩次。EA/Vpp：外部訪問允許端。如果想要讓系統(tǒng)只訪問外部程序存儲器，那么此端地。只有當此端持續(xù)接高電平是，單片機才會執(zhí)行程序。當在存儲器編程的時候EA也會被當做12V的。(4)．引腳：P0.0~p0.7，P1.0~P1.7，P2.0~P2.7、P3.0~p3.7P0.0～P0.7：雙向I/O端口。當用作輸出時，每一位驅動都以吸收電流的方式8個TTL輸入。在編程過程中，此端口可以接收；在程序的校驗時，會輸出字節(jié)的指令。在驗證時，要求外接上拉電阻。P1.0～P1.7：雙向I/O端口，它是一個8帶有內(nèi)部上拉電阻的端口。當驗時，此端口可以接受地址，并且是8位的地址。P2.0～P2.7：雙向I/O端口，它是一個8帶有內(nèi)部上拉電阻的端口。當驗時，此端口可以接受地址，并且是8位的地址。當對端口寫1的時候，上拉電阻可以把端口拉到最高的電位，這時它被當做輸入口。P3.0～P3.7：雙向I/O端口，同樣此端口也是8位。當對此端寫1的，此端口會被上拉電阻升到高電位，這時會被用于輸入。在編程過程中，此端口可以收到控制信號。P3.0～P3.7端口還有一些復用功能，如表3.4所列。表3.4P3.0～P3.7復用功能端口引腳復用功能P3.0PXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2INTO外部中斷0P3.3INTI外部中斷1P3.4T0定時器0的外輸P3.5T1定時器1的外輸P3.6WR外部讀選通P3.7RD外部讀選通〔4〕．單片機的時鐘電路時鐘電路采用的是MCS-51單片機，它有一個內(nèi)部的振蕩電路。但是想要要實現(xiàn)時鐘功能，在其外部要增添一個電路。MCS-51單片機的時鐘有內(nèi)部和外部兩種方式的時鐘電路。內(nèi)部時鐘方式在單片機內(nèi)部的振蕩器上連接一個具有定時功能的元件，這樣就可以產(chǎn)生震蕩，當用用示波器時就可以觀察到XTAL2輸出的一個信號為時鐘信號。在這里用的是振蕩器上連接一個晶體和電容，從而成穩(wěn)定的自激實現(xiàn)震蕩產(chǎn)生時鐘，如圖3.4示。圖3.4使用片內(nèi)震蕩電路的時鐘電路圖3.5外部時鐘電路外部時鐘方式該系統(tǒng)由單片機的單芯片。為了使同步時鐘信號是單芯片的組合，應引入外部振蕩脈沖。由于單芯片的時鐘，在這里是把外部振蕩信號振蕩器。由于這里的時鐘電路和大多數(shù)單片機的外部時鐘是不一樣的，所以在外部振蕩器的信號源的訪問必須是不同的。這個單片機是接振蕩器，如圖3.5所示?！?〕．復位電路和復位狀態(tài)上電自動復位和按鍵復位鍵是MCS-51單片機通常采用的兩種但凡。最簡單的復位電路如圖3.6所示。上電是瞬間，RC電路會進行充電，在RST的引線端會出現(xiàn)正脈沖。當RST端保持10mS以上的高電平時，就能使單片機進行復位。在一般的應用系統(tǒng)中，一些外圍的芯片同時也需要復位。當這些芯片復位端的復位的要求是一樣的，那么就可以將復位信號連在一起[4]。在實際應用中中，為了使單片機能夠可靠工作，常常會采用“看門狗〞的方式來監(jiān)視單片機。采用MAX690的復位電路如圖3.7所示，該電路具有上電復位的功能。當P3.3輸出的脈沖不是上下交替時，MAX690會自動生成信號復位[4]。圖3.6簡單復位電路圖3.7MAX690組成的復位電路PC主要為0000H復位電路做的。第單元就是外部中斷的處理的地址。僅僅只能能夠放置一條轉移指令。因此，在MCS-51中的主程序中，第一條指令通常情況下是一條轉移指令。下表3.5為存放器的復位狀態(tài)。不難看出,除了SP=07H，P0～P4外，其它所有的都為0。表3.5存放器的復位狀態(tài)存放器復位狀態(tài)存放器復位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HPSW00HTL000HSP07HTH000HDPRE0000HTL100HP0-P3FFHTH100HIPXxx00000BSCON00HIE0xx00000BPCON00xx00000B3.1.3主控電路的設計下列圖3.8為分機主控電路設計圖。在本設計中將采用的52單片機作為控制系統(tǒng)，功能是通過編程來實現(xiàn)的。當單片機復位后，它會進入正常的工作狀態(tài)，之后不斷的掃描單元門口的鍵盤，當其接收到鍵盤傳來的房號編碼信息后，它會把房號編碼信息改變成串行信號，并且會通過電路可以傳輸給住戶分機，分機中有74LS688比擬器，會把單片機傳來的信號與預設的編碼比擬，如果兩者相等，此時比擬器會輸出一個控制信號，傳到達預設的驅動，從而驅動對應的開關翻開音頻電路實現(xiàn)通話。這一次通過單片機74ls688比擬器的狀態(tài)確定的分機存不存在，是否短路，開放和空。當檢測到分機的存在時，單片時機送出一個振鈴信號，此時分時機振鈴；當檢測不到時，那么單元主機復位并且發(fā)出提示音；連續(xù)檢測單片機74ls688比擬器，從而區(qū)分擴展是否答復，因為沒有人答復在預先設定的時間，自動關閉復位；當在預設時間有應答，單片機將停止發(fā)送振鈴，并翻開電路；當主機收到開鎖指令之后，會輸出一個開鎖的信號，從而驅動門鎖執(zhí)行開鎖動作。圖3.8主控電路原理圖第3.2節(jié)報警電路的設計完成的是向小區(qū)保安報警的電路就是報警電路，報警電路的設計是采用壓電式蜂鳴器的方式進行報警，本設計將采用7407芯片連接蜂鳴器，驅動蜂鳴器鼓勵工作。7407的功能特點圖3.97407引腳圖圖3.107407內(nèi)部結構框圖這里1Y~6Y、1A~6A為分別為輸出和輸入引腳。7407是一個集電極開路輸出六組同步驅動。其外部引腳如圖3.9，內(nèi)部結構框圖如圖3.10所示。7407工作時的極限值：電源電壓：7V輸入電壓：5.5V輸出截止態(tài)電壓：30V工作環(huán)境：0~70℃貯存環(huán)境：-65~150℃表3.6、3.7、3.8分別介紹了7407的工作條件、靜態(tài)特性和動態(tài)特性。表3.67407的工作條件最小額定最大單位電壓Vcc4.7555.25V輸入高電平電壓Vh2V輸入低電平電壓值Vl0.8V輸出截止態(tài)電壓Vo30V輸出低電平電流Io40mA表3.77407的靜態(tài)特性參數(shù)測試條件最大單位ViKVcc=最??；Iik=12mA-1.5VIoVcc=最??；Vil=0.8V；Vo=30V250uAVolVcc=最?。籚ih=2V；Iil=16mA0.4VIiVcc=最大；Vi=5.5V1mAIihVcc=最大；Vih=2.4V40uAIilVcc=最大；Vil=0.4V-1.6mAIcchVcc=最大41mAIcclVcc=最大30mA表3.87407的動態(tài)特性參數(shù)測試條件最大單位輸出由低到高傳輸?shù)难訒r時間Vcc=5VC1=15pfRl=11010nS輸出由高到低傳輸?shù)难訒r時間30nS報警電路的設計本電路所設計的報警電路是單頻音的報警。報警電路設計比擬簡單，報警電路發(fā)音元件同樣可以利用壓電蜂鳴器，它的工作方式是在它的兩端加3V~15V的電壓，此電壓為直流電，從而就可以產(chǎn)生3kHz左右的蜂鳴震蕩音響。這種蜂鳴器相比其他的蜂鳴器結構簡單，消耗少，適合在本設計中使用。在這里驅動蜂鳴器的電流為10mA。在本設計中采用的是7407低電壓進行驅動。它的電路原理圖如圖3.11所示。圖3.11報警電路原理圖圖中，單片機接7407驅動器的輸入端，當單片機輸出低電平7407的輸出也為低電平。此時壓電式蜂鳴器的引線將獲得5V的直流電壓，從而會產(chǎn)生蜂鳴音響。當7407接受到的信號時高電平，它的輸出會立刻升高到+5V。此時蜂鳴器兩端立刻變?yōu)?V，從而不再蜂鳴。第3.３節(jié)語音電路的設計語音電路的設計主要是采用集成運算放大器，其電路設計相比照擬簡單，而且具有較好的抗干擾能力。集成運算放大器的原理及特性集成電路運算放大器是一種高電壓增益、高輸入阻抗和低輸出阻抗的多級直接耦合放大電路。它的種類很多，電路也不一樣，但結構有共同之處。一般由輸入級、中間(放大)級、輸出級、電平移動級、補償和過載保護電路等組成。根據(jù)其結構特點，一般利用差動電路抑制包括溫漂在內(nèi)的共模干擾，利用電流源解決弱電流偏置問題，利用有源負載提高開環(huán)增益[6]。集成運算放大器的組成框圖如圖3.12所示。圖3.12集成運算放大器的組成框圖輸入級：要求輸入電阻高，差模放大倍數(shù)高，抑制零點漂移和共模干擾信號的能力強。都采用差分放大電路。中間級：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構成。偏置電路：對各級放大電路提供穩(wěn)定的偏置電流和適當?shù)模瑳Q定各級的靜態(tài)工作點，一般由恒流源電路。集成電路運算放大器有以下參數(shù)：輸入失調(diào)電壓：一個理想的集成運放，當輸入電壓為零時，輸出電壓也應為零〔不加調(diào)零裝置〕。但實際上它的差分輸入級很難做到完全對稱，通常在輸入電壓為零時，存在一定的輸出電壓。在室溫〔25℃〕及標準電源電壓下，輸入電壓為零時，為了使集成運放的輸出電壓為零，在輸入端加的補償電壓叫做失調(diào)電壓V。實際上指輸入電壓V=0時，輸出電壓VO折合到輸入端的電壓的負值。V的大小反響了運放制造中電路的對稱程度和電位配合情況。V值愈大，說明電路的對稱程度愈差，一般約為〔1~10〕mV[6]。輸入偏置電流：BJT的集成運放的兩個輸入端是差分對管的基極，因此兩個輸入端總需要一定的輸入電流IBN和IBP。輸入偏置電流是指集成運放輸出電壓為零時，兩個輸入端靜態(tài)電流的平均值，如圖3.13所示。圖3.13集成運算放大內(nèi)部結構框圖最大差模輸入電壓：集成運算放大器的兩個輸入端晶體管是在管的根底的差異，這樣兩個輸入需要一定的輸入電流。最大共模輸入電壓：當電壓值高于最大值時，它的共模抑制比將顯著下降。最大輸出電流。最大輸出電流：這里的電流指的是在輸出的電流不管是正向還是負向的峰值。一般的情況下就是指短路時的電流。以下是模擬選通運算放大器F3140A下表3.9。表3.9F3140個管腳的功能管角號23615478符號IN-IN+OUTOA+OA-V+V-S功能輸入輸出調(diào)零電源選通F3140是一種多功能的集成運算放大器，其各管腳功能如上表所示。語音電路的對講原理圖半雙工實現(xiàn)語音對講的原理框圖如圖3.14所示。當語音信號傳輸時，首先會經(jīng)過前置放大器，經(jīng)過前置放大器放大后會分為比擬電路和整流濾波連個兩路。經(jīng)過整流濾波候再經(jīng)過桐鄉(xiāng)比擬器傳入功放，從而鼓勵聲音發(fā)生器產(chǎn)生聲音，此時單方向的傳輸實現(xiàn)。當A方?jīng)]有信號傳來時反向比擬器接通另一方向上的傳輸。從而就實現(xiàn)了聲音信號的半雙工傳輸。圖3.14聲控半雙工語音電路原理框圖語音電路原理圖如下列圖3.15所示。圖3.15語音電路原理圖整流濾波電路：麥克風拾起一個語音信號前置放大器放大，分為整流濾波電路和信號傳輸兩個局部。A1和RC共同構成了波電路。當UI比UC大時，此時的運放A1負反響會減小，同時其輸出電壓會在A1的開環(huán)增益作用下增加，同時整流二極管D1會導通，于是就形成了負反響，此時電容充電，反之電容會放電。比擬電路：同相和反向比擬器A2和A3構成了比擬電路。這里進入比擬器的信號就是經(jīng)過整流濾波候的信號UC。從圖中可以看出當A方講話的時候，UC回避UR大，從而接通同向比擬器，經(jīng)過功放A的信號被放大候，于是就可以使揚聲器B放音，A方到B方的通話實現(xiàn)。反之，A方不講話，UC小于UR，A方到B方送話通路斷開，而B方到A方的受話通路接通。顯然，該參考電壓Ur定得太高，控制電路的抗干擾能力強。箍位電路：此電路時為了防止F3140B接收到的信號太強候會引起自激，所以在這里連接了一個箍位電路，這樣可以顯示輸入信號過強。由圖中可以看出電壓跟隨器A4和A5及二極管D2和D3共同組成了箍位電路。電阻分壓器提供應A4和A5的輸入電壓分別為VI4=7V，VI5=5V。當傳輸過來的信號太大時二極管D2會導通箍位，當信號太小是二極管D3會導通箍位，這樣就形成了箍位電路從而確?？梢苑乐笷3140B的平安使用。第3.４節(jié)電源電路的設計本設計主要實現(xiàn)的功能流程是，當單片機復位后，它會進入正常的工作狀態(tài)，之后不斷的掃描單元門口的鍵盤，當其接收到鍵盤傳來的房號編碼信息后，

它會把房號編碼信息改變成串行信號，并且會通過電路可以傳輸給住戶分機，分機中有74LS688比擬器，會把單片機傳來的信號與預設的編碼比擬，如果兩者相等，此時比擬器會輸出一個控制信號，傳到達預設的驅動，從而驅動對應的開關翻開音頻電路實現(xiàn)通話。

這一次通過單片機74ls688比擬器的狀態(tài)確定的分機存不存在，是否短路，開放和空。當檢測到分機的存在時，單片時機送出一個振鈴信號，此時分時機振鈴；當檢測不到時，那么單元主機復位并且發(fā)出提示音；

連續(xù)檢測單片機74ls688比擬器，從而區(qū)分擴展是否答復，因為沒有人答復在預先設定的時間，自動關閉復位；

當在預設時間有應答，單片機將停止發(fā)送振鈴，并翻開電路；

當主機收到開鎖指令之后，會輸出一個開鎖的信號，從而驅動門鎖執(zhí)行開鎖動作。

由于在功能流程中的功能，根據(jù)對完成功能要求采購所需要的硬件。電源電路，主控電路和語音電路提供工作電壓穩(wěn)定性。在語音電路中能夠使得語音電路正常工作電壓為+12V，并且使單片機正常的工作電壓為+5V，所以本設計中存在降壓的局部。由于本設計采用的是220V家用交流電源供電，但是在這個設計中要求+12V和+5V直流電源電路，這樣就要有兩個電源輸出。電源電路設計如圖3.16所示：圖3.16電源電路當有交流電接入到本電路之后，首先會降壓為交流12V。然后進入電橋電路中進行整流，使之整流為直流電。直流電進過電容的濾波后進入穩(wěn)壓器7812，生成+12V直流電。另外，電路中增加了一塊12V蓄電池，在有220V交流電輸入的時被充電或者不工作。第3.５節(jié)軟件設計如圖3.17所示為系統(tǒng)的流程圖，單片機初始化后開始查詢串口信息，當有信號輸入時，振鈴電路，同時單片機掃描按鍵，當有按鍵按下時，單片機根據(jù)程序控制分電路工作圖3.17系統(tǒng)流程圖振鈴程序如下：ucharcodeSONG_TONE[]={ 50,65,0};//音符ucharcodeSONG_LONG[]={ 50,1000,0};//音長voidPlayMusic()//門鈴生產(chǎn)函數(shù){ uinti=0,j,k; while(SONG_LONG[i]!=0||SONG_TONE[i]!=0) { for(j=0;j<SONG_LONG[i]*20;j++) { BEEP=~BEEP; for(k=0;k<SONG_TONE[i]/3;k++); } DelayMS(10); i++; }}實物圖如下列圖3.18、圖3.19、圖3.20：圖3.18硬件實物圖圖3.19接通語音通話圖3.20開鎖第4章常見的問題及維護第4.1節(jié)常見的問題及原因單片機在研發(fā)時經(jīng)常會出現(xiàn)很麻煩的問題，即是仿真或者實驗環(huán)境下運行正常，但是安裝到現(xiàn)場之后，總是會有很大不正常的現(xiàn)象。出錯的外表現(xiàn)象主要有：(1)死機；(2)顯示數(shù)據(jù)混亂或閃爍；(3)被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定；(4)被控對象誤操作等。主要的內(nèi)部原因：(1)內(nèi)部的程序出現(xiàn)了混亂的指針，使指針指向了別的地方，從而進入死循環(huán)；(2)內(nèi)部的程序出現(xiàn)了混亂的指針，使指針指向了別的地方，從而運行錯誤程序；(3)內(nèi)存中出現(xiàn)一些數(shù)據(jù)沖亂，從而計算出了錯誤結果；(4)RAM中的數(shù)據(jù)被沖亂，使程序進入了死循環(huán)；(5)單片機內(nèi)部控制存放器的內(nèi)容受干擾而改變，錯誤的運行了程序；(6)喇叭的信號線受干擾，出現(xiàn)出現(xiàn)擦擦的噪音等第4.2節(jié)抗干擾的措施硬件抗干擾的措施：(1)輸入、輸出隔離。根據(jù)實際電路，增加隔離電路和光電耦合器的輸入，輸出信號，以防止回流系統(tǒng)電路外圍控制器動作。經(jīng)過系統(tǒng)的證明，增加隔離電路1可以出現(xiàn)的噪聲干擾。(2)去耦合電容的接入。在電源、輸入、輸出回路并一些0.01-0.1uF的去耦電容，可濾掉一些高頻干擾信號。值得強調(diào)的是去耦電容應就近的交叉連接的電源芯片的電源和地之間，不得任意交叉連接電源和地之間。否那么，不僅起不到應有的作用，而且可能為噪音提供交流回路。(3)加粗地線和電源線，尤其是用電量較大的主電源走線和主地線。當線太細了，這些線的阻抗，負載電流的變化，電源和地點，從而增加噪聲。此外，電源引線與地線的布線應盡量分布于電路板的兩側。(4)在實際的布線，排在一起的相關部件，易產(chǎn)生噪聲的設備，高電流的設備應遠離該CPU邏輯電路。輸入電路和輸出插座的借口外排的邊上，電路板上的開關，模擬在外電路采樣局部。器件的排列方向根本一致。軟件抗干擾的措施：在做抗干擾的過程中不難發(fā)現(xiàn)，不能夠完全以硬件來解決干擾的問題，在軟件中針對不同的情況也可以采用不同的軟件措施，依靠軟硬件同時做看干擾可以起到事半功倍的效果。我們在開發(fā)應用系統(tǒng)軟件時考慮到現(xiàn)場使用看門狗定時器；杜絕程序陷入死循環(huán)；軟件去抖動。由軟件對按鍵進行去抖動處理，防止按鍵機械