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1、一、设计任务及要求：一、设计任务及要求：设计任务设计任务：设计一个具有设置数字密码任设、存储、画面显示、语言播报以及具有报警功能的密码锁。要要 求求： 1密码由六位数字组成，可以由用户自定义设置。2密码锁具有语言播报和状态显示功能。3一次性只允许三次密码输入操作，支持密码修改。4具有报警功能。指导教师签名 2013 年 月 日 二、指导教师评语：二、指导教师评语：指导教师签名 ： 2013 年 月 日 三、成绩三、成绩验收盖章 2013 年 月 日 目录目录目录.31 设计目的.12 设计的主要内容和要求.13 整体设计方案.14 硬件电路设计.24.1 系统总电路的设计.24.2 5V 直流
2、稳压电源模块.34.3 控制电路的设计.44.4 语音模块电路的设计.44.5 信号输入电路的设计.54.6 密码储存电路的设计.64.7 LCD 显示电路的设计.74.8 继电器模拟锁模块及蜂鸣器报警模块.75 软件程序设计.86 系统仿真.146.1 系统仿真环境及参数设置.146.2 系统仿真结果及其分析.147 使用说明.198 设计总结.19参考文献.20附件.21-1-语音智能密码锁的设计语音智能密码锁的设计1 设计目的本文所设计的智能密码锁系统是以 89C52 为中心控制器、4*4 键盘采集输入信号、用 24C04 芯片对设定的密码进行保存，同时设有 SX6288 组成的语音模块
3、，通过 LCD、LED 灯以及语音模块直观的显示密码锁所处状态。用户可以自定义设置六位的数字密码，并有三次输入密码的机会，当密码输入错误时密码锁将会发出报警声，当三次输入密码错误时，密码锁将进行键盘锁定一段时间。2 设计的主要内容和要求1)LCD 能够及时显示密码锁的状态信息。2)语音模块能够播报密码锁状态。3)能够设定初始密码，支持密码修改。4)能够快速、准确的采集键盘上的输入信息。5)用 24C04 芯片进行设定密码和保存。6)当密码输入错误时，系统自行报警，并在连续输入超过三次密码错误时，将对键盘锁定一段时间。7） 设计一个 5V 的稳定电源，给系统供电。8）系统自定义强，工作稳定、安全
4、。3 整体设计方案本文设计的语音智能密码锁系统框图如图3.1所示。系统主要分为电源模块、控制模块、语音模块、密码保存模块、LCD显示模块、模拟锁以及蜂鸣器报警模块组成。-2-单片机电源模块键盘模块24C04密码存 储模块语音播报模 块LCD显示模块模拟锁报警模块图3.1 智能密码锁系统框图本系统分为写初始密码和密码锁工作两部分。1） 写密码部分：开始时 LCD 显示初始化状态，进键盘扫描，当按下 C 键后，可以自定义设定六位的密码，当按下 D 键时，LCD 显示所设密码。2） 密码锁工作部部分：开始时 LCD 显示初始状态，锁处于关的状态，红色LED 亮，等待键盘扫描。按下 A 键后，蜂鸣器响
5、三声，LCD 显示请输入密码提示进入开锁进程，此时有三次输入密码机会。若输入密码正确，将有蜂鸣器将会响四声，LCD 显示锁已打开，红色 LED 灭、绿色 LED 亮四种方式提示成功开锁，此时，锁处于已开锁状态。之后若按下 E 键系统将会进入初始状态；如果此时按下 B 键，系统将会进入重设密码进程，可以自定义重设六位的数字密码，设定后按下 E 键，系统进入初始状态。若输入密码错误，蜂鸣器将会发出报警声，连续三次输入错误密码，系统将会对键盘锁定一段时间，按下 E 键后，系统进入读密码初始状态。4 硬件电路设计4.1 系统总电路的设计系统总电路的设计本系统原理图如图 4.1 所示：-3-图4.1 系
6、统电路原理图在设计本系统硬件时，主要有以下电路模块：1)+5V直流稳压电源模块；2)系统硬件将采用AT89C52单片机为控制部分；3)SX6288中文语音合成播报模块；4)以4*4矩阵键盘为信号输入模块；5)采用24C04芯片作为保存密码模块；6)LCD显示电路模块；7)继电器模拟锁模块及蜂鸣器报警模块。4.2 直流稳压电源模块直流稳压电源模块系统 5V 直流电源图 4.2 电路供电，它的工作过程如下：220V 市电经过变压器降压为 9V，经电容滤波变为平滑的 10.8V 电压，最后经过 7805 三端稳压器电路降压，再滤波最终得到 5V 的直流电源。从而保证芯片在正常电压范围内工作，保证了整
7、个电路的正常工作。 -4-图4.2 直流稳压电源电路原理图4.3 控制电路的设计控制电路的设计 本设计系统采用AT89C52单片机作为总控制电路，如图4.3所示。本单片机具有40个引脚，6个中断源，20个I/O接口。本设计以P0以及P2、P3端口作为信号输出口，P1端口作为信号采集输入口，通过C语言编程对其进行控制，本设计利用其集成度高，体积小，开发性能好，控制能力强，可靠性强的特点使智能密码锁工作稳定安全。图4.3单片机电路图 4.4 语音模块电路的设计语音模块电路的设计 本语音模块包括：控制模块、SX6288A语音合成芯片、数据库芯片spiflash、功放模块和喇叭。主控制器和SX6288
8、A之间通过UART接口连接，控-5-制器通过通讯接口SX6288A发送控制命令和文本，SX6288A把接收到的文本转化为语音信号输出，输出的信号经过功率放大器进行放大后接到喇叭进行播放。SX6288A具有音质好、自然度高、使用方法简单、合成速度快、价格低等特点，支持GB2312、GBK、BIG5和 UNICODE内码格式的文本，支持多种通讯波特率。实物图如图4.4所示：图4.4 语音模块实物图从左至右引脚名称和说明如下：SP+：0.5W8 欧姆的扬声器正级。 SP- ：0.5W8 欧姆的扬声器正级。BUSY：语音处理忙信号，忙为高电平，不忙为低电平。TX：模块的串行数据发送端，连接单片机 P3
9、.0 RXD 引脚。RX：模块的串行数据接收端，连接单片机 P3.1 TXD 引脚。GND：电源地 GND。 VCC；电源直流电 3.3-5V。4.5 信号输入电路的设计信号输入电路的设计本设计利用4*4矩阵键盘作为信号电路，其电路图如图4.5所示：图4.5 4*4键盘信号输入电路的设计-6-单片机通过对4*4键盘扫描，采集输入指令，从而使单片机完成相应数据处理。4*4矩阵键盘工作原理如下： 4*4矩阵键盘采用逐行扫描法，依次从第一至最末行线上发出低电平信号, 如果该行线所连接的键没有按下的话, 则列线所接的端口得到的是全“1”信号, 如果有键按下的话, 则得到非全“1”信号。 然后再通过从列线读入的信号来识别是哪一列的按键闭合。为了防止双键多多键同时按下，再以同样的方法往下扫描，一直到最后一行，若发现仅有一个“1”，则为有效键，否则全部作废。本设计以P10-P3为行扫描信号，在通过P14-P7作为列线读入。对各个按键进行相应功能的设置，单片机对有效
