【《基于STM单片机的远程控制智能语音门铃系统设计》10000字】

基于STM单片机的远程控制智能语音门铃系统设计【摘要】本文设计的是基于STM32的可远程推送的智能语音门铃，旨在设计实现智能化、人性化、合理化的智能语音门铃。本系统以STM32F103C8T6单片机为控制核心、加入人体热释红外传感器、光敏电阻传感器、ISD4004语音模块、GSM（SIM900A）短信模块、LCD显示器等其他外围接口电路模块，实现了通过热释红外感应检测来客状态，来客超时逗留蜂鸣器报警，LCD显示主人是否在家状态，门铃的开启与关闭，主人不在家时的来客语音留言，以及GSM短信报警通知等功能。经过测试，本文所设计的智能语音门铃已达到预定的设计目标，有主动监测，及时报警防盗的特点，具有一定的现实意义。【关键字】STM32；语音留言；GSM短信报警目录TOC\o"1-3"\h\u326391引言 3111231.1研究背景及其意义 3301941.2论文主要工作及内容安排 3310612需求分析 373552.1可行性分析 4264402.1.1控制芯片的可行性选择 4289512.1.2远程通信的可行性选择 4164392.2功能需求 5210813系统总体方案设计 535523.1系统方案设计 5297523.2系统工作原理及功能要求 7272253.2.1系统工作原理 7288373.2.2系统功能实现分析 7141194系统硬件设计 7238404.1STM32单片机核心电路设计 7116884.2LCD1602液晶显示模块电路设计 9102154.3高亮LED灯照明电路设计 971894.4蜂鸣器报警电路设计 10254644.5人体热释红外感应模块电路设计 10316064.6光敏电阻传感器模块电路设计 1169684.7门铃按键电路设计 11118254.8拨动开关检测电路设计 12251494.9GSM（SIM900A）通信模块电路的设计 12297284.10语音录音模块电路的设计 1355235系统软件设计 13185165.1初始化程序设计 14218735.2LCD1602液晶显示程序设计 15158545.3门铃按键和拨动开关检测程序设计 1754235.4红外和光敏传感采集触发程序设计 17237285.5蜂鸣器报警程序设计 18245925.6GSM（SIM900A）短信通告程序设计 19172105.7语音录音留言程序设计 2084606系统功能测试 21174247结束语 23引言研究背景及其意义随着当前社会科技的高速发展，智能化设备也逐渐进入了我们的生活，智能家居的使用开始普及，智能门铃作为智能家居的一个重要组成成分，是不可或缺的。现如今人们的安全意识也逐渐提升了，对安防设备需求也日益增长，智能化的防盗门铃起着重大作用。智能门禁安防系统在国外发展起步比较早，使用的普及度也比较高，最早在1984年美国就利用计算机系统对门禁，报警，监控等设备进行统一连接管理，建成了第一座智能化门禁安防系统的大楼REF_Ref21786\w\h[1]。至此，许多西方的发达国家就开始研发自己的一套智能门禁安防系统。21世纪后，国外智能门禁安防系统的控制技术的发展达到了新的高度，国外现有的许多访问控制系统已经开始提供TCP/IP网络作为通过本地网络传输数据的系统连接方式。我国的智能门禁安防系统发展起步的比较晚，最初通过模仿着国外的系统架构和结合本土特点发展而来，但经过十几年的发展，国内的企业智能门禁安防系统的控制技术的研究已经非常成熟REF_Ref14264\w\h[1]。门禁安防系统经历了从传统的机械锁到键盘密码门禁系统和IC卡刷卡系统，再到带有蓝牙、WIFI、NFC等多种智能设备，甚至可能具有人脸识别，指纹识别等特征REF_Ref21727\w\h[2],门禁功能也从单一化到多元化。目前，国内的门禁系统主要有键盘密码输入式、射频卡读卡式、电子设备NFC读卡式、指纹识别式、人脸识别式等控制手段，结合感应、RFID、NFC、生物识别等技术，门禁系统的安全指数有很大的提高，同时报警安防技术也在不断地提升，门禁报警系统也是门禁安全防范系统的重要组成成分。用智能门禁替代之前的传统门禁，在很大程度上让我们的生活变得更加便利，比如：出门不再需要时时带着钥匙或门卡，很大程度地减少入室盗窃的可能性。一些智能门铃还增加了可视化系统和语音通信系统，进一步提高了防盗安全性。智能门禁系统不仅是我们的家庭安防系统设置的第一道防线，也是家庭内部与外部环境信息交互的一种方式。本系统设计的可远程通信的智能语音门铃，在普通的智能门铃上增加了语音留言模块和GSM通信模块，便于主人能够及时得知客人来访的原因和留下的重要信息，同时GSM进行远程通告能在第一时间告知主人，来客的情况和报警情况。智能语音门铃在一定程度上解决了门禁设备所带来的隐患，增强了安全可靠性。论文主要工作及内容安排本文主要介绍在“可远程推送的智能语音门铃”的课题中所做的工作，详细论述基于STM32的智能语音门铃的原理及方案设计、硬件模块的工作原理、外围接口电路的设计、硬件模块功能驱动和系统软件设计。内容安排如下：第一章引言：简要阐述智能语音门铃的研究背景，发展现状及其具有的现实意义。第二章需求分析：主要分析智能语音门铃的控制芯片和远程通信的选择可行性和功能需求。第三章系统总体方案设计：主要阐述智能语音门铃的系统方案设计，系统的工作原理及功能实现分析。第四章系统硬件设计：简要描述各个硬件模块，说明各硬件模块电路原理设计和功能驱动设计。第五章系统软件设计：介绍系统的软件结构和代码程序的流程。第六章系统功能测试：简要描述系统测试环境，逐一说明各功能模块的测试条件和结果，以及测试中遇到的问题和解决方案。第七章结束语：总结可远程推送的智能语音门铃课题所完成的工作，得到的启发及展望。需求分析智能语音门铃的推广为我们的生活带来了很大遍利，本设计从实用性强，操作方便，更为人性化的角度出发，旨在设计能够实现主动防盗、远程监测的智能语音门铃。可行性分析控制芯片的可行性选择在智能语音门铃系统的设计中，主要有以51单片机、STM32单片机等为控制核心，通过比较核心控制芯片的特性，总结他们各自的优缺点。（1）51单片机基本组成：①8位\t"/item/51%E5%8D%95%E7%89%87%E6%9C%BA/_blank"CPU②程序存储器（\t"/item/51%E5%8D%95%E7%89%87%E6%9C%BA/_blank"ROM）\t"/item/51%E5%8D%95%E7%89%87%E6%9C%BA/_blank"寻址空间64KiB③数据存储器（\t"/item/51%E5%8D%95%E7%89%87%E6%9C%BA/_blank"RAM）寻址空间64KiB④4组8位共32个输入输出口⑤5至6个\t"/item/51%E5%8D%95%E7%89%87%E6%9C%BA/_blank"中断源，分2个优先级⑥\t"/item/51%E5%8D%95%E7%89%87%E6%9C%BA/_blank"全双工\t"/item/51%E5%8D%95%E7%89%87%E6%9C%BA/_blank"串行口特性：有比较齐全的按位操作系统能够进行逻辑功能运算，功能比较完备，且有一个双重功能的地址区间可灵活使用，指令也便于编程。优点：价格低廉，应用广泛，小巧易携带缺点：功能有限，I/O高电平无输出能力，保护能力差STM32单片机基本组成：①32位CPU②片上集成32-512KB的\t"/item/stm32/_blank"FLASH存储器，6-64KB的\t"/item/stm32/_blank"SRAM存储器③串行调试（SWD）和\t"/item/stm32/_blank"JTAG接口④12通道DMA控制器⑤3个12位的us级的\t"/item/stm32/_blank"A/D转换器（16通道）特性：内部集成JTAG/SW调试功能，32k到512k的FLASH以及I2C，USB，CAN，数模转化的功能，并有休眠、停止、待机三种低功耗模式，最多高达112个的快速\t"/item/stm32/_blank"I/O端口，最多多达11个定时器，最多多达13个通信接口REF_Ref1877\w\h[3]。优点：高性能，低成本，低功耗，最大程度的集成整合缺点：多路信号处理需多片DSP并行处理综合对比51单片机和STM32单片机的特性，优缺点，本系统选择以STM32单片机为控制核心，能有更多的存储空间和管脚得以利用，且STM32具有高度兼容性，灵活性极高，能够很好地驱动其他硬件模块的使用。远程通信的可行性选择远程无线通信中一般采用蓝牙，WIFI，GSM等无线协议，对比这三种方案的技术特征选用所需的远程通信模块。蓝牙工作频率为2.4GHZ，通信范围大约15米，数据传输速率为1Mbps，采用的是双工传输方式，需要安卓APP通过蓝牙串口控制DSP对接收的信号进行A/D(D/A)变换，进行模数（数模）转换信号，与手机完成通信。优点：普及性高，应用广，成本低廉，低功耗，抗干扰能力强缺点：速度慢，距离信号受限，WIFI工作频率为2.4GHZ，通信范围大约为100米，数据传输速率为54Mbps，由基于AP创建的基础无线网络与手机连接完成信息传输。优点：速度快，可多人连线使用，传输范围较广，可穿墙百米传输缺点：成本高，需要单独显卡GSMGSM网络覆盖面积广，可跨市、跨省，跨国传送，GSM有8路输入通道，每一路通道都可以自动拨打电话和发送短信进行报警，GSM模块能够直接通过AT指令和插入sim卡实现与手机之间的通信。优点：功耗低，高速度，较蓝牙、WIFI传输范围最广缺点：延时较长基于本系统的远程传输，是要向主人汇报报警信息情况，综合以上的比较，选择GSM模块发送短信息实现远程通信，不仅在技术上能够减少对APP的开发，而且通信的距离较远，能够更好地起到实时监测的效果。功能需求可远程推送的智能语音门铃的主要功能需求有核心控制系统、传感器感应系统、按键拨动开关系统、语音留言系统和防盗系统。（1）核心控制系统：这部分包括对传感器感应系统、按键拨动开关系统、语音留言系统、防盗系统等其他外围电路的控制。（2）按键拨动开关系统：这部分主要是根据主人是否在家而改变门铃的开启和关闭状态以及改变LCD液晶显示屏的显示文字。（3）传感器感应系统：这部分包括这部分包括热释红外传感器感应是否有人状态以及光敏电阻传感器感应光线强度状态。（4）语音留言系统：这部分主要是来客选择是否需要留言和主人听取录音留言。（5）防盗系统：这部分包括来客超时逗留蜂鸣器报警和GSM短信通知报警。系统总体方案设计系统方案设计可远程推送的智能语音门铃主要是由STM32单片机核心电路、LCD液晶显示模块电路、门铃按键电路、人体热释红外感应模块电路、光敏电阻传感器模块电路、高亮LED灯照明电路、拨动开关检测电路、蜂鸣器报警电路、GSM（SIM900A）通信模块电路、ISD4004语音录音模块电路等组成，总体方案设计框图如下图3-1所示。STM32单片机核心电路STM32单片机核心电路是整个硬件部分最为核心重要的部分，通过串口连接与其他硬件模块电路进行数据传输。STM32单片机具有复位电路、低电压检测、调压器、精准的RC振荡器等强大集成功能REF_Ref14555\w\h[4]，能够很好地结合网络技术来实现信息交换传输，以便于实现基于GSM短信模块的远程推送的智能语音门铃的设计与开发。LCD液晶显示模块电路LCD液晶显示模块电路主要是通过主人拨动二挡开关模拟门锁的开启与关闭，然后LCD显示屏能够直观地反应主人是否在家状态。人体热释红外感应模块电路热释红外感应模块电路通过检测人体来反映是否来人状态，然后传输信号数据给LCD显示屏改变状态，并且感应超时逗留的报警信号给蜂鸣器报警和GSM远程传输报警信息。光敏电阻传感器模块电路光敏电阻传感器模块电路是与高亮LED灯照明电路组合使用的，通过光敏电阻传感器检测外部环境的光照强度来控制输出高低电平，以此控制LED灯的亮灭。门铃按键电路门铃按键电路即是来客通过按下按键，蜂鸣器鸣叫来起到门铃效果。拨动开关检测电路拨动开关检测电路是通过上下拨动开关来改变门禁的开启与关闭状态，并且传输信号到LCD显示屏直接显示。高亮LED灯照明电路高亮LED灯比普通的白炽灯消耗能量较少，亮度大，在黑暗时很够起到很好的补光效果。蜂鸣器报警电路蜂鸣器鸣叫分为门铃按下，蜂鸣器短暂鸣叫和长时间逗留引发蜂鸣器报警，蜂鸣器需要通过三级管放大电流才能鸣叫，蜂鸣器报警需要有一定的延时时间以警示。GSM（SIM900A）通信模块电路GSM（SIM900A）通信主要是在报警情况下，主人能够第一时间接收到报警信号，快速地得知家中门口的情况并采取措施解决。GSM传输的距离远，方便主人在何时何地都能接收报警信号。ISD4004语音录音模块电路在主人家不在家的情况下，来客到访时没有携带手机不便联系主人家，可以进行语音录音留下重要信息，以便于主人能够回到家第一时间听取留言了解情况。图3-1总体方案设计框图系统工作原理及功能要求系统工作原理本系统基于STM32单片机为主控芯片，由LCD显示屏、按键、拨动开关、蜂鸣器、发光二极管、红外传感模块、光敏电阻传感器、语音模块、GSM短信模块等外围接口电路设计而成。本系统的工作原理为：利用人体热释红外传感器检测人体，开启智能语音门铃的驱动控制电路，当检测到有人时，人体热释红外传感器就会传递信号给STM32单片机核心控制电路，STM32单片机控制电路会驱动智能语音门铃系统作出反应，当主人在家，按下门铃按键就会有响应来提示主人，当主人不在家，门铃不响应，且逗留时间过长，就会使智能语音门铃进入防盗报警程序。系统功能实现分析门禁开关的模拟和住户在家状态切换主人通过拨动二挡开关物理模拟门禁的开启与关闭，并且实现住户在家状态的切换，若门禁关闭，则LCD液晶显示屏显示文本信息为“Nobady”，表明住户不在家，若门禁开启，则LCD液晶显示屏显示为“Somebady”，表明住户在家。来客状态的检测初始化为无人，LCD液晶显示器显示为“Writingforyou”字样，当红外传感器感应有人时，红外指示灯会亮起，并且红外传感器会传输信号给LCD显示器，转换字样为“Welcometoyou”，天黑时，红外传感器和光敏电阻同时作用，有人靠近时，红外指示灯亮起，高亮LED灯闪烁并保持常亮，能起到一定的补光效果。门铃响应和逗留超时报警当住户在家时，客人按下按键，蜂鸣器响应门铃，提示主人开门，若住户不在家，按下按键，蜂鸣器则不叫。客人逗留两分钟左右，蜂鸣器就会长鸣起到报警作用。（4）GSM短信远程通告当有来客时，红外传感器检测到人体，GSM会发送“Somebadyiscoming”短信息给主人，当客人逗留超时，不仅蜂鸣器长鸣能够起到警示来人的作用，而且GSM会发送“Warning”短信息提示主人有报警信号，主人能在第一时间提高警惕。（5）语音留言当主人不在家时，来客没有携带手机且想要告知主人家某些信息的情况下，可通过按下录音键进行留言，同时主人家回到家时可通过按下播放键听取留言信息。系统硬件设计系统的硬件设计主要为各个硬件模块的简要描述介绍，以及各个模块电路的原理设计和驱动设计。24843STM32单片机核心电路设计STM32单片机采用的是STM32F103C8T6芯片，该芯片为ARMCortex-M3内核芯片，其可大大简化外设电路设计，降低生产成品和设计成品，具有ADC、串口通信、PWM输出和按键检测功能REF_Ref14555\w\h[5]。STM32单片机核心电路主要是由STM32F103C8T6主控芯片，正向低压降稳压器、JTAG调试接口、电源按键开关、电源直流供电，电容元件等器件组成的STM32核心电路板，因使用的STM32F103C8T6为贴片嵌在STM32核心电路板上，不能直接与PC端的串口实现程序烧写，所以要利用USB转TTL下载器完成，核心电路板上的PA9（TXD1）、RA10（RXD1）、GND管脚分别与USB转TTL下载器的RXD、TXD、GND管脚相连，外部电源供电进行烧录程序，同时板上的直流供电模块也为整个硬件系统供电。STM32单片机核心电路的接口原理图如图4-1，实物图如图4-2。图4-1STM32单片机核心电路的接口原理图图4-2STM32单片机核心电路的实物图16904LCD1602液晶显示模块电路设计LCD1602液晶显示器是使用比较广泛的一种字符型液晶显示模块，其内部由字符型液晶显示屏，控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，还有少量电阻、电容元件和结构件等组成REF_Ref11225\w\h[6]。LCD显示器模块的V0、VSS管脚与电位器相连，可以用电位器调节LCD的清晰度，LCD显示器模块的电源正极VDD、数据/命令选择RS、读写选择RW、使能端E、8位双向数据线D0~D7管脚分别与STM32单片机核心板的5V电源、PB5、PB6、PB7、PB8~PB15管脚相连。LCD1602液晶显示电路原理图如图4-3，LCD1602液晶显示器实物图如图4-4所示。图4-3LCD1602液晶显示电路原理图图4-4LCD1602液晶显示器实物图14065高亮LED灯照明电路设计高亮LED灯照明电路由4个并排的LED灯、三极管8050组合而成，LED灯是高电平有效的，STM32单片机PA5引脚连接三极管8050，控制PA5引脚的电平驱动光敏三极管，光敏三极管8050驱动LED灯的亮灭，当在白天或光线较强时，三极管截止，LED灯不亮，在天黑或光线较弱时，三极管导通，LED灯亮。高亮LED灯照明电路原理图如图4-5所示。图4-5高亮LED灯照明电路原理图17610蜂鸣器报警电路设计蜂鸣器报警电路采用的是5V有源蜂鸣器，在高电平时有效，用三极管8050驱动蜂鸣器的鸣叫。STM32单片机的PA4引脚连接三极管8050，,控制PA5引脚的电平驱动三极管，控制器控制的引脚为高电平，则三极管导通，蜂鸣器鸣叫，否则三极管截止，蜂鸣器不叫。蜂鸣器报警电路原理图如图4-6所示。图4-6蜂鸣器报警电路原理图30968人体热释红外感应模块电路设计人体热释红外感应模块电路由三极管9012驱动热释红外模块并控制感应灯，红外感应模块的OUT信号输出端连接STM32单片机的PA2引脚，人体热释红外传感器在一定范围内检测到人体所发出的红外线为高电平，三极管导通，感应灯亮起，否则三极管截止，感应灯不亮。热释红外感应模块电路原理图如图4-7所示，人体热释红外感应模块实物图如图4-8所示。图4-7热释红外感应模块电路原理图图4-8人体热释红外感应模块实物图6383光敏电阻传感器模块电路设计光敏电阻传感器将采集的光信号进行A/D转换，转换为电信号，根据光敏电阻的阻值转换为电流变化，由运算放大器LM393构成电压比较器电路，输出对应的高低电平信号REF_Ref14865\w\h[7]。光敏电阻传感器模块的数字量输出端DO直接与STM单片机的PA0引脚相连，通过传感器检测外界的光线强度来控制高低电平。光照较强时，输出低电平，感应指示灯不亮，较弱时，输出高电平，感应指示灯亮起。光敏电阻传感器模块电路原理图如图4-9，实物图如图4-10所示。图4-9光敏电阻传感器模块电路原理图图4-10光敏电阻传感器实物图17011门铃按键电路设计门铃按键每按下一次，信号就发生一次跳变。按键松开状态设置为高电平，按下即转换为低电平。门铃按键电路原理图如图4-11所示。图4-11门铃按键电路原理图11489拨动开关检测电路设计上下拨动开关能够改变电路的不同接通状态。拨动开关的三个端口，中间为公共端，拨到上边，即上边接通，STM32单片机控制的引脚为高电平；拨到下边，即下边接通，单片机控制的引脚为低电平。拨动开关检测电路原理图如图4-12所示。图4-12拨动开关检测电路原理图11489GSM（SIM900A）通信模块电路的设计GSM（SIM900A）通信模块有一个天线座插口、SIM卡座，通过串口通信与上位机连接，使用SIMCOM公司提供的AT指令来实现打电话和发短信的功能REF_Ref14937\w\h[8]。STM32单片机核心板上的PA2（TXD2）、PA3（RXD2）与GSM模块的5VR、5VT连接，共地，GSM模块的VCC_MCU接入(输入)5V，VCC接入(输入)5V，同时需要插入一张SIM卡可实现短信通信。GSM（SIM900A）通信模块电路原理图如图4-14，实物图如图4-15所示。图4-14GSM（SIM900A）通信模块电路原理图图4-15GSM（SIM900A）通信模块实物图11489语音录音模块电路的设计语音录音模块主要包括语音芯片ISD4004、音频功率放大器LM386REF_Ref14999\w\h[9]，耳机插口和扬声器插口和喇叭，能够完成语音信号的采集、存储和还原，实现录放音功能。ISD4004语音模块通过SPI接口与控制器通信，ISD4004的AUDOUT管脚是音频输出管脚，音频输出信号经过耦合电容C1送入LM386音频功率放大器，将放大的信号送入扬声器中，其中芯片上的SS引脚、MOSI引脚、MISO引脚、SCLK引脚分别是片选引脚、SPI总线输入端、SPI总线输出端和串行时钟脚，为了能够正确发送指令，SS引脚需处于低电平，但两条指令之间SS引脚需处于高电平，STM32处理器通过MOSI引脚向芯片发送指令，通过MISO引脚向ISD4004发送指令，SCLK为SPI的数据传输提供时钟信号，在时钟上升沿传输给ISD4004，在下降沿传输给STM32处理器REF_Ref15162\w\h[10]。按下REC键录音，语音信号就会通过LM386功放放大音频，然后按下PLAY键，我们可以从喇叭中得到清晰的录音信息，模块上还有耳机插口和麦克风接口，可实现高品质录放音。ISD4004语音录音模块电路原理图如4-16，实物图4-17如图所示。图4-16ISD4004语音录音模块电路原理图图4-17ISD4004语音录音模块实物图系统软件设计本系统的软件设计选用KeiluVision5开发环境编写程序，主要实现门禁开关模拟、住户在家状态切换、来客状态检测、门铃响应和逗留超时报警、语音录音留言、GSM短信远程通告等系列功能，因此，软件部分应该包括初始化程序、LCD1602液晶显示程序、门铃按键和拨动开关检测程序、红外和光敏传感采集触发程序、蜂鸣器报警程序、GSM（SIM900A）短信通告程序、语音录音留言程序。该系统的程序流程图如下图5-1所示。图5-1系统程序流程图16904初始化程序设计 该部分主要是STM32核心单片机外设时钟的使能、I/O初始化、外部中断初始化、串口配置。14065LCD1602液晶显示程序设计LCD1602液晶显示模块内部的控制器有11条控制指令REF_Ref15250\w\h[11]，如图5-2所示，其中指令10和指令11分别是写入数据内容和读出数据内容。LCD的写、读操作时序图如图5-3所示REF_Ref15250\w\h[11]。LCD1602液晶显示器要显示字符，首先要检测LCD是否处于忙碌状态，在不忙状态下，才能写入指令读出数据，LCD内部显示地址如图5-4所示，向LCD1602写入字符串，要设定字符的初始位置，用（x，y）设定，x表示列，y表示行，在LCD1602显示器第一行第一个开始显示字符，写入的数据应为0x80，在第二行第一个开始显示字符，写入的数据应为0xc0。LCD液晶显示子程序流程图如图5-5所示。图5-2LCD液晶显示模块内部控制指令图5-3LCD的写、读操作时序图图5-4LCD内部显示地址图5-5LCD液晶显示子程序流程图 门铃按键和拨动开关检测程序设计门铃按键和拨动开关都是通过改变电路的接通或断开状态来实现的。按键按下表示接通，开启蜂鸣器鸣叫，按键松开表示断开，不接通电路，所以通过控制引脚的高低电平就可实现门铃的开启与关闭，按键初始化为高电平，按下设置电平为低电平；拨动开关是上下拨动的，先初始化为高电平，表示上边接通，门锁关闭，拨下下边接通，为低电平，门锁开启。30968红外和光敏传感采集触发程序设计 人体热释红外传感器有可重复触发的特点，当检测到有人时，传感器输出高电平，若一直处于传感器的检测范围内，就会维持高电平，若离开不在检测范围内，将延时几秒钟才能将高电平转换为低电平。初始化IO口，用GPIO库函数读取传感器的OUT引脚输出的电平就能判断传感器是否有检测到人体，并设置标志位来判断。红外采集子程序流程图如图5-6所示。光敏电阻传感器也是读取DO引脚输出的电平判断光线强度，由传感器检测的光信号转换为模拟电压输出A0，模拟量信号接入LM393比较器后，即可与LM393比较器芯片2号引脚所接的电位器分压后的模拟电压进行比较，进而得出DO数字信号，输出高低电平REF_Ref31165\w\h[12]，并将得到的信息传输给高亮LED灯，控制LED灯输出的电平，设置标志位来判断。光敏采集子程序流程图如图5-7所示。图5-6红外采集子程序流程图图5-6光敏采集子程序流程图17011蜂鸣器报警程序设计通过控制STM32单片机引脚PA4来控制蜂鸣器的鸣叫，蜂鸣器的使用频率为100HZ。配置IO口，使用IO定时翻转电平驱动蜂鸣器鸣叫，进入定时器中断则设置为高电平，蜂鸣器鸣叫，设置为低电平，不鸣叫。首先要设定超时报警的时间，超过这个时长，蜂鸣器报警，同时打开蜂鸣器和报警标志信号，蜂鸣器长鸣，再延时一定时间，标志位取反，关闭蜂鸣器。蜂鸣器报警子程序流程图如图5-7所示。图5-7蜂鸣器报警子程序流程图11489GSM（SIM900A）短信通告程序设计 该部分主要使用AT指令和延时函数实现发送短信功能。AT 指令是手机、GSM/GPRS模块通讯中最常用的控制指令，通过它可以控制很多的通信行为，如拨叫号码、按键控制等REF_Ref15364\w\h[13]。本设计初始化GSM模块，选定波特率为9600bit/s，先发送“AT+CSCS”指令建立连接，再发送“AT+CMGF”指令为1，表示设置短信消息格式为文本模式，然后发送“AT+CMGS”指令，添加短信接受号码发送短信息，最后将所要发送的短信内容用字符串写入。短信收发的主要AT指令参数如表5-1所示REF_Ref15453\w\h[14]，短信发送子程序流程图如图5-8所示。表5-1短信收发的主要AT指令参数图5-8短信发送子程序流程图11489语音录音留言程序设计 ISD4004采用SPI同步串行数据传输协议。ISD4004芯片有如下操作规则：串行外设接口，SPI协议设定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK下降沿动作，在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据，在下降沿将数据送至MISO引脚REF_Ref15580\w\h[15]。上电顺序，器件延时TPUD（8kHz采样时，约为25ms）后才能开始操作，所以用户发完上电指令后，必须等待TPUD，才能发出下一条操作指令REF_Ref15580\w\h[15]。例如，从00处开始放音，应遵循如下时序：①发POWERUP命令；②等待TPUD（上电延时）；③发地址值为00的SETPLAY命令；④发PLAY命令。芯片从00地址开始放音，放音结束后，进入中断，停止放音。如果从00处开始录音，则按以下时序：①发POWERUP指令；②等待TPUD（上电延时）；③发POWERUP命令；④等待2倍TPUD；⑤发地址值为00的SETREC命令；⑥发REC命令。芯片从00地址开始录音，当出现信息溢出时，进入中断，录音停止。ISD4004的录放音子程序流程图如图5-9所示。图5-9ISD4004的录放音子程序流程图系统功能测试基于STM32的可远程推送的智能语音门铃，主要是由USB转TTL下载器连接上位机和STM32单片机核心电路，将KeiluVision5环境下编写的程序烧写到STM32单片机核心板上，逐一对硬件模块功能进行测试，因人体热释红外传感器要检测到是否有人状态的变化和光敏电阻传感器检测光线亮度，所以要分为有人，无人，光线较亮和光线较暗的环境下组合测试。测试过程中要保证模块与模块之间的数据、信息传输的完整性，能够成功实现智能语音门铃的正常运作，图6-1为硬件实物图。表6-1为各个模块功能的测试用例。图6-1硬件实物图表6-1各个模块功能的测试用例测试模块功能测试条件（环境）测试结果门铃功能按键按下蜂鸣器响一声不按按键蜂鸣器不响LCD液晶显示屏向上拨动开关（门禁关闭）LCD液晶显示屏第二行显示字符串“Nobady”向下拨动开关（门禁开启）LCD液晶显示屏第二行显示字符串“Somebady”人体热释红外传感器检测到人体（有人靠近）感应灯亮起，LCD液晶显示屏第一行显示字符串“Welcometohome”未检测到人体（无人靠近）感应灯不亮，LCD液晶显示屏第一行显示字符串“Writingforyou”光敏电阻传感器光线较暗检测到人体高亮LED灯闪烁照明未检测到人体高亮LED灯不亮光线较亮检测到人体高亮LED灯不亮未检测到人体高亮LED灯不亮蜂鸣器报警逗留时间超过报警设定时长蜂鸣器长鸣抱警逗留时间未超过报警设定时长蜂鸣器不叫GSM发送报警信号插入SIM卡，连接手机端报警信号发出，发送短信测试模块功能测试条件（环境）测试结果语音录音留言按下REC键进行录音按下PLAY键进行放音测试过程中遇到的问题：①LED液晶显示器的第二行无法正常地显示出完整的字符串。解决方法：设置第二行第一个字符显示的位置为0xc0。测试结果：能正常显示字符串。②当发起报警信号时，GSM会一直不间断地发送短信，不断电无法停止。解决方法：设置一个短信发送的标志位，当报警时满足条件，发送短信内容，发送完后取反，使其不满足