多功能电子密码锁的设计.doc

湘潭大学兴湘学院毕业论文题 目： 多功能电子密码锁的设计 专 业： 电子信息工程 学 号： 2006183621 姓 名： 汪建宗 指导教师： 鲁光德 完成日期： 2010年5月15日 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 多功能电子密码锁的设计 学号： 2006183621 姓名： 汪建宗 专业： 电子信息工程 指导教师： 鲁光德 系主任： 李志军 一、主要内容及基本要求多功能电子密码锁设计的主要内容和基本要求： 1.掌握密钥的人，在规定时间内按顺序键入6位密码才能打开； 2.不知密码的人按键时，可做电子门铃用； 3.如果主人不在，门铃响3次后，会提示来访客人简短留言并录音； 4.在累计按5次错码键、撬门入室盗窃或按防抢劫紧急键时，将产生2分钟报警； 5.设置键入密码时间为12s； 二、重点研究的问题 1.多功能电子密码锁设计的现实意义 2.多功能电子密码锁设计的方案选择 3.密码锁各个功能的实现与组合 4.编写汇编语言程序 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅资料，选择合适的设计方案20104120104102设计电路图201041120104203编写语言程序20104212010514制作硬件2010532010555调试2010562010586总结20105920105107编写设计论文201051120105138审查毕业设计20105132010514四、应收集的资料及主要参考文献1 罗亚非.凌阳16位单片机应用基础M .北京：北京航空航天大学出版社,2003； 2 薛钧义 张彦斌.凌阳16位单片机原理及应用M.北京：清华大学出版社,2003； 3 赵亮.单片机应用系统设计与产品开发M.北京：人民邮电出版社, 2004； 4 杨恢先、黄辉先主编.单片机原理及应用M.北京：人民邮电出版社, 2006 .5 谭浩强著.C程序设计M.北京:清华大学出版社,2000.6 凌阳科技.SPCE061A Date SheetG.中国台湾：凌阳科技股份有限公司，2003.7 雷思孝等.单片机原理及实用技术凌阳 16 位单片机原理及应用M. 西安:西安电子科技大学出版社,2004.8 李晶皎.嵌入式语音技术及凌阳 16 位单片机应用M. 北京：北京航天航空大学出版社,2003.9 凌阳科技.凌阳实验箱实验指导书（上、下册）G. 中国台湾：凌阳科技股份有限公司，2002.10 汪敏主编.凌阳16位单片机实验与实践M.北京：北京航空航天大学出版社,2007.11 李学海编著.16位语音型单片机SPCE061A实用教程基础篇M. 北京:人民邮电出版社,2007.12 北阳电子.“61板”使用说明书G.北京：北京北阳电子技术有限公司.200513 凌阳大学计划网站湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）评阅表学号 2006183621 姓名 汪建宗 专业 电子信息工程 毕业论文（设计）题目： 多功能电子密码锁设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价选题符合培养目标，体现了本学科、专业特点及教学计划的基本要求，能够达到综合训练的目的，难度适当 。汪建宗同学具备较好的查阅文献、综合归纳资料的能力，具备综合运用已学知识和设计研究方案的能力，具备设计复杂数字系统的能力，基本掌握了科研的一般方法，具备较好的外文和计算机应用能力 。设计方案正确，理论分析正确，时序仿真及硬件验证结果正确，图表完备 ，清晰，引文规范，文字通顺，综合概括能力较强，研究课题有一定的应用价值 。工作量饱满，论文的篇幅、格式达到规定要求 。评阅人： 2010年5月 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2006183621 姓名： 汪建宗 专业： 电子信息工程 毕业论文（设计说明书） 55 页 图 表 46 张论文（设计）题目： 多功能电子密码锁的设计 内容提要：本文采用凌阳十六位单片机作为系统控制的核心，利用其强大的语音功能，不仅实现了语音播放功能，完成了语音提示的要求，而且实现了可以在无人应答下的留言系统及其回放系统；利用其内置的Flash闪存，实现了密码的断电保护、无人应答下的来客号码的断电保存和语音断电保存。除此而外，在键盘输入方面，强大的功能选择键满足了系统的要求；6位数码管的选择使操作要求清晰明了。因此本套密码锁系统强烈体现了其人性化的一面。指导教师评语汪建宗同学选题初期能积极搜集资料，电子密码锁的总体设计方案正确，采用凌阳单片机实现了多功能电子密码锁的设计，编写语言程序正确，并制作调试硬件验证。设计工作中，态度端正，工作努力，按时完成毕业设计，积极主动地与老师沟通，工作量饱满；综合运用所学知识，分析解决问题能力较强，动手能力较强。设计说明书图表规范，内容充实，结构合理。同意其参加答辩，建议成绩评定为良。指导教师： 鲁光德 2010年 月 日答辩简要情况及评语答辩中，条理清晰，语言表达能力强，重点突出，能正确回答问题。根据答辩情况，答辩小组同意其成绩评定为良。答辩小组组长： 王有才 2010年 月 日答辩委员会意见经答辩委员会讨论，同意该毕业设计成绩评定为答辩委员会主任： 2010年 月 日目 录第1章 概序3第2章 设计方案选择5第3章 凌阳单片机简介9第4章 应用软件及系统程序介绍 19第5章 系统其他硬件部分 33第6章 设计总结 40注释42参考文献43附录443多功能电子密码锁的设计摘 要：随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，安全性能低，无法满足人们的需要。本设计采用凌阳十六位单片机作为系统控制核心，利用其强大的语音功能，不仅实现了语音播放功能，完成了语音提示的要求，而且实现了可以在无人应答下的留言系统及其回放系统；利用其内置的Flash闪存，实现了密码的断电保护、无人应答下的来客号码的断电保存和语音断电保存。除此而外，在键盘输入方面，强大的功能选择键满足了系统的要求；6位数码管的选择使操作要求清晰明了。因此本套密码锁系统强烈体现了其人性化的一面。经实验证明，该密码锁具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用等特点，符合住宅、办公室用锁要求，具有推广价值。关键词：电子密码锁；语音存储与回放；断电保护；凌阳十六位单片机The Design of Multi-purpose Electronic Password Lock Based on SPCE061A.Abstract: As electronic products are developing towards intelligence and minimization, singlechip computers (SCM ) have become the first choice for controllers in the development of electronic products. With the improvement of peoples living standards, it has become particularly prominent about how to achieve Anti-theft family. The traditional mechanical lock has such shortcoming as simple structure , Low security, it cant meet peoples demands.This experiment adopt 16-bit nSP （Microcontroller and Signal Processor） microprocessor that have 16-bit sound controller with 32k*16 flash memory as systematic control center, making use of its strong speech function, we not only carried out voice player, completed the request of the voice hint, but also we can record visitors message and play it ;we can protect password , maintain the visitors numbers and voices through storing to flash memory when the power cut .In addition to this , on side of input part we use keyboard to complete strong choice function which satisfied the request of system. And it is very clear to operate because anything shows in six Nixie tubes.Therefore this system shows its humanization.Experiments show that the designed cipher lock is characterized by its reasonable designing methods, simple operation, low cost and property of safety and practicalityBesides，it works well as a residence lock and has great potential for commercial developmentKeywords: Electronic password lock; voice storage and player; power-off protection; SPCE061A第一章 绪 论1.1 国内外现状目前，最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其机构简单、使用方便、价格便宜。但在使用中暴露了很多缺点：一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，故安全性低。二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。三是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏。四是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用。由于人们对锁的安全性，方便性等性能有更高的要求，许多智能锁（如指纹辨别、IC卡识别）也相继问世，但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡，但能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间，其成本一般较高，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。根据国外的统计资料显示,装有电子防盗装置的商业区或居民区盗窃犯罪率平均下降30%左右。目前西方发达国家已经大量地应用这种智能门禁系统，但在我国的应用还不广泛，成本还很高。1.2设计目标1.超级密码设置（组合键8位密码），此密码只有管理员使用；2.用户密码6位：密码通过键盘输入，输入两次有效，输出锁死信号；3.开锁：输入密码正确，确认后，输出开锁信号；4.现场报警功能：密码输入连续错误3次，给出声音报警；5.欠压提示：后备电池电压不足时，欠压指示灯LED2（黄）亮提示更换电池；6.串口通讯RS232，上下位联机功能。1.3 课题解决的技术路线本文采用通过4种方案进行比较，最后采用凌阳单片机作为系统的核心，通过键盘的输入达到密码验证和修改的目的。凌阳公司为适应单片机的高度集成化的发展趋势，凌阳科技推出了高性能的16位单片机如下图1-1，它的CPU内核采用凌阳最新推出的图1-1 凌阳单片机框图nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片（以下简称unSP）。具有：1.16X16位硬件乘法器 2.DSP核所具有的内积运算，8位芯片的价格，高集成度以致力于单芯片应用 （SOC），低功耗、低电压，具有较强的中断处理能力，功能强、效率高的指令系统。本系统采用凌阳单片机具有效益高，语音功能强，人性化等特点和优点，很成功的完成本次设计。53第2章 方案选择接到任务后通过分析其要求和技术指标，从设计方案的可行性，设计成本，当前科技发展的主流等条件出发，以下列出几种方案进行比较。2.1 采用LS7225芯片电路如下图2-1所示，以密码控制电路为核心，通过计数、定时控制数片语音模块组合而成。LS7225 是4位密码控制电路，内含自动复位、密码次序检测及存储、伪码识别、辅助延时及逻辑控制等电路，每个输出端都有驱动管，可直接控制小型继电器动作。电路工作电源为615V，GB是后备电池， VD5是隔离管，C10是电源滤波电容，LED2是电源指示管，S12是手动或门控联动复位开关。R7是限流电阻，稳压管VD4为语音模块提供4.5V工作电压。图2-1 基于LS7225芯片数字密码锁电路方案此方案虽能完成本次的基本要求，语音功能不强，只有预定的几个语音，而且需要单独的语音芯片、价格昂贵。更致命的是密码简单、破解密码很容易。若有人按动任一伪码键，每按一次LS7225脚输入一正脉冲， 脚便输出一个宽度为15ms的正脉冲，一方面加至CD4017脚（CP）进行计数，另一方面触发KD 353发出一次“叮咚，您好！请开门”的语音呼叫声。因此如果有人试探门的密码只要每个键按下就可以知道哪四个键不是伪码键（因为按伪码键会发出一次“叮咚，您好！请开门”的语音呼叫声）。然后再按最多4！=24次就可以破解密码进入房屋。时间方面 由于12s电路恢复一次，识别伪键的时间是12*3=36s，破解密码的时间是24*12s=288s。加起来324s即6分钟左右可以破锁而入。2.2 采用数字电路控制其原理方框图如图22所示。图22 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。此方案和上一方案有雷同，密码修改不容易，一旦被别人知道其采用的电路容易被不法分子破解密码。2.3 采用单片机控制采取51单片机作为我们的控制核心，然而，语音录取、语音提示功能、密码断电保护功能需要我们外扩集成芯片才能满足系统要求。在此种条件下我们用51单片机做出了一个简单的系统，基本实现了电子密码锁的键盘输入和显示功能。具体电路图图23如下：语音信号处理模块MCU键盘显示及系统执行机构电源管理CODECFLASH系统控制模块图23 单片机控制方案其实现功能如下：1、 设置密码，断电不保护；2、 输入密码，与系统原有密码或者设置新密码比较；3、 液晶显示功能；4、 报警功能；显然，这个“最小系统”的制作无法满足我们预期的功能实现，如果采用外扩集成芯片的做法，不仅从技术上，还是从经济方面考虑都不是一个明智的选择。2.4 采用凌阳单片机 SPCE061A为凌阳科技新推出的unSP内核的高集成度，高性能十六位单片机。nSP内核CPU。我们采用凌阳单片机作为我们的控制电路核心，凌阳十六位单片机不仅内置32kFlash（闪存），而且集成了语音录音与播放模块。利用其强大的语音功能，不仅实现了语音播放功能，完成了语音提示的要求，利用其内置的Flash闪存，实现了密码的断电保护和客人留言及电话号码的存储。除此而外，利用键盘输入与6个数码管的配合使用，使操作简单明了。次密码长度可以任意设定。我选择的是凌阳单片机，其特点主要是：1、16位nSP微处理器； 2、工作电压(CPU) VDD为2.43.6V (I/O) VDDH为2.45.5V ；3、CPU时钟：0.32MHz49.152MHz ； 4、内置2K字SRAM； 5、内置32K FLASH，比起其他c51系列有足够的空间存储语音信号；6、可编程音频处理； 7、晶体振荡器； 8、系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电仅为2A3.6V；9、2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)； 10、2个10位DAC(数-模转换)输出通道； 11、32位通用可编程输入/输出端口； 12、14个中断源可来自定时器A / B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒； 13、具备触键唤醒的功能； 14、使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据； 15、锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号； 16、32768Hz实时时钟； 17、7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道声音模-数转换器； 18、声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能； 19、具备串行设备接口； 20、具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能； 21、内置在线仿真电路ICE（In- Circuit Emulator）接口； 22、具有保密能力； 23、具有WatchDog功能。通过比较以上四种方案，单片机编程方式的设计已成为设计主流。51单片机方案有较大的活动空间，但完成本设计的全部功能比较复杂。而使用凌阳16单片机不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，而凌阳单片机成本低、性价比高、运行可靠：SPCE061A有丰富的I/O资源，外围电路相对简单，尤其是对数字语音处理时几乎不用外接电路。从根本上，凌阳单片机满足了系统的基本要求。下面一章我们介绍一下凌阳单片机。第3章 凌阳单片机简介凌阳SPCE061A是凌阳科技公司研发的16位单片机，特点是高速、低功耗、强大的I/O口功能、具有DSP功能。本设计只占用了SPCE061A的一部分资源，在此基础上可以开发出功能更强的产品。而语音播放、语音识别、语音录制等API函数可以直接调用，缩短了开发者的开发周期。3.1 SPCE061A芯片介绍SPCE061A是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机，它采用高性能的unSP内核，具有丰富的硬件资源，并集成了ICE（在线仿真电路）接口，可以直接利用该接口对芯片进行下载（烧写）、仿真、调试等操作。下图图31为SPCE061A单片机的内部结构框图： 图31 SPCE061A内部结构框图另外，SPCE061A 单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准 C 语言，可以实现 C 语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且提供了语音录放的库函数，只要了 解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件。SPCE061A 的特性参数如表3-1 所示：表3-1 SPCE061A 的系统特性参数特性参数说明工作电压(CPU)VDD 为 3.03.6V，(I/O)VDDH 为 VDD5.5VCPU 工作频率0.3249.152MHz数据存储器2K Word SRAM程序存储器32K Word FLASH-RomI/O 端口2 组 16 位可编程输入/输出端口中断14 个中断源，FIQ 和 IRQ 两个中断优先级定时器/计数器两组 16 位可编程定时器/计数器模/数转换器7 通道 10 位电压 ADC 和单通道 10 位声音 ADC数/模转换器2 个 10 位 DAC 输出通道UART一个全双工通用异步串行接口SIO一个同步串行设备接口节电功能具备弱振方式和睡眠方式WatchDog 功能具备清除时间周期为 0.75s 的看门狗其它功能低电压复位、低电压监测、保密功能等3.2 61板介绍SPCE061A 精简开发板（简称 61 板），是以凌阳 16 位单片机 SPCE061A 为核心的精简开发仿真 实验板。61板集成了几个实用的模块，为开发者提供了很好的开发平台。3.2.1 61板的结构和功能61 板除了具备单片机最小系统电路外，还包括有电源电路、音频电路（含 MIC 输入部分和 DAC 音 频输出部分）、复位电路等，采用电池供电，方便随身携带。61 板上有调试器接口（Probe 接口）以及下 载线（EZ_Probe）接口，分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线，配合 unSP IDE，可方便地在板 上实现程序的下载、在线仿真调试。图3-2 是 61 板（V1.6 版）的实物图。图3-2 61 板实物照片61板的硬件结构框图如图3-3：图3-3 61板的硬件结构框图如图上图中的各部分硬件说明如表3-2 所示。表3-2 61板各部分硬件说明名称说明POWER5V 和 3.3V 供电电路S4复位按键S5EZ-PROBE 和 PROBE 切换的 3 pin 排针EZ-PROBE下载线的 5 pin 接口MIC麦克风输入电路VRTA/D 转换外部参考电压输入接口K1K3扩展的按键，接 IOA0IOA2PLL锁相环外部电路RESET复位电路PROBE在线调试器 5 pin 接口J32 pin 喇叭插针OSC32768Hz 晶振电路PORTA/B32 个 I/O 口61 板的硬件电路大体上可分为 SPCE061A 最小系统、电源电路、音频电路、ICE 接口等模块，下面分别介绍 61 板的各部分电路。3.2.2 SPCE061A 最小系统SPCE061A 最小系统中，包括 SPCE061A 芯片及其外围的基本模块，其中外围的基本模块有：晶振 输入模块（OSC）、锁相环外围电路（PLL）、复位电路（RESET）、指示灯（LED）等，如图3-4所示。图3-4 SPCE061A最小系统3.2.3 电源电路 图3-5是电源部分的电路，由电池盒提供的4.5V直流电压经过SPY0029后产生3.3V给整个系统供电。SPY0029是凌阳公司设计的电压调整IC，采用CMOS工艺，具有静态电流低、驱动能力强、线性调整出色等特点。 图中的VDDH3为SPCE061A的I/O电平参考，如果该点接SPCE061A（PLCC84封装，下面的介绍中当出现SPCE061A的引脚描述时，均指此封装的芯片）的51脚，可使I/O输出高电平为3.3V；VDDP为PLL锁相环电源，接SPCE061A的7脚；VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源，分别接SPCE061A的15脚和36脚；AVSS1是模拟地，接SPCE061A的24脚；VSS是数字地，接SPCE061A的38脚； AVSS2接音频输出电路的AVSS2。图3-5电源电路图3.2.4 音频电路 音频电路由音频输出和音频输入两部分组成。图3-6是音频输出电路图。SPCE061A内置2路10位精度的DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播放。图3-6音频输出电路上图中使用SPY0030是凌阳的一款音频放大芯片，与LM386相比SPY0030具有工作电压范围宽，输出功率大等优点。（SPY0030工作电压2.46V，LM386工作电压4V；SPY0030最大输出功率700mW，LM386输出功率100mW）。SPCE061A芯片中已经集成了音频输入专用ADC以及AGC放大电路，因此芯片外部的电路比较简单，图3-7是61板的音频输入电路模块。图3-7 音频输入模块3.2.5 ICE接口电路 SPCE061A芯片内部集成了ICE（在线仿真）接口，PC机通过Probe（在线调试器）或EZ_Probe（简易下载线）与61板相连，就可以方便地完成程序的下载、调试等。61板为Probe和EZ_Probe各自提供了一组接口，可通过S5跳线来选择使用的接口类型。ICE接口部分电路如图 3-8所示。图3-8 ICE接口电路3.3 凌阳音频编码介绍 SPCE061A内置了专用的MIC输入通道和音频输出DAC，并具有较高的处理速度，因此非常适合对音频信号的处理，如语音播放、语音录制等。由于未经处理的音频资源数据量很大，对于单片机来说，数据的存储和传输都比较困难，这使得音频压缩编码成为音频处理的重要环节。为方便用户将SPCE061A应用于语音产品，凌阳公司提供了多种音频编解码算法及其API函数库，即SACM-LIB（文件名为SACMV26e.lib，26e为版本号）。该函数库将A/D、编码、解码、存储及D/A做成相应的模块，每个模块都有其应用程序接口API，用户只需了解每个模块所实现的功能及其参数的内容即可。SACM-LIB库中包含的常用音频编解码算法如表3-3所示。表3-3常用音频编解码算法模块名称 语音压缩编码率类型 特点 SACM_A200016Kbit/s, 20Kbit/s, 24Kbit/s高质量，高码率，适用于高保真音乐和语音SACM_S4804.8Kbit/s, 7.2Kbit/s压缩比大，计算量大，音质不高SACM_DVR16Kbit/s采用A2000编码，用于录音3.3.1 SACM_S480 介绍SACM_S480压缩算法的压缩比较大，音质没有SACM_A2000好，适用于对音质要求不是很高的语音播放场合，但完全满足本系统的设计。常用的SACM_AS480库函数如表3-4。 表3-4 SACM_S480常用库函数函数名称 功能 参数 返回值 SACM_S480_Initial 语音播放初始化。 Init_Index：0-手动方式，1-自动方式 1: 初始化失败 0: 初始化成功 SACM_S480_ServiceLoop 从资源中获取语音资料，填入解码队列中，并进行解码等操作。 无 无 SACM_S480_Play 开始播放 Speech _Index：语音索引号 Channel：1-通过DAC1播放，2-通过DAC2播放，3-通过DAC1和DAC2同时播放 Ramp_Set：0-禁止淡入淡出效果，1-声音淡入，2-声音淡出，3-声音淡入淡出 无 SACM_S480_Stop 停止播放语音 无 无 SACM_S480_Pause 暂停播放语音 无 无 SACM_S480_Resume 恢复暂停播放的语音 无 无 SACM_S480_Volume 设置播放音量 Volume_Index：音量大小，范围为0-15 无 SACM_S480_InitDecode 初始化译码队列 Channel：1-通过DAC1播放，2-通过DAC2播放，3-通过DAC1和DAC2同时播放 无 SACM_S480_TestQueue 获取语音队列的状态 无 0: 语音队列不空不满1: 语音队列满 2: 语音队列空 F_FIQ_Service_SACM_S480 中断服务子程序，将解码后的语音资料送入DAC通道播放 无 无 3.3.2 录音、放音流程SACM_DVR录音程序流程如图 3-9所示。在程序初始化之后，不断将采集到的语音数据进行压缩编码，然后存储在特定的存储空间中。而语音数据采集是通过中断服务程序实现的，在FIQ_TimerA中断服务程序中调用F_FIQ_Service_SACM_DVR函数完成语音采集。图3-9 SACM_DVR录音流程SACM_DVR编码实际上使用了SACM_A2000压缩算法，因此录制的语音资源可以利用SACM_A2000播放出来。SACM_DVR也提供了一组库函数，用来播放录制的语音资源，其程序流程如图 3-10所示。图3-10 SACM_DVR放音流程除了SACM_A2000、SACM_S480和SACM_DVR之外，SACM-LIB音频函数库还提供了SACM_S240（2.4K bit/s语音编解码）、SACM_MS01（音乐合成）等音频模块，本系统只采用了SACM_S480，其他这里不再一一赘述。第4章 应用软件及系统程序介绍4.1 应用软件介绍61板的核心芯片SPCE061A芯片内部集成了ICE（在线仿真）接口，61板上集成了可以使SPCE061A单片机正常工作所必备的最小系统外围模块，为用户准备好了基本硬件开发条件；在软件以及调试连接设备方面，用户只需要有Probe（在线调试器）或EZ_Probe（简易下载线），将61板与PC机连接起来；在软件方面，只要在PC机上安装简单易学的集成开发环境nSP IDE，进行程序的编辑和程序运行结果的查看；这样就能进行系统的仿真、调试、程序下载了。如图4-1为利用61板进行开发的系统框图。图4-1利用61板进行开发的系统框图另外，SPCE061A还具有凌阳格式的语音播放功能，如果要进行一般语音资源的播放，还需要凌阳的语音压缩工具Compress Tool；同时，凌阳科技大学计划还提供了利用61板进行凌阳格式语音播放的API函数。 下面简单介绍nSP IDE、Compress Tool。 4.1.1 nSP IDE nSP IDE集程序的编辑、编译、链接、调试以及仿真等功能为一体。具有友好的交互界面、下拉菜单、快捷键和快速访问命令列表等，使编程、调试工作方便且高效。此外，它的软件仿真功能可以在不连接仿真板的情况下模拟部分硬件的功能来调试程序。 另外，nSP IDE 支持多窗口操作，用户可以在主界面里同时打开多个窗口，如图4-2所示。用户的程序可以由多个文件（C语言、汇编语言文件，以及头文件、资源文件等）组成。nSP IDE对于多文件程序采用建立项目的方式对其进行管理，用户可以在此项目中随意地添加或删除程序文件。主界面里通常有三个主要窗口（图4-2）：Workspace（工作）窗口，Edit（编辑）窗口和Output（输出）窗口。进行窗口切换只需在各窗口处单击鼠标左键即可。此外，主界面里还提供下拉菜单、工具栏等。图4-2 nSP IDE的主界面凌阳十六位单片机集成开发环境采用项目方式进行文件管理。项目 (Project)就是为用户建立起来的一个文件管理系统，提供用户程序及资源文件的编辑和管理。使用时可以认为nSP IDE具有两种状态：一种为编辑状态，即用户可以对工程进行文件增删、设置操作，或者对某一个源程序文件进行程序编写；另一种为仿真调试状态，即用户的整个工程通过编译后，可以进入该状态将程序运行起来，以验证程序正确性，或者将程序下载到SPCE061A中，并可进行在线调试。 nSP IDE的仿真调试状态又分为：软件仿真和在线调试。用户可以通过设置选择两者之一，软件仿真时无需硬件的开发板以及下载线（Ez-probe）或在线调试器（probe）；而在线调试时，需要将开发板、probe（或Ez-probe）连接好，并为开发板供电。在两种调试过程中，均有单步运行、全速运行、断点调试等调试方法，并可通过变量窗口、寄存器窗口、内存窗口、反汇编窗口等窗口观察调试结果，方便用户进行软、硬件调试。软件仿真时，集成开发环境可以仿真部分硬件模块功能。这些均为各种软件开发（包括电子竞赛）提供了方便。如图4-3为调试状态界面。图4-3 程序调试界面 4.1.2 Compress Tool 凌阳语音压缩工具（Compress Tool）支持.wav格式的语音压缩，但要求压缩前的语音资源（即Wave文件）属性为8k，16位，单声道，其界面如图4-4。图4-4 Compress Tool工具界面Compress Tool可以压缩单个wav文件，也可以压缩多个wav文件。按照Compress Tool的提示，就可以很容易地完成语音资源的压缩。凌阳科技目前提供两种语音压缩算法：A2000和S480；A2000有三种数据率可供选择：16Kbits/s，20Kbits/s，24Kbits/s；S480有两种数据率可供选择：4.8 Kbits/s，7.2 Kbits/s。本系统选择的是S480压缩编码，选择的语音文件如下表4-1声音文件说明：表4-1 声音文件使用表声音文件名称（wav）播放内容用的场合键触发DANG当一般按键提示数字键DINGDANG叮当门铃音A键LUBUZAILIUYAN鲁老师不在请留言提示留言（响3次“叮当”后）A键MIMABUTONG2次密码输入不相同修改密码时D键MIMACUOWU密码错误密码确认错误D键NHHYGL你好欢迎光临查看输入时C键XINMIMA请输入新密码修改密码*键ZAIYICI请在输入一次修改密码第二次输入D键ZHURENHUILAI主人欢迎回来开锁成功D键DIANHUA请输入电话号码留言少于5时B键大于5时A键A或B键MEIYOULIUYAN没有留言播放完所有留言A键HENHAOWANMA很好玩吗3次修改密码不成功D键BAOCUNCHENGGONG保存成功密码保存成功，客人号码及语音保存成功。D键通过语音 语音压缩成功后，就会出现提示“ok ！”。如图4-5。图4-5 利用Compress Tool 压缩成功后的界面4.2 程序设计通过设计要求，电子密码锁，需要一个键盘作为输入部分，通过比较，我们最终选择了44键盘，同时6位数码管显示出来。设计总的程序流程框图，然后通过总的流程图分细来设计个部分、各功能模块的子程序。为验证输入密码软件方面要有密码比较模块，某个键要当作门铃用同时又不能无故乱按门上面的键，则需门铃和报警模块，为了在主人不在家时，也能保存访客的信息，设计了语音录音和访客的电话号码的断电保存。为防止密码被人偷窥或者是认为其的不安全性而必须修改时需要以个修改密码模块，输入时的错误要删除这就要求系统有个退格键处理。通过按键设置得到按键分布对照表见右表4-2。表4-2 键值对照表789A 门铃留言456B留言上翻123C显示当前输入*改密码0#取消D 确认键总框图如下图4-6：通过总的框图程序分为锁定键盘和自动复位模块、门铃留言模块(A键)、清0模块(B键)、回显模块(C键)、确认键模块(D键)、密码修改模块(*)、退格键处理模块(#键)以及数字键处理模块(0-9数字键)共8个模块。下面我们分别介绍各部分的设计流程。YNNY密码输入错误3次Y数字0-9初始