光敏傳感器門禁控制器的設(shè)計(jì)

1、1緒論1.1 課題研究的可行性現(xiàn)如今自動(dòng)化、信息化程度越來越高，智能化成為人們生活不可或缺的一部分。隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動(dòng)控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的門禁控制系統(tǒng)就是其中之一。同時(shí)也標(biāo)志了自動(dòng)控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時(shí)代的一員。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將改變?nèi)祟惖纳?，將加快科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。1.2 國內(nèi)門禁發(fā)展現(xiàn)狀廠家多，規(guī)模小 56 年來幾年來， 自動(dòng)化門禁在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)大大小小生產(chǎn)自動(dòng)門的廠家已有 50 多家，但普 遍生產(chǎn)規(guī)

2、模小，自主研發(fā)能力差。從新產(chǎn)品開發(fā)能力和質(zhì)量穩(wěn)定性方面 還不具備和進(jìn)口產(chǎn)品競爭的實(shí)力。專業(yè)化分工趨勢顯現(xiàn)早期的生產(chǎn)廠家，一般是自主研發(fā)和生產(chǎn)，頂多委托代加工部分零部件。近兩年來，出現(xiàn)了專門生產(chǎn)主要部件的廠家，如 電機(jī)、主控板、遙控器傳動(dòng)件、塑料件等出現(xiàn)了專業(yè)生產(chǎn)廠家，這一趨 勢使生產(chǎn)的門檻降低，進(jìn)入的廠家進(jìn)一步增多，導(dǎo)致競爭更加激烈。 高、低檔次的市場分明進(jìn)口產(chǎn)品借助質(zhì)量和品牌優(yōu)勢，占據(jù)了高端市場， 目前國內(nèi)廠家的產(chǎn)品基本上也都具備了比較完善的功能，但生產(chǎn)工藝略 嫌粗糙，質(zhì)量水平參差不齊，整體檔次較低，主要集中在低端市場。 產(chǎn)品同質(zhì)化和市場特點(diǎn)導(dǎo)致利潤微薄產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，加之自動(dòng)門產(chǎn)品 往往是

3、開發(fā)商而非最終用戶在選擇產(chǎn)品，所以價(jià)格因素占的比重較大， 加劇了市場競爭。其結(jié)果是眾多廠家一味地比拼價(jià)格，導(dǎo)致利潤微薄。 同時(shí)，由于價(jià)格過低，也使產(chǎn)品的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展受到限制。2 方案論述2.1 系統(tǒng)的工作原理本設(shè)計(jì)主要分三個(gè)模塊，紅外線傳感模塊，傳感信號處理模塊，自動(dòng)門動(dòng)力模塊。設(shè)計(jì)中要采用光敏傳感器，而一般的光敏傳感器，會(huì)因晝夜的光照強(qiáng)度，造成傳感器一定的局限性。在設(shè)計(jì)中采用的是紅外線傳感器，這個(gè)接受的人體散發(fā)的紅外光。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸，因而

4、不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，晝夜的光照變化對它的影響不是很大，所以設(shè)計(jì)中采用的是紅外傳感器要處理傳感信號，電腦不實(shí)際，為了很好的節(jié)省成本，做到簡單有效。所以在設(shè)計(jì)中采用了單片機(jī)作為信號的處理器，單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)而根據(jù)單片機(jī)編寫自動(dòng)門對應(yīng)的控制程序，可以很好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的開關(guān)。自動(dòng)門的動(dòng)力裝置，這個(gè)要用電動(dòng)機(jī)來代替，電動(dòng)機(jī)的種類比較多，要能實(shí)現(xiàn)可控實(shí)現(xiàn)

5、自動(dòng)門的開關(guān)，就需要電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的開關(guān)。查閱了相當(dāng)多的資料最后選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)：它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移即結(jié)一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度因此作常適合于單片機(jī)控制。3主要元器件的介紹3.1 紅外傳感器的原理和使用利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。使用紅外接收頭和發(fā)射管配合，利用38k頻率解決靈敏度問題。38K調(diào)制和發(fā)射電路。

6、使用一個(gè)定時(shí)器的快速PWM模式產(chǎn)生38K調(diào)制信號，通過剩余的四個(gè)施密特觸發(fā)器（有2個(gè)已經(jīng)用在光電編碼部分）緩沖，推動(dòng)8050三極管和紅外發(fā)光管來發(fā)射已經(jīng)調(diào)制的紅外線。圖 3.1 紅外線感應(yīng)器電路圖3.2 LM298芯片介紹和典型電路LM298是一種直流電機(jī)控制器件。該器件具有外圍電路簡單、易于集成、控制等特點(diǎn)。LM298有15個(gè)管腳，A、B（對應(yīng)管腳6、11）是控制控制信號的端口，也就是使能端。L298有4個(gè)信號輸入和輸出端口，A、B各控制兩個(gè)，只有當(dāng)A為高電平時(shí)信號輸入端口1、2（對應(yīng)管腳5、7）的輸入信號才能有效地通過信號輸出端口（管腳2、3）輸出來控制電機(jī)。B端口也是同理。圖 3.2LM

7、298經(jīng)過綜合分析考慮，最終決定使用LM298作為本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)芯片。其電路連接圖如下：圖 3.3 LM298電路連接圖3.3 AT89C51單片機(jī)簡介單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖3.4所示：圖 3.4AT89C51結(jié)構(gòu)框圖AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read

8、Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案，外形及引腳排列如圖3.5所示。圖 3.5AT89C51外形及引腳排列3.3.1 AT89C51主要特性

9、：* 與MCS-51 兼容* 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器* 壽命：1000寫/擦循環(huán)* 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年* 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz* 三級程序存儲器鎖定* 128*8位內(nèi)部RAM* 32可編程I/O線3.3.2 AT89C51管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電

10、阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)

11、據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用P3口的第二功能。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE

12、端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH）

13、，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3.4 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)：它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移即結(jié)一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度因此作常適合于單片機(jī)控制。近30年來數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展推動(dòng)廠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開辟了廣鬧的前景。步進(jìn)電

14、動(dòng)機(jī)有如下特點(diǎn):步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比具有良好的跟隨型。以由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單、廉價(jià)，又非?？煽?。同時(shí)它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉外數(shù)控系統(tǒng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只能通過脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。它不能直接使用交流電源和直流電源步進(jìn)電動(dòng)機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象必須對控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的噪音和振動(dòng)較大帶慣性負(fù)載的能力較差。 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等

15、組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如3.6所示：圖 3.6.驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)框圖3.5語音IC語音芯片概述又稱：語音IC，又被叫做聲音芯片，是內(nèi)置存儲空間，可以控制發(fā)聲的集成電路芯片. 編輯語音一、什么是語音芯片？ 語音芯片定義：將語音信號通過采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字，存儲在IC的ROM中，再通過電路將ROM中的數(shù)字還原成語音信號。 根據(jù)語音芯片的輸出方式分為兩大類，一種是PWM輸出方式，一種是DAC輸出方式，PWM輸出音量不可連續(xù)可調(diào)，不能接普通功放，目前市面上大多數(shù)語音芯片是PWM輸出方式。另外一種是DAC經(jīng)內(nèi)部EQ放大，該語音芯片聲音連續(xù)可調(diào)，可數(shù)字控制調(diào)節(jié)，可外接功放。 普通語音芯片放音功能實(shí)質(zhì)上是一個(gè)DAC

16、過程，而ADC過程資料是由電腦完成，其中包括對語音信號的采樣、壓縮、EQ等處理。 錄音芯片包括ADC和DAC兩個(gè)過程，都是由芯片本身完成的，包括語音數(shù)據(jù)的采集、分析、壓縮、存儲、播放等步驟。 ADC=Analog Digital Change 模數(shù)轉(zhuǎn)換 DAC= Digital Analog Change 數(shù)模轉(zhuǎn)換 音質(zhì)的優(yōu)劣取決于ADC和DAC位數(shù)的多少。例如：20秒到 340秒,最低從10秒到340秒.語音芯片直觀的從名稱上來看,就是與語音有關(guān)的芯片,語音就是存儲的電子聲音,凡是能發(fā)出聲音的芯片,就是語音芯片,俗稱聲音芯片,英文準(zhǔn)確些來說應(yīng)該是Voice IC. 在語音芯片的大家庭中,根據(jù)

17、聲音的類型不同可分為(Speech IC)和(Music IC)兩種.這兒應(yīng)該算是語音芯片專業(yè)的區(qū)分方法. 二、語音芯片有根據(jù)IC本身的物理結(jié)構(gòu)的多個(gè)通道(同時(shí)發(fā)出多個(gè)通道的聲音)可分為多種類型: 單通道的: 單通道的語音IC(Speech IC)(這種語音芯片不支持音樂IC音樂存儲方式); 常見的語音IC是單通道的語音芯片,AC8020-OTP20秒和AC83E12動(dòng)物叫聲是最典型的單通道語音芯片了, 單通道的音樂IC(Music IC),同一單位時(shí)間內(nèi)只能發(fā)出一種音樂的音樂IC, 電子聲音文件是只有一個(gè)通道的.Mid后綴文件. 常說的單音片,是一種最基本的音樂IC,由一定時(shí)間內(nèi)音符輸出的多

18、少,決定了單音片的效果,有64音符多,128音符等等. 單音片應(yīng)用場合廣,價(jià)格極其低廉,最常見的有單音片有生日快樂賀卡單音片.典型的有AC8SE07等 嚴(yán)格的說,單通道的音樂IC和單音片的兩者結(jié)構(gòu)是不相同的 通道: 通道的語音IC, 2通道和多通道的語音芯片,實(shí)際應(yīng)用中語音播放時(shí)一般會(huì)按規(guī)定固定在某一通道內(nèi)進(jìn)行聲音的播放(等同于單通道),但是這類產(chǎn)品比單通道的語音IC(Speech ic)成本要高,價(jià)格會(huì)高些,語音芯片廠家在設(shè)計(jì)時(shí)為了平衡產(chǎn)品價(jià)格和應(yīng)用,一般來說,功能支持和聲音效果方面都會(huì)做得更完美一些. 這種結(jié)構(gòu)也許是因?yàn)楫a(chǎn)品和方案實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域和價(jià)格所決定的, 語音芯片輸出一般都是單通道的聲

19、音輸出,支持立體聲的產(chǎn)品很少, 要高端一些的產(chǎn)品就要選MP3主控芯片之類的方案了 通道的音樂芯片, 通俗叫法是雙音片(Music With Dual Tone IC),顧名思義,同一單位時(shí)間內(nèi)二個(gè)通道都可以發(fā)出音樂的音樂IC. 電子聲音源文件一般為.Mid的二通道文件.常見的圣誕系列音樂IC如:. 這里得多補(bǔ)充兩句,市面上還有一個(gè)叫melody的音樂芯片,她是個(gè)什么定義呢?簡單的來說,比單音片的效果要好比和弦音樂芯片的效果要差的一種音樂芯片,所以雙音片也有被叫成是melody音樂芯片,melody結(jié)構(gòu)應(yīng)該來說是一種更高級的單音片,或者可以說是二倍效果的單音片. 三、4通道,8通道或以上: 三通

20、道以上的聲音.又稱為和弦音樂.常說的4和弦音樂IC就是指4通道的音樂IC. 一般多通道的語音芯片都是同時(shí)支持音樂IC(Music IC)和語音IC(Speech IC)功能的. (a)“語音芯片”介紹： 語音信號的量化 采樣率（f）、位數(shù)（n）、波特率（T） 采樣：將語音模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。 采樣率：每秒采樣的個(gè)數(shù)（byte）。 波特率：每秒鐘采樣的位數(shù)(bit)。波特率直接決定音質(zhì)。Bps: bit per second 采樣位數(shù)指在二進(jìn)制條件下的位數(shù)。一般在沒有特別說明的情況下，聲音的采樣位數(shù)指8位，由00H-FFH，靜音定為80H。 采樣率 奈奎斯特抽樣定理（Nyquist Law）

21、：要從抽樣信號中無失真地恢復(fù)原信號，抽樣頻率應(yīng)大于2倍信號最高頻率。抽樣頻率小于2倍頻譜最高頻率時(shí)，信號的頻譜有混疊。抽樣頻率大于2倍頻譜最高頻率時(shí)，信號的頻譜無混疊。 嗓音的頻帶寬度為2020K HZ左右，普通的聲音大概在3KHZ以下。所以，一般CD取的音質(zhì)為44.1K和16bit，如果碰到某些特別的聲音，如樂器，音質(zhì)也有用48K和24bit的情況，但不是主流。 一般在我們處理針對普通語音IC的時(shí)候，采樣率最高達(dá)到16K就夠了、說話聲一般取8K（如電話音質(zhì)）、6K左右。低于6K效果比較差。 在應(yīng)用單片機(jī)的過程中，采樣越高，定時(shí)器中斷速度越快，會(huì)影響到其他信號的監(jiān)控和檢測，所以要綜合考慮。 語

22、音壓縮技術(shù)由于語音數(shù)據(jù)量龐大，對語音數(shù)據(jù)進(jìn)行有效壓縮是很必要的，能夠使我們在有限的ROM空間里錄入更多的語音內(nèi)容。有以下幾種方式： 語音分段：將語音中可以重復(fù)的部分截取出來，通過排列組合將內(nèi)容完整地回放出來。 語音采樣：一般我們使用的喇叭頻響曲線在中頻部分，較少用到高頻，所以，在喇叭音質(zhì)可以接受的情況下，適當(dāng)降低采樣頻率，達(dá)到壓縮效果，這種過程是不可逆的，無法恢復(fù)原貌，叫有損壓縮。 數(shù)學(xué)壓縮：主要是針對采樣位數(shù)進(jìn)行壓縮，這種方式也是有損壓縮。例如，我們經(jīng)常采用的ADPCM壓縮格式，是將語音數(shù)據(jù)從16bit壓縮到4bit，壓縮率是4倍。MP3是對數(shù)據(jù)流進(jìn)行壓縮，涉及到數(shù)據(jù)預(yù)測問題，它的波特率壓縮

23、倍率為10倍左右。 通常，以上幾種壓縮方式都是綜合起來使用的。 常用語音格式 PCM格式： Pulse Code Modulation 脈沖編碼調(diào)制，它將聲音模擬信號采樣后得到量化后的語音數(shù)據(jù)，是最基本最原始的一種語音格式。同它極為類似的還有RAW格式和SND格式。它們都是純語音格式。 WAV格式：Wave Audio Files 是微軟公司開發(fā)的一種聲音文件格式，也叫波形聲音文件，被Windows平臺及其應(yīng)用程序廣泛支持。WAV格式支持許多壓縮算法，支持多種音頻位數(shù)、采樣頻率和聲道，但WAV格式對存儲空間需求太大不便于交流和傳播。WAV文件里面存放的每一塊數(shù)據(jù)都有自己獨(dú)立的標(biāo)識，通過這些標(biāo)識

24、可以告訴用戶究竟這是什么數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括采樣頻率和位數(shù)，單聲道(mono)還是立體聲(stero)等。 ADPCM格式：是利用對過去的幾個(gè)抽樣值來預(yù)測當(dāng)前輸入的樣值，并使其具有自適應(yīng)的預(yù)測功能與實(shí)際檢測值進(jìn)行比較，隨時(shí)對測得的差值自動(dòng)進(jìn)行量化級差的處理，使之始終保持與信號同步變化。它適用于語音變化率適中的情況，而且聲音回放過程簡短。它的優(yōu)點(diǎn)是對于人聲的處理比較逼真，一般達(dá)到90%以上，已廣泛地應(yīng)用于電話通信領(lǐng)域。 MP3格式： Moving Picture Experts Group Audio Layer III，簡稱為MP3。它是利用 MPEG Audio Layer 3 的技術(shù)，采取了

25、名為“感官編碼技術(shù)”的編碼算法：編碼時(shí)先對音頻文件進(jìn)行頻譜分析，然后用過濾器濾掉噪音電平，接著通過量化的方式將剩下的每一位打散排列，最后形成具有較高壓縮比的mp3文件，并使壓縮后的文件在回放時(shí)能夠達(dá)到較接近原音源的聲音效果。它的實(shí)質(zhì)是vbr（Variant Bitrate 可變波特率）可以根據(jù)編碼的內(nèi)容動(dòng)態(tài)地選擇合適的波特率，因此編碼的結(jié)果是在保證了音質(zhì)的同時(shí)又照顧了文件的大小。 mp3壓縮率10倍甚至12倍。是最初出現(xiàn)的一種高壓縮率的語音格式。 Linear Scale格式：根據(jù)聲音的變化率大小，把聲音分成若干段，對每段用線性比例進(jìn)行壓縮，但是它的比例是可變的。 Logpcm格式：基本上對整

26、個(gè)聲音進(jìn)行線性壓縮，將最后若干位去掉。這種壓縮方式在硬件上很容易實(shí)現(xiàn)，但音質(zhì)比Linear Scale差一些，特別是音量較小聲音比較細(xì)膩的情況下效果較差。主要用于pure speech方面。 (b)“音樂芯片”介紹： 音樂的通道與音色： 包絡(luò)（envelope）方波(patch) 通道（channel） 包絡(luò)：合成音色的一部分，單位時(shí)間內(nèi)音符輸出的變化，常見有“ADSR” 方波：合成音色的一部分，單位時(shí)間內(nèi)音符方波電流的變化。（另見三角波等） 通道：在同一時(shí)間內(nèi)，芯片輸出的音符個(gè)數(shù)，即“單音樂器”的個(gè)數(shù)。 PCT：模擬音色的一種，通過采樣256個(gè)點(diǎn)的樂器聲音來模擬出各個(gè)音符的音高。(音色柔和，

27、占空間小，但不夠真實(shí)) FULL WAVE：通過采集一種樂器聲音來模擬各個(gè)音符音高。（樂器聲真實(shí)，但占用空間大，且采集音色音質(zhì)要求高） 音樂的壓縮： 由于音樂數(shù)據(jù)量龐大，對音樂數(shù)據(jù)進(jìn)行有效壓縮是很必要的，能夠使我們在有限的ROM空間里錄入更多的音樂內(nèi)容。有以下幾種方式： 音樂分段：將音樂中可以重復(fù)的部分截取出來，通過排列組合將內(nèi)容完整地回放出來。 音色：根據(jù)音樂的豐滿程度、需求程度，來確定Full wave，PCT、dual tone的選擇，各個(gè)音色占用空間不懂，音色質(zhì)量也不同。 數(shù)學(xué)壓縮：主要是針對采樣的音色（Full wave）進(jìn)行壓縮，這種方式也是有損壓縮，對于要采集的音色進(jìn)行降采樣、處

28、理等減小采集音色的大小（同語音類的修音）。 語音芯片的要素相同品種的芯片成本與芯片的大小成正比。 I/O口的分配和ROM的大?。ㄕZ音秒數(shù)）決定芯片成本。低秒數(shù)語音芯片其I/O口較少。 音質(zhì)提高，采樣提高，語音秒數(shù)縮短。 音質(zhì)降低，采樣降低，語音秒數(shù)變長 語音芯片分類：語音芯片根據(jù)集成電路類型來分,凡是與聲音有關(guān)系的集成電路被統(tǒng)稱為語音芯片(又稱語音IC,這里應(yīng)該叫成Voice IC),但是在語音芯片的大類型中,又被分為語音IC(這里應(yīng)該叫成Speech IC),音樂IC(這里應(yīng)該叫成Music IC)兩種. 現(xiàn)在市場上常見語音芯片分類： 短時(shí)間芯片有10秒，20秒，40秒，80秒,170秒的芯

29、片， 常用的模塊有：6分鐘，8分鐘，16分鐘，1小時(shí)的等。 通用的芯片有：3秒到340秒 現(xiàn)在市場上常見音樂芯片分類： 單音片：是一種最基本的音樂IC,是音樂單通道的,同一時(shí)間音符輸出的多少,決定了單音片的效果,有70多,100多音符等等. 音樂通道：2通道、3通道、4通道、8通道、12通道等更多。 控制方式：按鍵控制，一線串口控制，二線串口控制，三線串口控制，并口控制，單片機(jī)控制，等等 。應(yīng)用范圍(1) 家電行業(yè)：電磁爐、電飯煲、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、風(fēng)扇等等 (2) 安防報(bào)警：倒車?yán)走_(dá)、叉車報(bào)警器、家庭防盜等 (3) 醫(yī)療器械：弱視治療儀、血壓計(jì)、臭氧治療儀等等 (4) 廣告媒體：語音廣告牌

30、、鏡子廣告機(jī)、迎賓器等等 (5) 玩具系列：語音識別、小汽車，布娃娃等等 (6) 智能交通：一卡通設(shè)備、紅綠燈提醒等等4 設(shè)計(jì)電路4.1 課題的功能概述在自動(dòng)門使用上要根據(jù)安裝的環(huán)境及要求，考慮選擇自動(dòng)門的配置。由于公共場所（像醫(yī)院、機(jī)場等）的自動(dòng)平移門使用頻率非常高，而自動(dòng)門的使用頻率和壽命是有限的。在這種情況下，要使用自動(dòng)門必須進(jìn)行綜合考慮。例如增加門的數(shù)量，加大門扇寬度，增加關(guān)門延遲時(shí)間等。以上介紹的是自動(dòng)門的安裝使用要點(diǎn)。而一個(gè)自動(dòng)門的設(shè)計(jì)還要包括下面三個(gè)方面：一、智能化設(shè)計(jì)門禁選擇配置智能化控制系統(tǒng)，可隨意設(shè)定門扇的運(yùn)行速度，并可設(shè)定半開狀態(tài)，調(diào)節(jié)方便。使自動(dòng)門始終保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)

31、。并具有自動(dòng)矯正功能，即使遇到大風(fēng)等原因引起的運(yùn)行阻力增大，仍然能夠保持平穩(wěn)的開關(guān)門動(dòng)作。2、 安全性設(shè)計(jì)具有自動(dòng)反轉(zhuǎn)安全裝置，當(dāng)碰到障礙物或人體等異常狀況時(shí)，門扇自動(dòng)反轉(zhuǎn)退出，并在下次接近阻力區(qū)域時(shí)以安全速度前進(jìn)，避免夾人事件和機(jī)件損毀的現(xiàn)象發(fā)生，提高自動(dòng)門運(yùn)行時(shí)的安全性，延長自動(dòng)門壽命。門扇開啟輕巧方便，當(dāng)停電時(shí)，老人、兒童等均可開閉自如，開閉力量在3.5公斤以下，方便、安全、可靠。3、 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)自動(dòng)門采用步進(jìn)電機(jī)，具有高效、省電、低噪音、高轉(zhuǎn)速、高扭力、連續(xù)使用不過熱等特性，大大超越傳統(tǒng)交流伺服馬達(dá)。由于采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配合T型齒條同步帶，使門體自低速至高速的運(yùn)行中具有卓越的穩(wěn)定性。

32、由于采用高性能的電源輸入，不管電壓波幅多大均可自動(dòng)穩(wěn)壓。此外在負(fù)載瞬間短路時(shí)還有過壓及過流保護(hù)措施，有效保障自動(dòng)門運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定耐久和安全。自動(dòng)門在具體場合的使用設(shè)計(jì)上，還應(yīng)注意做好以下配置的選用：1、 安全輔助裝置如在高檔酒店等地方可以選擇安裝防夾人紅外感應(yīng)器，防止停留在門附近的人被門所夾住。2、備用電源為保證停電時(shí)自動(dòng)門也能工作正常，應(yīng)配置備用電源。4、 輔助光線傳感器 在需要的地方，自動(dòng)門可以安裝輔助光線傳感器（紅外對射保護(hù)裝置），當(dāng)門打開時(shí)，人站著不動(dòng)，用手遮擋輔助光線傳感器，門應(yīng)該保持打開狀態(tài)。當(dāng)手離開后幾秒后，門應(yīng)該重新關(guān)閉。綜上所述，自動(dòng)門在很多領(lǐng)域具有不可比擬的優(yōu)越性，隨著國民經(jīng)濟(jì)

33、的快速發(fā)展，自動(dòng)門在我國已經(jīng)迎來了快速發(fā)展的黃金時(shí)期。4.2設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)思路1、有人來時(shí)（進(jìn)門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號檢測裝置檢測到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門，進(jìn)出門信號連接接通語音ic。2、無人時(shí)關(guān)門延遲,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒有檢測到有人在離門1m的范圍內(nèi)，將延遲1秒啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門。3、關(guān)門中途來人，立即開門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測到在離門1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。4.3設(shè)計(jì)電路框圖和原理紅外自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件組成如圖4.1所示。本系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)

34、及其外圍電路、紅外檢測電路，傳感信號電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路組成。單片機(jī)循環(huán)檢測紅外檢測電路和門行程檢測電路輸出信號，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制號，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門運(yùn)行。如門在關(guān)門過程中遇到人或其他障礙物時(shí)門無條件朝方向打開，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)入故障處理程序。人體信號信號采集接通語音IC信號處理自動(dòng)門控制電路圖4.1 系統(tǒng)原理框圖4.3.1系統(tǒng)硬件總體邏輯設(shè)計(jì)感應(yīng)自動(dòng)門的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動(dòng)門機(jī)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先，平移式自動(dòng)門機(jī)組由以下部件組成：（1） 主控制器：它是自動(dòng)門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令。（2） 感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號，如同人們的眼睛，當(dāng)

35、有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號。（3） 動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制門扇加速與減速運(yùn)行。當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下：感應(yīng)探測器探測到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，步帶轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間后，馬達(dá)反轉(zhuǎn)，自動(dòng)門關(guān)閉。 4.4設(shè)計(jì)電路原理圖圖4.2電路原理圖5 系統(tǒng)程序5.1程序設(shè)計(jì)的需要程序主要包括主程序和中斷處理兩大部分：主程序要完成IO口，定時(shí)器的初始化及對中斷輸入的設(shè)定，然后延時(shí)使傳感器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，等待定時(shí)器的中斷；中斷處理程序根據(jù)具體情況需要有相應(yīng)的子程序。

36、要對程序進(jìn)行多次調(diào)試，分塊編程。對各個(gè)子程序塊所解決的問題要相當(dāng)明確。5.2方案程序設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)擬按以下思路展開研究：（1）根據(jù)該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的基本功能，設(shè)計(jì)大致應(yīng)該分為信號采集，信號處理，信號控制和信號響應(yīng)四個(gè)部分。信號采集接收部分即通過紅外線傳感器檢測人與門的距離，并將這種變化量轉(zhuǎn)化成電壓或電流等模擬量的變化。信號處理部分是將接收部分得到的電壓或電流等變化進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，為后一部分信號控制提供準(zhǔn)備。信號控制部分是通過預(yù)定控制方式等實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)確操作。信號響應(yīng)是實(shí)現(xiàn)控制部分的要求。（2）對上述四個(gè)部分進(jìn)行分析，得到如下一些基本的結(jié)論：信號接收部分為了能準(zhǔn)確采集到人與門的距離應(yīng)選用紅外線

37、傳感器?？刂撇糠譃榱藢?shí)現(xiàn)精確控制，采用單片機(jī)較為合適。將上述設(shè)計(jì)思想結(jié)合設(shè)計(jì)要求總結(jié)為：程控自動(dòng)門控制系統(tǒng)通過紅外線傳感器檢測移動(dòng)物體與門的距離，再通過單片機(jī)作出自動(dòng)門開關(guān)的動(dòng)作控制信號，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，再由傳動(dòng)電路帶動(dòng)自動(dòng)門的開關(guān)。在開門過程中首先進(jìn)行門狀態(tài)檢測，根據(jù)所檢測到的信號判斷自動(dòng)門上次停機(jī)所處位置。根據(jù)檢測結(jié)果確定門此刻應(yīng)運(yùn)行方式，如檢測出門是半開狀態(tài)，門直接轉(zhuǎn)入加速開門的過程。如檢測出門是全開狀態(tài)，門轉(zhuǎn)入延時(shí)開門過程。如檢測出門是全關(guān)狀態(tài)，那么在檢測到有人出人時(shí)，門會(huì)緩慢打開，之后加速運(yùn)行，接著減速運(yùn)行，最后電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，門由于慣性緩慢關(guān)閉。5.3程序流程圖圖5

38、.1 總程序流程圖5.4軟件的匯編程序ORG 0000HLJMP MAIN ；主程序跳轉(zhuǎn)ORG 0003H ；外部中斷0的入口地址為03HLJMP EXT0 ；外部中斷0跳轉(zhuǎn)ORG 0030HMAIN: ；主程序SETB EA ；開總中斷SETB EX0 ；開外部中斷SETB P3.2HERE: SJMP HERE ；程序原地跳轉(zhuǎn)，等待中斷EXT0: ；外部中斷0子程序SETB P1.0 ；將P1.0置高CLR P1.2 ；將1.2 置低，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，模擬門的開運(yùn)動(dòng)CALL DELAY ；延時(shí)程序，模擬門的打開時(shí)間CLR P1.0 ；將P1.0置低SETB P1.2 ；將P1.2置高，使電機(jī)反

39、轉(zhuǎn)，模擬門得關(guān)運(yùn)動(dòng)CALL DELAY ；延時(shí)程序CLR P1.0 ；將P1.0置低CLR P1.2 ；將P1.2置低，門的一次開關(guān)過程結(jié)束RETI MOV 30H,#00H ; MOV 31H,#00H ; MOV 32H,#00H ; MOV 63H,#00H ; 自動(dòng)門的開門程序 MOV 34H,#00H ; MOV 35H,#00H ; MOV 40H,#00H ; MOV 41H,#00H ; MOV 42H,#00H MOV 43H,#40H ; MOV 44H,#40H ;" MOV 45H,#00H ; SETB 09H ; SETB 08H ; SETB 0AH ;

40、 SETB 0BH ; MOV 20H,#00H ;用于控制秒基準(zhǔn)時(shí)鐘源的產(chǎn)生 MOV 2EH,#00H ;秒十位寄存器 MOV 2FH,#00H ;秒個(gè)位寄存器 MOV 2DH,#00H ;分個(gè)位寄存器 MOV 2CH,#00H ;分十位寄存器MOV 2BH,#01H ;時(shí)間暫停寄存器MOV TMOD,#11H ;設(shè)定定時(shí)器0工作方式1 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;賦定時(shí)初值，定時(shí)50ms MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器0 SETB TR1 SETB EA SETB ET0 SETB ET1TIMER_0: P

41、USH ACC PUSH PSW ;保護(hù)現(xiàn)場 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;重新賦定時(shí)初值 ADD_TIME: ;走時(shí) INC 20H MOV A,20H CJNE A,#20,RETI1 ;產(chǎn)生1秒基準(zhǔn)時(shí)鐘 MOV 20H,#00H ;一秒鐘時(shí)間到，清零20H MOV A,2FH ADD A,2BH MOV 2FH,A ;秒個(gè)位寄存器加1 MOV A,2FH CJNE A,#10,RETI1 ;產(chǎn)生10秒基準(zhǔn)時(shí)間 MOV 2FH,#00H ;10秒鐘到 秒個(gè)位寄存器清0 INC 2EH ;秒十位寄存器加1 MOV A,2EH CJNE A,#6,RETI1 ;產(chǎn)生1

42、分鐘定時(shí)時(shí)間 MOV 2EH,#00H ;1分鐘到 秒十位寄存器清0 INC 2DH ;分個(gè)位寄存器加1自動(dòng)門的關(guān)門程序 MOV A,2DH CJNE A,#10,RETI1 ;產(chǎn)生10分鐘定時(shí)時(shí)間 MOV 2DH,#00H ;10分鐘到 分個(gè)位寄存器清0 INC 2CH ;分十位寄存器加1 RETI1: POP PSW POP ACC ;恢復(fù)現(xiàn)場RETI ;中斷返回DISP: MOV DPTR,#TABLE MOV A,2FH MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#5H ;位選 LCALL DELAY ;秒個(gè)位 MOV A,2EH MOVC A,A+DPTR MOV

43、P0,A MOV P2,#4H ;位選 LCALL DELAY ;秒十位 MOV A,2DH MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#2H ;位選 LCALL DELAY ;顯示分個(gè)位 MOV A,2CH MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#1H ;位選 LCALL DELAY ;分十位 MOV A,#40H MOV P0,A MOV P2,#3H ;位選 LCALL DELAY RETSCORES: DISP1: MOV DPTR,#TABLE MOV A,30H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#2H LCALL

44、DELAY ; MOV A,31H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#1H LCALL DELAY ; MOV A,32H MOVC A,A+DPTR MOV R7,#150 DJNZ R7,$ RETDELAY_10: MOV R3,#20 ; 10MS 延時(shí) D0: MOV R4,#20 D1: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D1 DJNZ R3,D0 RETTABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEnd結(jié)束語畢業(yè)設(shè)計(jì)終于寫完了，真是很有成就感。初稿完成時(shí)自己也覺得粗糙，比如格式不對、外觀粗糙、模塊設(shè)計(jì)的不合理等數(shù)不勝數(shù)。至此，我發(fā)現(xiàn)，要干好一件事并非那