基于单片机的楼宇对讲系统的设计

诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计，是在导师指导下，针对大学的专业知识综合在一起进行的研究工作并作出了全面的总结。据本人所知道的，在本论文中除了特别加以标注和特别致谢所罗列的内容外。本论文中所出现的创新的地方，绝对存在其他人已经发表过的研究，也不存在曾经获得各种教育机构的学位或证书而所使用的材料。同时在论文中对本课题中出现的其他人的研究论证都有在作出了说明，在此我深表谢意。假设有不实之处，本人承当一切相关责任。本人签名：年月日基于单片机的楼宇对讲系统的设计——52片机在楼宇对讲控制系统中的应用***自动化专业自控****班学号*********指导教师***讲师摘要随着计算机技术科学与技术的快速开展，以及信息技术，信息化，智能化浪潮是到世界的各个角落，计算机的应用已经渗透到过敏经济与人们生活的各个角落。自从小区楼宇对讲系统进入到中国大陆，该系统已经开始全面的改变着人们的社会生活，使我们的生活了翻天覆地的变化。对于高层楼宇对讲系统，适应了信息社会，要遵循社会的进步。现如今单片机已经开展到了新一代的微控制产品。目前，安防系统具有完善的管理体系并且具备了可选择性的综合信息效劳系统，同时系统的设备也比拟成熟，先进。随着建筑产业基金的投资和技术的快速开展，通过对系统的一步人步可扩展和升级，楼宇对讲系统的不断完善和提高。同时以平安系统、智能控制系统、物业管理系统、社区信息平台和综合信息效劳体系作为依托。提供高平安性，舒适性，环保，方便的生活空间的住宅和别墅住房。在写作过程中，通过理论研究和实际观察访问，以进一步确定该系统的实施，表达了理论与实践，科学的理论付诸实践。关键词：楼宇对讲机单片机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目录TOC\o"1-2"\h\z\u前言1第1章楼宇对讲的概述3第1.1节课题所研究的背景和意义3第1.2节近年来国内外的研究现状4第1.3节课题所研究的内容4第2章硬件局部的选择6第2.1节单片机的选择6第2.2节语言电路半双工与全双工的选择7第2.3节无线系统与有线系统的选择7第2.4节硬件选择的总结8第3章软硬件的电路设计与实现10第3.1节控制电路的设计11第3.2节报警电路的设计19第3.3节语音电路的设计22第3.4节电源电路的设计26第3.5节软件的设计27第4章常见问题及维修31第4.1节常见的问题及原因 31第4.2节抗干扰的措施 31结论33附录34参考文献36致谢37前言随着互联网技术和信息技术的飞速开展，信息，情报是波到世界的每个角落，从屋子的楼宇对讲系统，它开始了全方位的在人们的社会生活的变化，使我们的生活发生了很大的变化。对于楼宇对讲系统的兴起，适应了社会的信息化、跟随了社会的进步——成为新世纪房地产投资开发和物业行业的主导方向。由于人民生活水平逐步提高，获取和管理越来越受到人们的重视住宅小区的质量，平安和信息，这里又极大地推动了楼宇对讲开展。平安的防范体系，管理的合理，具备综合性信息效劳系统成为现如今的需求。

系统软硬件的选择同时更具有成熟性和先进性。

随着建筑产业基金的投资和技术的快速开展，通过对系统的一步一步的可扩展和升级，楼宇对讲系统的不断完善和提高。

如今已经形成了以安防系统、智能控制系统、小区物业管理系统、社区信息平台以及综合信息效劳系统为参考，通过高新的科技手段不断的升级小区高速互联网络信息效劳平台。

提供高平安性，舒适性，环保，方便的生活空间的住宅和别墅住房。就当前来讲，平安的防范体系，管理的合理，具备综合性信息效劳系统成为现如今的需求。系统软硬件的选择同时更具有成熟性和先进性。随着建筑产业基金的投资和技术的快速开展，通过对系统的一步一步的可扩展和升级，楼宇对讲系统的不断完善和提高。就当前来讲，平安的防范体系，管理的合理，具备综合性信息效劳系统成为现如今的需求。系统软硬件的选择同时更具有成熟性和先进性。随着建筑产业基金的投资和技术的快速开展，通过对系统的一步一步的可扩展和升级，楼宇对讲系统的不断完善和提高。如今已经形成了以安防系统、智能控制系统、小区物业管理系统、社区信息平台以及综合信息效劳系统为参考，通过高新的科技手段不断的升级小区高速互联网络信息效劳平台。提供高平安性，舒适性，环保，方便的生活空间的住宅和别墅住房。第二十一世纪的到来，现代高技术，高技术的迅猛开展，以难以想象的速度变化和影响人们的思维和生活方式。随着我国改革开放的不断深入，为适应信息时代的要求，人民的生活条件和环境的改善，科学的信息管理已成为一个新概念。我们以现代的信息传输技术、网络技术以及信息系统集成技术进行了精密的设计、精心建设以及优化集成来提高住宅高新技术的含量，用来适应二十一世纪现代居住的生活标准。

楼宇对讲系统开展已有十来年的历史，其中数码式系统因接线简单，可控户数多而在要求较高的场合广泛应用。系统主机是一个标准的数字电路，从早期的控制到现在根本上采用微机控制，控制设计可以完成键盘处理，对讲机，电控锁功能。楼宇对讲的概述选题背景及意义楼宇对讲系统在我国的开展虽然没有很长时间，但是由于它的市场前景早已被商家们所看好。时至今日，生产厂家已经不计其数、难以考察。视频监控，对讲和访问控制，智能停车场和防盗报警等共同组成了一个平安的行业。随着社会的开展，人们的生活方式和思维方式的变化，人们的生活水平的开展，社会治安形势不容乐观，对讲、监控等很多的效劳已经成为保安行业重要的先进技术的支撑手段。今天，楼宇对讲系统是智能社区的重要组成局部，不仅是游客和该地区居民提供双向通信，控制他们的家庭可以远程防盗门开关，还可以在遇到危险时行紧急报警。通过网络连接各部件的对讲系统通常包括：管理中心机，门机，家用门机，室内机，墙机等。随着人们的不断研发，为了用户对附加功能需要求的不断的增加，现如今，对讲系统已经形成防盗报警，门禁一体化，图片信息，图像的采集、存储和调用记录等诸多人性化功能。根据在信道中传输的信号类型可以分为模拟型和数字型两种。数字系统的传输是数字信号，如语音，图像和数字信号，而数字信号是频率带宽和处理器速度。在一般情况下，不可防止的数字信号传输的语音或图像信号的延迟，语音或视频的间歇现象。如果处理器的速度和优良的压缩算法和足够的带宽的技术，如：DSP和FPGA的使用作为处理器，在高30米的速度运行环境。但有一个好的产品市场价格的因素的重要地位，由于芯片的和优良的压缩算法的高性能数字系统，所以一般需要很高的价格，市场价格的数字系统比模拟系统的高很多，这是一个数字系统是市场营销的原因很难。但模拟通信对讲系统与市场和前景，在仿真系统的优点是便于调试，延迟，价格低，抗干扰等。近年来国内外的研究现状自从世纪90年代初期楼宇对讲系统兴起于西方国家，在这些地区己经使用了近20多年，在国外，先进的对讲产品主要出现在日本和韩国。1992年起，国外的一些对讲产品制造商，陆陆续续的来到中国开拓市场。在中国的单元式楼宇对讲系列产品进入市场的第一，功能单一，只能实现一些游客的根本功能，系统简单。第二十一个世纪以来，具有科研生产经营能力集中在建筑智能化产品和网络的开展，不仅实现了多个门口机和多个管理系统，而且还集成了小区效劳等功能，此外，一些制造商还集成了监测，远程抄表、巡更系统，产品性能有了很大的提高。在日后我们的主要的方向已经成为成为了对讲系统的网络化、信息化、数字化以及智能化是楼宇对讲。课题研究的内容本设计是采用小区单元式的对讲系统，课在各个单元门口和住户家中分别安装，可用以实现对访客验明身份，住户主人可以遥控开启住宅放到门，由此可以很有效地防止不法分子进入住宅楼和住户家中实施犯罪。通过对本设计的研究与实践，不仅可以使我们从课本上学到知识具体化，而且在现实中还能得到广泛的应用，防止不法分子进入住宅内。在本设计中，主要研究的内容是通过单片机以实现语音通话的功能。当单片机复位后，它会进入正常的工作状态，之后不断的扫描单元门口传来的信号，当其接收到主机传来的房号编码信息后，它会把房号编码信息改变成串行信号，并通过电路可将家庭延伸，一个74ls688比拟器的延伸，从单片机的信号以预定的代码相比拟，如果两者相等，比拟器输出一个控制信号，传到达预设的驱动，从而驱动对应的开关翻开音频电路实现通话。这一次通过单片机74ls688比拟器的状态确定的分机存不存在，是否短路，开放和空。当检测到分机的存在时，单片时机送出一个振铃信号，此时分时机振铃；当检测不到时，那么单元主机复位并且发出提示音；连续检测单片机74ls688比拟器，从而区分扩展是否答复，因为没有人答复在预先设定的时间，自动关闭复位；当在预设时间有应答，单片机将停止发送振铃，并翻开电路；当主机收到开锁指令之后，会输出一个开锁的信号，从而驱动门锁执行开锁动作。本系统主要是由对讲和控制系统组成的。来的人可以通过键盘，输入单元存在的房号进行呼叫对应的住户，住户通过语音对讲可以对来人的身份进行区分，确认为访客后可以执行翻开门锁。本设计遵循本钱低、操作方便、结构简单的原那么。户可以翻开平安门的远程控制，同时，如果有突发事件，市民也可通知保安人员得到支持和及时的治疗。硬件局部的选择第2.1节单片机的选择单片机指的是集成在同一块芯片的一个完整的系统。即使所有功能都集成在同一快小小的芯片中，但是他有完整的内存、外存、CPU和外部总线系统。同时集成定时器、时钟、通讯接口等外围的设备。并且现在有很强大的单片机甚至还可以将图像、网络、声音等输入输出系统都集在一起。根据设计的需求以及对单片机功能，本设计将采用的美国ATMAL研究52单片机。AT89C52单片机是一款高性能，低电压的CMOS8位微控制器，此单片机是由美国ATMAL研究出的，可编程只读存储器芯片包含4K反复擦除〔PEROM〕、随机存取数据存储器〔RAM〕和128bytes。52单片机提供常用的标准功能：4k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，两个十六位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但RAM，定时/计数器串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作指导下一硬件复位[1]。AT89C52主要性能参数：它与MCS-51产品指令系统完全兼容4k字节可重擦写的闪速存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz~20MHz三级加密程序存储器256*8字节内部RAM32个可编写I/O口2个十六位定时、计数器6个中断电源可编程串行UART通道低功耗空间和掉电模式第2.2节语音电路的全双工与半双工选择通信的半双工是，只有同一根传输线的使用，它既作发送又作接受，虽然不同的信号可以同一根传输线上两个方向传送，但是，通信的双方不可能能同时接受与发送信号，此传送方式就是指半双工。当采用半双工方式通信时，系统两端的接收器和发送器通过收收和发送开关转接到同一根通信线上，从而进行了方向的切换，因此它会产生一些产生时间延迟，但是它的电路设计起来相对简单，并且还节省了资源。很适合在楼宇中用来对讲的使用[2]。当数据的发送和接收出现分流时，分别会由两根传输线同时，这时的双方都能够在同时进行发送操作以及接收操作，全双工通信就是这样的传送方式。全双工方式时，这里的通信系统两端都设置了接受和发送器，所以它能控制数据在同一时刻两个方向上通信。全双工通信方式不需要进行方向的切换，所以它没有切换操作，因此不会产生的时间延迟。全双工通信方式要求通讯两端都有接受和发送器，并且还需要2根数据传送线传送通信信号。虽然全双工通信方式看起来比拟方便，但是全双工通信时的电路在设计时会比拟复杂，并且在楼宇对讲中应用起来会很浪费[2]。由于本设计只是在楼宇中小范围的进行信号的传输，因此在信号的传输方式上本设计采用的是半双工的通信方式。第2.3节有线系统与无线系统的选择有线系统是指，所有的部件都会是用看的见的电线进行连接起来出现在系统中，在需要距离比拟长时，采用有线的方式会比拟浪费，而且在现场接线时的工作量会相比照拟大，但是采用有线的方式工作性能相对稳定、可靠、抗干扰能力强，所以有线的传输方式适合中小型电路中应用。无线系统就是没有看到在系统线路连接，接收和发射装置主要是依靠无线信号进行传输。虽然有线的方式使用和现场操作以及维护起来比拟方便，但无线的电路设计比有线的复杂很多，并且性能不一定可靠，抗干扰能力比拟弱。在语音通话完成设计的三个主要功能，开锁和报警功能，和对讲系统，当使用无线方式传输的要求会很高，特别是语音呼叫功能，要求无线系统可以依靠和抗干扰能力强，且本钱将是非常高的无线传输在住宅建筑中的使用。因为，本设计采用的是有线通信的方式第2.4节硬件选择的总结在每个单元门和用户安装家用对讲系统楼宇对讲系统，用于实现用户之间的对讲从而身份识别讲，住户可以通过远程控制系统开放的房子的门，从而防止不法人员进入单元楼。通过对本设计的研究与实践，可以使从课本上学到的只是具体化，表达在现实生活中。在现实中能够广泛的应用，防止非法人员进入到住宅内，能够有效的起到防盗的作用。本设计主要实现的功能流程是，当单片机复位后，它会进入正常的工作状态，之后不断的扫描单元门口的键盘，当其接收到键盘传来的房号编码信息后，它将实数改变代码信息转换成串行信号，和电路可将家庭延伸，一个74ls688比拟器的延伸，从单片机的信号以预定的代码相比拟，如果两个都是平等的，此时比拟器会输出一个控制信号，传到达预设的驱动，从而驱动对应的开关翻开音频电路实现通话。这一次是由单片机74ls688比拟器状态扩展名确定存在或不存在，是否短路，开放和空。当检测到分机的存在时，单片时机送出一个信号驱动振铃，此时分时机振铃；当检测不到时，那么单元主机复位并且发出提示音；连续检测单片机74ls688比拟器，从而区分扩展是否答复，因为没有人答复在预先设定的时间，自动关闭复位；当在预设时间有应答，单片机将停止发送振铃，并翻开电路；当主机收到开锁指令之后，会输出一个开锁的信号，从而驱动门锁执行开锁动作。由于在功能流程中的功能，根据对完成功能要求采购所需要的硬件。本设计是采用小区单元式的对讲系统，课在各个单元门口和住户家中分别安装，可用以实现对访客验明身份，住户主人可以遥控开启住宅放到门，

由此可以很有效地防止不法分子进入住宅楼和住户家中实施犯罪。

通过对本设计的研究与实践，不仅可以使我们从课本上学到知识具体化，而且在现实中还能得到广泛的应用，防止不法分子进入住宅内。综合上所述，本设计的主控局部采用AT89C52单片机，语音局部采用半双工的通信，而硬件连接时由于要求不高将采用有线的方式传输信号。这样就从设计要求和性能方面都能到达不错的效果。硬件的电路设计与实现本设计主要是由系统软件设计和硬件电路的设计两局部组成，在硬件电路局部中，主要是介绍硬件电路的组成、硬件电路的工作原理和在硬件设计时所用到的元器件。由设计要求，电路分为主板和副班。所用到的元器件如下表3.1、3.2：表3.1主板原件清单名称数量单价CPUSTC89C52RC1晶振12MHZ1电阻1K3收发器MAX4851电容30pf240引脚插针14.7K电阻2按键2DCJACK电源坐子1红LED灯1功放模块19PIN排线3电路铜板1USB电源线10.36MM接线座子3O.25W喇叭1麦克风1表3.2副板原件清单名称数量8550三极管 4 5.06接线座子3电阻1K4按键2收发器MAX4851电路铜板1导线假设干1继电器1主控电路的主芯片采用AT89C52RC单片机，当有信号输入52单片机的，此时分机的振铃电路会开始工作，这时可以通过住户分级的按键操作控制实现各分电路的工作，从而实现设计的要求。第3.1节控制电路的设计3.1.1低功耗收发器MAX485MAX485是一个低功耗收发器，它用于RS-485与RS-422通信，MAX485中具有一个接受器和一个驱动器器。并且MAX485中是一个不受限制的驱动器，它可以实现的传输速率最高为2.5Mbps，而且它的驱动器具有一个短路电流限制，它可以通过一个热关断的电路，将它的驱动器置为高阻状态的输出，从而可以防止过度的功率损耗。它的接收器具有失效保护特性的输入，当输入为开路状态时，在这里可以保证一个逻辑高电平的输出[3]。3.3为其各引脚的逻辑功能，图3.1是MAX485的引脚图表。表3.3MAX485各引脚的逻辑功能MAX485名称功能1RO接收器的输出2RE接收器的输出功能3DE驱动器的输出使能4DI驱动器输入5GND接地6A接收器同相输入端和驱动器同组输出端7B接收器反向输入端和驱动器反组输出端8Vcc正电源4.75≤Vcc≤5.25图3.1MAX485的引脚图单片机AT89C52单片机指的是集成在同一块芯片的一个完整的系统。即使所有功能都集成在同一快小小的芯片中，但是他有完整的内存、外存、CPU和外部总线系统。同时集成定时器、时钟、通讯接口等外围的设备。并且现在有很强大的单片机甚至还可以将图像、网络、声音等输入输出系统都集在一起。根据设计的需求以及对单片机功能。AT89C52单片机是一款高性能，低电压的CMOS8位微控制器，此单片机是由美国ATMAL研究出的，可编程只读存储器芯片包含4K反复擦除〔PEROM〕、随机存取数据存储器〔RAM〕和128bytes。AT89C52提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，两个十六位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但RAM，定时/计数器串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作指导下一硬件复位[1]。〔1〕．单片机的内部框图AT89C52片机的内部框图如图3.2所示：图3.2AT89C52单片机的内部图〔2〕．AT89C52主要性能4KB可改变程序存储器全静态工作：0Hz~24Hz3级程序存储器保密256*8字节内部RAM32条可编程I/O口2个16位定时器/计数器6个中断电源可编程串行通道片内始终振荡器〔3〕．功能说明AT89C52引脚功能如下列图3.3：图3.3AT89C52引脚结构VCC:电源端GND：接地端XTAL1：它是一个连接外部晶体的引脚。单片机的里面，在片内振荡器中的反相放大器的输入端，他是重要的组成局部。当需要外部振荡器需要工作时，XTAL1会接收振荡器传来的信号，同时这个信号接到时钟电路的输入端上。XTAL2：它是另一个接外部晶体的引脚。单片机的里面，在片内振荡器中的反相放大器的输入端，他是重要的组成局部。RST：复位输H入端。当运行振荡器时，在这里出现两个高电平的周期信号，接通单片机后可以使单片机复位。ALE/PROG：当有信号访问外部存储器，ALE的输出用于锁存地址的低位字节的输出。即使不访问外部的存储器，此端仍然会以恒定不变的频率周期性出现正脉冲信号。所以它可当做对外输出的时钟以及定时目的。PSEN：程序的允许输出端口，它可以实现向外部程序存储器发出信号。当C52单片机从外部取出指令，在一个周期内PSEN有效两次。EA/Vpp：外部访问允许端。如果想要让系统只访问外部程序存储器，那么此端地。只有当此端持续接高电平是，单片机才会执行程序。当在存储器编程的时候EA也会被当做12V的。(4)．引脚：P0.0~p0.7，P1.0~P1.7，P2.0~P2.7、P3.0~p3.7P0.0～P0.7：双向I/O端口。当用作输出时，每一位驱动都以吸收电流的方式8个TTL输入。在编程过程中，此端口可以接收；在程序的校验时，会输出字节的指令。在验证时，要求外接上拉电阻。P1.0～P1.7：双向I/O端口，它是一个8带有内部上拉电阻的端口。当验时，此端口可以接受地址，并且是8位的地址。P2.0～P2.7：双向I/O端口，它是一个8带有内部上拉电阻的端口。当验时，此端口可以接受地址，并且是8位的地址。当对端口写1的时候，上拉电阻可以把端口拉到最高的电位，这时它被当做输入口。P3.0～P3.7：双向I/O端口，同样此端口也是8位。当对此端写1的，此端口会被上拉电阻升到高电位，这时会被用于输入。在编程过程中，此端口可以收到控制信号。P3.0～P3.7端口还有一些复用功能，如表3.4所列。表3.4P3.0～P3.7复用功能端口引脚复用功能P3.0PXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2INTO外部中断0P3.3INTI外部中断1P3.4T0定时器0的外输P3.5T1定时器1的外输P3.6WR外部读选通P3.7RD外部读选通〔4〕．单片机的时钟电路时钟电路采用的是MCS-51单片机，它有一个内部的振荡电路。但是想要要实现时钟功能，在其外部要增添一个电路。MCS-51单片机的时钟有内部和外部两种方式的时钟电路。内部时钟方式在单片机内部的振荡器上连接一个具有定时功能的元件，这样就可以产生震荡，当用用示波器时就可以观察到XTAL2输出的一个信号为时钟信号。在这里用的是振荡器上连接一个晶体和电容，从而成稳定的自激实现震荡产生时钟，如图3.4示。图3.4使用片内震荡电路的时钟电路图3.5外部时钟电路外部时钟方式该系统由单片机的单芯片。为了使同步时钟信号是单芯片的组合，应引入外部振荡脉冲。由于单芯片的时钟，在这里是把外部振荡信号振荡器。由于这里的时钟电路和大多数单片机的外部时钟是不一样的，所以在外部振荡器的信号源的访问必须是不同的。这个单片机是接振荡器，如图3.5所示。〔5〕．复位电路和复位状态上电自动复位和按键复位键是MCS-51单片机通常采用的两种但凡。最简单的复位电路如图3.6所示。上电是瞬间，RC电路会进行充电，在RST的引线端会出现正脉冲。当RST端保持10mS以上的高电平时，就能使单片机进行复位。在一般的应用系统中，一些外围的芯片同时也需要复位。当这些芯片复位端的复位的要求是一样的，那么就可以将复位信号连在一起[4]。在实际应用中中，为了使单片机能够可靠工作，常常会采用“看门狗〞的方式来监视单片机。采用MAX690的复位电路如图3.7所示，该电路具有上电复位的功能。当P3.3输出的脉冲不是上下交替时，MAX690会自动生成信号复位[4]。图3.6简单复位电路图3.7MAX690组成的复位电路PC主要为0000H复位电路做的。第单元就是外部中断的处理的地址。仅仅只能能够放置一条转移指令。因此，在MCS-51中的主程序中，第一条指令通常情况下是一条转移指令。下表3.5为存放器的复位状态。不难看出,除了SP=07H，P0～P4外，其它所有的都为0。表3.5存放器的复位状态存放器复位状态存放器复位状态PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HPSW00HTL000HSP07HTH000HDPRE0000HTL100HP0-P3FFHTH100HIPXxx00000BSCON00HIE0xx00000BPCON00xx00000B3.1.3主控电路的设计下列图3.8为分机主控电路设计图。在本设计中将采用的52单片机作为控制系统，功能是通过编程来实现的。当单片机复位后，它会进入正常的工作状态，之后不断的扫描单元门口的键盘，当其接收到键盘传来的房号编码信息后，它会把房号编码信息改变成串行信号，并且会通过电路可以传输给住户分机，分机中有74LS688比拟器，会把单片机传来的信号与预设的编码比拟，如果两者相等，此时比拟器会输出一个控制信号，传到达预设的驱动，从而驱动对应的开关翻开音频电路实现通话。这一次通过单片机74ls688比拟器的状态确定的分机存不存在，是否短路，开放和空。当检测到分机的存在时，单片时机送出一个振铃信号，此时分时机振铃；当检测不到时，那么单元主机复位并且发出提示音；连续检测单片机74ls688比拟器，从而区分扩展是否答复，因为没有人答复在预先设定的时间，自动关闭复位；当在预设时间有应答，单片机将停止发送振铃，并翻开电路；当主机收到开锁指令之后，会输出一个开锁的信号，从而驱动门锁执行开锁动作。图3.8主控电路原理图第3.2节报警电路的设计完成的是向小区保安报警的电路就是报警电路，报警电路的设计是采用压电式蜂鸣器的方式进行报警，本设计将采用7407芯片连接蜂鸣器，驱动蜂鸣器鼓励工作。7407的功能特点图3.97407引脚图图3.107407内部结构框图这里1Y~6Y、1A~6A为分别为输出和输入引脚。7407是一个集电极开路输出六组同步驱动。其外部引脚如图3.9，内部结构框图如图3.10所示。7407工作时的极限值：电源电压：7V输入电压：5.5V输出截止态电压：30V工作环境：0~70℃贮存环境：-65~150℃表3.6、3.7、3.8分别介绍了7407的工作条件、静态特性和动态特性。表3.67407的工作条件最小额定最大单位电压Vcc4.7555.25V输入高电平电压Vh2V输入低电平电压值Vl0.8V输出截止态电压Vo30V输出低电平电流Io40mA表3.77407的静态特性参数测试条件最大单位ViKVcc=最小；Iik=12mA-1.5VIoVcc=最小；Vil=0.8V；Vo=30V250uAVolVcc=最小；Vih=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的动态特性参数测试条件最大单位输出由低到高传输的延时时间Vcc=5VC1=15pfRl=11010nS输出由高到低传输的延时时间30nS报警电路的设计本电路所设计的报警电路是单频音的报警。报警电路设计比拟简单，报警电路发音元件同样可以利用压电蜂鸣器，它的工作方式是在它的两端加3V~15V的电压，此电压为直流电，从而就可以产生3kHz左右的蜂鸣震荡音响。这种蜂鸣器相比其他的蜂鸣器结构简单，消耗少，适合在本设计中使用。在这里驱动蜂鸣器的电流为10mA。在本设计中采用的是7407低电压进行驱动。它的电路原理图如图3.11所示。图3.11报警电路原理图图中，单片机接7407驱动器的输入端，当单片机输出低电平7407的输出也为低电平。此时压电式蜂鸣器的引线将获得5V的直流电压，从而会产生蜂鸣音响。当7407接受到的信号时高电平，它的输出会立刻升高到+5V。此时蜂鸣器两端立刻变为0V，从而不再蜂鸣。第3.３节语音电路的设计语音电路的设计主要是采用集成运算放大器，其电路设计相比照拟简单，而且具有较好的抗干扰能力。集成运算放大器的原理及特性集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入阻抗和低输出阻抗的多级直接耦合放大电路。它的种类很多，电路也不一样，但结构有共同之处。一般由输入级、中间(放大)级、输出级、电平移动级、补偿和过载保护电路等组成。根据其结构特点，一般利用差动电路抑制包括温漂在内的共模干扰，利用电流源解决弱电流偏置问题，利用有源负载提高开环增益[6]。集成运算放大器的组成框图如图3.12所示。图3.12集成运算放大器的组成框图输入级：要求输入电阻高，差模放大倍数高，抑制零点漂移和共模干扰信号的能力强。都采用差分放大电路。中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。偏置电路：对各级放大电路提供稳定的偏置电流和适当的，决定各级的静态工作点，一般由恒流源电路。集成电路运算放大器有以下参数：输入失调电压：一个理想的集成运放，当输入电压为零时，输出电压也应为零〔不加调零装置〕。但实际上它的差分输入级很难做到完全对称，通常在输入电压为零时，存在一定的输出电压。在室温〔25℃〕及标准电源电压下，输入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫做失调电压V。实际上指输入电压V=0时，输出电压VO折合到输入端的电压的负值。V的大小反响了运放制造中电路的对称程度和电位配合情况。V值愈大，说明电路的对称程度愈差，一般约为〔1~10〕mV[6]。输入偏置电流：BJT的集成运放的两个输入端是差分对管的基极，因此两个输入端总需要一定的输入电流IBN和IBP。输入偏置电流是指集成运放输出电压为零时，两个输入端静态电流的平均值，如图3.13所示。图3.13集成运算放大内部结构框图最大差模输入电压：集成运算放大器的两个输入端晶体管是在管的根底的差异，这样两个输入需要一定的输入电流。最大共模输入电压：当电压值高于最大值时，它的共模抑制比将显著下降。最大输出电流。最大输出电流：这里的电流指的是在输出的电流不管是正向还是负向的峰值。一般的情况下就是指短路时的电流。以下是模拟选通运算放大器F3140A下表3.9。表3.9F3140个管脚的功能管角号23615478符号IN-IN+OUTOA+OA-V+V-S功能输入输出调零电源选通F3140是一种多功能的集成运算放大器，其各管脚功能如上表所示。语音电路的对讲原理图半双工实现语音对讲的原理框图如图3.14所示。当语音信号传输时，首先会经过前置放大器，经过前置放大器放大后会分为比拟电路和整流滤波连个两路。经过整流滤波候再经过桐乡比拟器传入功放，从而鼓励声音发生器产生声音，此时单方向的传输实现。当A方没有信号传来时反向比拟器接通另一方向上的传输。从而就实现了声音信号的半双工传输。图3.14声控半双工语音电路原理框图语音电路原理图如下列图3.15所示。图3.15语音电路原理图整流滤波电路：麦克风拾起一个语音信号前置放大器放大，分为整流滤波电路和信号传输两个局部。A1和RC共同构成了波电路。当UI比UC大时，此时的运放A1负反响会减小，同时其输出电压会在A1的开环增益作用下增加，同时整流二极管D1会导通，于是就形成了负反响，此时电容充电，反之电容会放电。比拟电路：同相和反向比拟器A2和A3构成了比拟电路。这里进入比拟器的信号就是经过整流滤波候的信号UC。从图中可以看出当A方讲话的时候，UC回避UR大，从而接通同向比拟器，经过功放A的信号被放大候，于是就可以使扬声器B放音，A方到B方的通话实现。反之，A方不讲话，UC小于UR，A方到B方送话通路断开，而B方到A方的受话通路接通。显然，该参考电压Ur定得太高，控制电路的抗干扰能力强。箍位电路：此电路时为了防止F3140B接收到的信号太强候会引起自激，所以在这里连接了一个箍位电路，这样可以显示输入信号过强。由图中可以看出电压跟随器A4和A5及二极管D2和D3共同组成了箍位电路。电阻分压器提供应A4和A5的输入电压分别为VI4=7V，VI5=5V。当传输过来的信号太大时二极管D2会导通箍位，当信号太小是二极管D3会导通箍位，这样就形成了箍位电路从而确保可以防止F3140B的平安使用。第3.４节电源电路的设计本设计主要实现的功能流程是，当单片机复位后，它会进入正常的工作状态，之后不断的扫描单元门口的键盘，当其接收到键盘传来的房号编码信息后，

它会把房号编码信息改变成串行信号，并且会通过电路可以传输给住户分机，分机中有74LS688比拟器，会把单片机传来的信号与预设的编码比拟，如果两者相等，此时比拟器会输出一个控制信号，传到达预设的驱动，从而驱动对应的开关翻开音频电路实现通话。

这一次通过单片机74ls688比拟器的状态确定的分机存不存在，是否短路，开放和空。当检测到分机的存在时，单片时机送出一个振铃信号，此时分时机振铃；当检测不到时，那么单元主机复位并且发出提示音；

连续检测单片机74ls688比拟器，从而区分扩展是否答复，因为没有人答复在预先设定的时间，自动关闭复位；

当在预设时间有应答，单片机将停止发送振铃，并翻开电路；

当主机收到开锁指令之后，会输出一个开锁的信号，从而驱动门锁执行开锁动作。

由于在功能流程中的功能，根据对完成功能要求采购所需要的硬件。电源电路，主控电路和语音电路提供工作电压稳定性。在语音电路中能够使得语音电路正常工作电压为+12V，并且使单片机正常的工作电压为+5V，所以本设计中存在降压的局部。由于本设计采用的是220V家用交流电源供电，但是在这个设计中要求+12V和+5V直流电源电路，这样就要有两个电源输出。电源电路设计如图3.16所示：图3.16电源电路当有交流电接入到本电路之后，首先会降压为交流12V。然后进入电桥电路中进行整流，使之整流为直流电。直流电进过电容的滤波后进入稳压器7812，生成+12V直流电。另外，电路中增加了一块12V蓄电池，在有220V交流电输入的时被充电或者不工作。第3.５节软件设计如图3.17所示为系统的流程图，单片机初始化后开始查询串口信息，当有信号输入时，振铃电路，同时单片机扫描按键，当有按键按下时，单片机根据程序控制分电路工作图3.17系统流程图振铃程序如下：ucharcodeSONG_TONE[]={ 50,65,0};//音符ucharcodeSONG_LONG[]={ 50,1000,0};//音长voidPlayMusic()//门铃生产函数{ 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++; }}实物图如下列图3.18、图3.19、图3.20：图3.18硬件实物图图3.19接通语音通话图3.20开锁第4章常见的问题及维护第4.1节常见的问题及原因单片机在研发时经常会出现很麻烦的问题，即是仿真或者实验环境下运行正常，但是安装到现场之后，总是会有很大不正常的现象。出错的外表现象主要有：(1)死机；(2)显示数据混乱或闪烁；(3)被控对象状态不稳定；(4)被控对象误操作等。主要的内部原因：(1)内部的程序出现了混乱的指针，使指针指向了别的地方，从而进入死循环；(2)内部的程序出现了混乱的指针，使指针指向了别的地方，从而运行错误程序；(3)内存中出现一些数据冲乱，从而计算出了错误结果；(4)RAM中的数据被冲乱，使程序进入了死循环；(5)单片机内部控制存放器的内容受干扰而改变，错误的运行了程序；(6)喇叭的信号线受干扰，出现出现擦擦的噪音等第4.2节抗干扰的措施硬件抗干扰的措施：(1)输入、输出隔离。根据实际电路，增加隔离电路和光电耦合器的输入，输出信号，以防止回流系统电路外围控制器动作。经过系统的证明，增加隔离电路1可以出现的噪声干扰。(2)去耦合电容的接入。在电源、输入、输出回路并一些0.01-0.1uF的去耦电容，可滤掉一些高频干扰信号。值得强调的是去耦电容应就近的交叉连接的电源芯片的电源和地之间，不得任意交叉连接电源和地之间。否那么，不仅起不到应有的作用，而且可能为噪音提供交流回路。(3)加粗地线和电源线，尤其是用电量较大的主电源走线和主地线。当线太细了，这些线的阻抗，负载电流的变化，电源和地点，从而增加噪声。此外，电源引线与地线的布线应尽量分布于电路板的两侧。(4)在实际的布线，排在一起的相关部件，易产生噪声的设备，高电流的设备应远离该CPU逻辑电路。输入电路和输出插座的借口外排的边上，电路板上的开关，模拟在外电路采样局部。器件的排列方向根本一致。软件抗干扰的措施：在做抗干扰的过程中不难发现，不能够完全以硬件来解决干扰的问题，在软件中针对不同的情况也可以采用不同的软件措施，依靠软硬件同时做看干扰可以起到事半功倍的效果。我们在开发应用系统软件时考虑到现场使用看门狗定时器；杜绝程序陷入死循环；软件去抖动。由软件对按键进行去抖动处理，防止按键机械