XXXX161001_马腾_08电子4_住宅小区对讲系统的研究与开

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1、 基于单片机的人体脉搏测试仪的设计 大连理工大学城市学院 本科生毕业设计（论文） 学 院：电子与自动化学院 专 业： 电子信息工程 学 生： 马 腾 指导教师： 于海霞 完成日期： 2012年6月12日46 大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文） 住宅小区对讲系统的研究与开发 总计 毕业设计（论文） 46 页表格 9 个插图 31 幅 住宅小区对讲系统的研究与开发 摘 要 小区智能化建设在我国虽然起步较晚，但发展日新月异。随着 Internet 互联网的普及，很多小区都已实现了宽带接入，信息高速公路已铺设到小区并进 入家庭。智能小区系统采用 TCP/IP 技术的条件已经具备。智能小区系统的

2、运行 基础正由小区现场总线向 Internet 转变，由分散式管理，到集中管理转变一般住宅小区的特点是用户集中，容量大，统一保安管理，而且国内大部分地区经济收入不高，因此小区安防系统必须满足“安全可靠、经济有效、集中管理”的要求，虽然目前市场上有各种各样的安防系统，但是真正符合小区特点、适合小区使用的产品并不多，楼宇对讲系统作为这样的产品,有很大的实用性。随着居民住宅的不断增加，小区的物业管理就显得日趋重要。住宅小区对讲即在住宅建筑中起通话作用的一种设备,不少小区的住户，为开启防盗门方便，设有小区住宅对讲系统。住宅小区对讲系统，具有连线少、户户隔离不怕短路、户内不用供电、待机状态不耗电、不用专

3、用视频线、稳定性高、性能可靠、维护方便等特点。本文通过用51单片机和C语言编程来实现小区对讲功能，模拟小区楼门闭锁状态和楼内的住户打开状态。同时还实现当有客人来访时，在楼门外的对讲客机按键上按出请求访问用户的信号，实现用户与被访住户的通信。主人通过对讲系统与来访者进行双向通话或可视通话，通过来访者的声音或图像确认来访者的身份。确认可以允许来访者进入后，住户的主人利用对讲分机上的开锁按键,控制入口门上的电控门锁打开，来访客人方可进入楼内。 关键词;小区楼宇系统;通话;控制 AbstractIntelligent community construction in China started la

4、te, but the development with each passing day. Along with the Internet the spread of the Internet, many district has realized the broadband access, information highway already laid to the community in hand into the family. Intelligent village system using TCP/IP technology conditions have. Intellige

5、nt village the operation of the system is the fieldbus foundation by district to Internet, changing from distributed management, to focus on the management change the characteristics of residential district general user is concentrated, large capacity, unified security management, and domestic most

6、economic income to area is not high, so the village security system must meet safe and reliable, economic and effective, centralized management request, although at present the market there are all kinds of security systems, but the real accord with community characteristics, suitable for community

7、use the product is not much, the communication system as such products, there is a lot of practical. With the increase of residential buildings, residential property management is becoming more and more important. Residential district is in the residential building in the intercom up calls a role eq

8、uipment, many residents of the village, convenient for open guard against theft, residential area has the intercom system. Residential talkback system, with less attachment, family not afraid short circuit, indoor isolation without power supply, standby power consumption, need not special video not

9、line, high stability, reliable performance, convenient maintenance etc. Characteristics This article through with 51 single-chip microcomputer and the C programming language to realize the intercom function area, simulation district state and the apartment building went atresia residents of the open

10、. Also realize when the guest calls in, in the building of the passenger door intercom button on the request of user access to the signal, and realize the user visited by residents of the communication. Master through the intercom and visitors a two-way conversation or video calling, through the vis

11、itor of sound or image confirmed the visitors identity. Confirm that can allow visitors after entering the master of the residents in the intercom extension of the lock button, the application of control on the door entrance door open, visit the guest may enter the apartment building. Key words; Com

12、munity building system;Call;control目录摘 要IABSTRACTIII第1章 引言11.1小区对讲背景11.2小区对讲的特点11.3仿真实现的功能11.4论文设计总体思路2第2章 单片机方案比较及AT89C51介绍42.1 单片机方案比较42.2 AT89C51结构以及引脚功能简介42.3 复位信号及其产生82.4 振荡电路82.5 中断系统92.6 定时/计数器12第3章 小区对讲系统方案及其硬件设计153.1对讲系统设计原则153.2对讲系统整体方案设计153.3目前市场智能小区系统组成简介173.4小区对讲系统总体设计173.5 系统模块193.5.1按

13、键模块203.5.2显示模块243.5.3对讲模块28第4章 小区对讲系统的软件设计334.1软件设计流程图334.2软件程序设计34第5章 小区对讲系统仿真375.1仿真主要内容375.2仿真实现385.3仿真电路图电路405.3.1复位信号仿真电路405.3.2时钟信号仿真电路405.3.3蜂鸣器仿真电路415.3.4 LED小灯仿真电路425.3.5按键仿真电路42结 论43致 谢44参考文献45 V编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第50页 共57页第1章 引言1.1小区对讲背景 国民经济的迅速发展，科学技术的不断进步，人民生活水平的提高。人们在解决温饱

14、之后，越来越关注住房条件和环境。随着居民住宅的不断增加， 小区的物业管理就显得日趋重要。一个符合广大人们要求的舒适、便利、节能、安全的住宅环境，即智能化住宅小区，已经呈现在我们面前。楼宇对讲系统从上个世界 90 年代兴起于日本和欧美，在欧美国家、香港、 台湾等地区已经采用了近 20 年，国外的可视对讲产品主要有韩国和日本品牌。自从 2000 年以来，生产厂家已经开发联网型楼宇智能产品，首先实现了多门口机与多管理机系统，接着集成了安防报警、小区服务及信息发布等功能，另外还有三表远抄、监控以及巡更等系统，产品的性能也有进一步提高。1.2小区对讲的特点 住宅小区特点是是用户集中，容量大，统一保安管理

15、，而且国内大部分地区经济收入不高，因此小区安防系统必须满足安全可靠、经济有效、集中管理的要求，虽然目前市场上有各种各样的安防系统，但是真正符合小区特点、适合小区使用的产品并不多。住宅小区对讲系统做为这样的产品，具有连线少、户户隔离不怕短路、户内不用供电、待机状态不耗电、不用专用视频线、稳定性高、性能可靠、维护方便等特点。 1.3仿真实现的功能随着居民住宅的不断增加，小区的物业管理就显得日趋重要。一个符合广大人们要求的舒适、便利、节能、安全的住宅环境，即智能化住宅小区，已经呈现在我们面前。其中访客登记及值班看门的管理方法已不适合现代管理快捷、方便、安全的需求。楼宇对讲系统是在各单元口安 装防盗门

16、，小区总控中心的管理员总机、楼宇出入口的对讲主机、电控锁、闭门器及用户家中的可视对讲分机通过专用网络组成。以实现访客与住户对讲，住户可遥控开启防盗门，各单元梯口访客再通过对讲主机呼叫住户， 对方同意后方可进入楼内， 从而限制了非法人员进入。同时，若住户在家发生抢劫或突发疾病，可通过该系统通知保安人员以得到及时的支援和处理。 图1-1访客分机图1-2户主分机1.4论文设计总体思路楼宇对讲系统是在各单元口安装防盗门，小区总控中心的管理员总机、楼宇出入口的对讲主机、电控锁、闭门器及用户家中的可视对讲分机通过专用网络组成。以实现访客与住户对讲，住户可遥控开启防盗门，各 单元梯口访客再通过对讲主机呼叫住

17、户， 对方同意后方可进入楼内， 从而限制了非法人员进入。同时若住户在家发生抢劫或突发疾病，可通过该系统通知保安人员以得到及时的支援 和处理。本次论文可以在线仿真，用protues软件可以实现。其中软件部分是基于单片机 AT89C2051的c语言。仿真主要分为俩个，门口访客和楼内住户，访客请求进入住宅，发送信息给住户，住户收到请求音频黄灯。住户通过音频（可以添加视频）来确认。若同意访客进入小区，可以按下允许键盘，此时可以设置小灯，同时显示:红灯表示住户不方便，拒绝访客进入，主人按下绿灯按键表示同意访客进入房间。仿真思路图如图1-3所示 图1-3仿真思路图第2章 单片机方案比较及AT89C51介绍

18、2.1 单片机方案比较单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。方案一：采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。CPLD可以实现复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。方案二：控制器的核心采用凌阳

19、公司生产的16位单片机SPCE061A。SPCE061A内置2KB SRAM、内嵌32KB的FLASH、2路PWM输出，8路AD输入，32路I/O口，因此基本无需外部扩展;内置音频模块；在线调试和烧写程序只需一根串口线与计算机25针并口连接,无需仿真器。方案三：AT89C5l是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能的CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能

20、强大AT89CSl单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。方案四：采用NXT单片机，NXT是以ARM7为控制核心的微控制器，包含了245K的FLASH。NXT 可用USB2.0连接线或是无线蓝牙从计算机下载指令到 NXT 身上，一旦 NXT 机器人程序化后，它就开始有了自己的“生命”，不再需要经由计算机控制。综上所述：单片机处理器本系统不需要复杂的逻辑功能，但是考虑住宅小区对讲系统设计考虑，对其他配件的兼容性，硬件设计的紧密性，选择方案AT89C51，便于实现功能。2.2 AT89C51结构以及引脚功能简介51系列单片机结构图 如图2-1 图 2-1 51系列单片机结

21、构图此次设计所使用的AT89C51 的封装形式是DIP40。如图2-2 所示。 图2-2 AT89C51 的封装形式图(1)中央处理器 80C51系列中央处理器是一个字长为8位的中央处理单元，它对数据的处理是按字节为单位进行的，是单片机的核心部件。主要完成算数、逻辑运算和控制功能，这一点与通用微处理器的功能是一样的，只不过它的控制功能更强，控制器包括指令寄存器、指令译码器、和定时与控制电路等，运算器部分包括算术逻辑单元、累加器A、寄存器B、状态寄存器PSW等。(2)数据存储器 、程序存储器（ROM）：片内程序存储器、89C51 Flash ROM容量：4KB，地址: 0000H0FFFH用于存

22、放程序和表格常数 、数据存储器（RAM）：片内RAM 128B ，地址为00H-7FH。用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。这128B的RAM中有32个字节单元可指定为4组工作寄存器R0R7。片内还有21个特殊功能寄存器（SFR），地址为80HFFH。(3)引脚 电源引脚：Vcc和 Vss。Vcc(40脚)：电源端，为+5V。Vss(20脚)： 时钟电路引脚：XTAL1 、 XTAL2。XTAL2（18脚）：接外部晶体和微调电容的一端；在89C51 片内它是振荡电路反向放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。89C51/803

23、1正常工作时，该引脚应有脉冲信号输出。XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反向放大器的输入端，在采用外部时钟时，该引脚接地。 控制信号引脚RST、ALE、PSEN 和 EARST/VPD（9脚）。RST：复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。VPD ：RST引脚的第二功能，备用电源输入端。ALE/PROG（30脚）：ALE：地址锁存允许信号端。正常工作时，以振荡频率的1/6固定输出正脉冲。CPU访问片外存储器时，该引脚输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。PROG：是对片内带有4KB EPROM的8751编程写入

24、时的编程脉冲输入端。PSEN（29脚）： 程序存储器允许信号输出端。在访问片外ROM时，定时输出负脉冲作为读片外ROM的选通信号，接片外ROM 的OE端。它的负载能力为8个LS型TTL负载。EA/Vpp（31脚）：EA： 外部程序存储器地址允许输入端。当接高电平时，CPU访问片内4KB EPROM/ROM，但当PC值超0FFFH时，将自动转向执行片外ROM中的程序。 当该引脚接低电平时，CPU只访问片外ROM并执行外部程序存储器中的程序。 I/O端口P0、P1、P2和 P3P0口： 漏极开路的8位准双向I/O口，每位能驱动8个LS型TTL负载。 P0口可作为一个数据输入/输出口； 在CPU访问

25、片外存储器时，P0为分时复用的低8位地址总线和8位数 据总线。P1口：带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，每位能驱动4个LS型TTL负载。P2口：带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，每位能驱动4个LS型TTL负载。在CPU访问片外存储器时，它输出高8位地址。P3口：带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，每位能驱动4个LS型TTL负载。P3口除作为一般I/O口外，每个引脚都有第二功能。其第二功能如表2-1所示：表2-1 P3 口的第二功能2.3复位信号及其产生： 一、复位信号：RST引脚为复位信号输入端。当RST引脚为高电平，且有效时间持续24个振荡周期以上，才能复位。 二、产生复位信号的电

26、路图如图2-3所示：图2-3复位信号电路图2.4 振荡电路振荡电路图如图2-4所示： 图2-4 振荡电路图时钟信号的产生时钟发生器如图2-5所示： 图2-5 时钟发生器图振荡周期：晶振的振荡周期，为最小时序单位。例如如： fOSC =6MHz ,振荡周期=1/6M 。状态周期： 振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内CPU的时钟周期。因此，一个状态周期包含2个振荡周期。机器周期（MC）：是指CPU访问存储器一次所需的时间。例如，取指令、读存储器、写存储器等等。1个机器周期由12个振荡周期（即6个状态周期）组成。是计算机执行一种基本操作的时间单位。若采用6MHz 晶体振荡器，则每个机器周期

27、为2s（微秒）指令周期：执行一条指令所需的时间。每条指令的指令周期都由14个机器周期组成。依据指令不同而不同。有单周期指令、双周期指令和四周期指令。每条指令由一个或若干个字节组成。有单字节指令，双字节指令，多字节指令等。字节数少则占存储器空间少。2.5 中断系统1.89C51的中断源（1）INT0外部中断0请求，低电平有效。通过P3.2引脚输入。（2）INT1外部中断1请求，低电平有效。 通过P3.3引脚输入。（3）T0定时器/计数器0溢出中断请求。通过P3.4引脚输入。（4）T1定时器/计数器1溢出中断请求。通过P3.5引脚输入。（5）TX/RX串行口中断请求。当串行口完成一帧数据的发送或接

28、收时，便请求中断。2.中断传送方式当CPU正在处理某事件时,外部发生的某一事件请求CPU及时处理，于是CPU暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件。处理完该事件后，再返回到原来被中止的地方继续原来的工作，这样的过程称为中断。3.中断控制（1）TCON中的中断标志位 TCON为定时器/计数器T0和T1的控制器，同时也锁存T0和T1的溢出中断标志及外部中断0和1的中断标志等。如图表2-2：表2-2 TCON 各控制位的含义8FH8EH8DH 8CH8BH 8AH89H 88HTF1TF0IE1IT1IE0IT0、TF1：定时器/计数器T1溢出中断请求标志位。、TF0：定时器/计数器T0溢出中断请

29、求标志位。、IE1：外部中断1的中断请求标志 INT1 (P3.3)。、IE0：外部中断0的中断请求标志。INT0 (P3.2)。、IT1：外部中断1的中断触发方式控制位。IT1=0时，外部中断1程控为电平触发方式。IT1=1时，外部中断1程控为边沿触发方式。、IT0：外部中断0的中断触发方式控制位。其含义与IT1类同。（2）串行口控制寄存器SCON中的中断标志位 表2-3 SCON中的中断标志位9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HTIRITI：串行口发送中断请求标志。RI：串行口接收中断请求标志。 （3）中断允许控制寄存器IE 表2-4 IE 中断控制寄存器标志位AFHAEHAD

30、HACHABHAAHA9HA8HEAESET1EX1ET0EX0 EA断允许总控制位。EA=0，屏蔽所有的中断请求；EA=1，CPU开放中断。对各中断源的中断请求是否允许，还要取决于各中断源的中断允许控制位的状态。这就是所谓的两级控制。 ES串行口中断允许位。ES=0，禁止串行口中断；ES=1，允许串行口中断。 ET1定时器/计数器T1的溢出中断允许位。ET1=0，禁止T1中断；ET1=1，允许T1中断。 EX1外部中断1的溢出中断允许位。EX1=0，禁止外部中断1中断； EX1=1，允许外部中断1中断。 ET0定时器/计数器T0的溢出中断允许位。ET0=0，禁止T0中断；ET0=1，允许T0

31、中断。 EX0外部中断0的溢出中断允许位。EX0=0，禁止外部中断0中断； EX0=1，允许外部中断0中断。2.6 定时/计数器89C51有两个16位的定时器/计数器，定时器0（T0）和定时器1（T1）都是16位加1计数器。T0由两个8位寄存器TH0和TL0 构成；T1由TH1和TL1构成。 定时器的结构图，如图2-6所示图2-6 定时器的结构图定时工作方式或计数工作方式由特殊功能寄存器TMOD和TCON控制,每个定时器/计数器有四种工作模式。1.定时工作方式 定时器每个机器周期使定时器（T0或T1）的数值加1直至计满溢出。当8051采用12MHz晶振时，一个机器周期为1s，计数频率为1MHz

32、。2.计数工作方式通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数。当输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时定时器的值加1。定时器的控制3.工作模式寄存器 TMODTMOD用于控制T0和T1的工作模式。TMOD不能位寻址，只能用字节设置定时器的工作模式.低半字节设置T0，高半字节设置T1。系统复位时，TMOD的所有位被清0。工作模式寄存器TMOD的位定义，如表2-5所示 表2-5 TMOD各位定义及具体的意义 用于T1 用于T0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0选通控制1：受外部中断1控制功能选择1：计数0：定时

33、 工作模式 选择选通控制1：受外部中断0控制功能选择1：计数0：定时 工作模式 选择 M1和 M0操作模式控制位。工作模式表如表2-6所示表2-6 工作模式表 M1 M0 工作模式 功能描述0 0 模式013 位计数器0 1 模式116 位计数器1 0 模式2自动再装入计数器1 1 模式3定时器0：分成俩个8位计数器定时器1：停止计数 C/T计数器/定时器方式选择位。C/T=0，设置为定时方式。定时器计数8051片内脉冲，即对机器周期计数。C/T=1，设置为计数方式。计数器的输入来自T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脉冲 。 GATE门控位。GATE=0，只要用软件使TR0(或TR1)

34、置1就可以启动定时器，而不管INT0（或INT1）的电平是高还是低。GATE=1，只有INT0（或INT1）引脚为高电平且由软件使TR0（或TR1）置1时，才能启动定时器工作。4.特殊功能寄存器TCON各位定义及具体的意义图，如表2-7.表2-7 TCON各位定义及具体的意义8FH8EH8DH8CH8BH 8AH 89H 88HTF1TR1TF0TR0 用于外部中断溢出标志位（1：溢出）运行控制（1：启动）溢出标志位运行控制 TCON各位的功能： TF1（TCON.7) T1溢出标志位。 当T1溢出时，由硬件自动使中断触发器TF1置1，并CPU申请中断。当CPU响应中断进入中断服务程序后，TF

35、1被硬件自动清0。也可用软件清0。 TF0 （TCON.5)T0溢出标志位。其功能和操作情况同TF1。 TR1(TCON.6)T1运行控制位。 通过软件置1或清0来启动或 关闭 T1。程序中用指令“SETB TR1”使TR1位置1，定时器T1便开始计数。 TR0(TCON.4)T0运行控制位。其功能和操作情况同TR1 第3章 小区对讲系统方案及其硬件设计3.1对讲系统设计原则 考虑到智能小区在未来对生活方式的影响及其信息网络运行的重要性， 在本次智能化系统设计中，依照以下原则和要求进行： 1 以可扩展性为设计基础随着小区的扩展和智能化技术的发展，各个智能化系统都要面对系统设备数量的增加和技术上

36、的提升的局面。因此在小区智能化设计的初期中，应尽量选择具有潜力的技术和扩展好的设备，以满足用户不断提高的要求。 2 以安防系统为设计核心智能化小区主要面对的用户是普通住户，小区安全性设计必须放在智能 化系统的核心地位。 3 以易用性为主导思想科技以人为本，本着这一精神该系统应最大限度的服务于智能化小区的 使用者和管理者，因此系统的稳定性和方便性始终贯穿于智能化系统设计之中，使产品既有完备的功能，又易学易用。 4以先进性为设计标准 在本次设计中，最大限度地利用当前先进、成熟、具有发展前途的计算 机技术、通信网络技术，所采用技术具有开放性，从而保证系统能够随科技的发展而平滑升级。 5 以经济性为目

37、标系统设计考虑投资的渐进性、合理性、重要性。在充分考虑该智能化小区的实际情况，结合当地的消费能力及周边环境的配套条件，摒去多余而不具有实际应用价值的功能，让智能化系统在小区建设中更具可行性。 6 以可靠性为设计要求智能化系统设备选用把“可靠性”放在首位。因系统投入后将长期使用， 必须能经受住各种复杂的环境的考验，保证系统长期正常运行。选用经多年实际使用并证明产品可靠的设备。3.2对讲系统线路方案设计方案一：分线制直按式单通型楼宇对讲开锁电话直按式对讲系统 ：主机上每个住户设置一个呼叫按键，每个按键通过呼叫 线与相对应的住户连接。直接按该住户呼叫键即可直接呼叫住户，直观好用，但 无保密功能。该类

38、楼宇对讲系统的连接系统，除了送话线、受话线、开锁线、地 线四根共用线外，每个住户需要一根呼叫连接线，如该楼有 20 个住户，则需要 20 根呼叫线。该类呼叫系统主机成本较低，但连接系统成本较高，且电路连接 线较多，连接复杂。 其特点是操作直观、电路简单、可靠、价,适合于八成以下，每层 1-4 户的 楼房选用。每台分机一般为 4 条引线，其中 3 条并联，每户一条呼叫线单独引到 主机相应端子。其原理简单，但是实现起来主要的缺点便是连线较多，功能较为简单，灵 和性不大。直按式设计思想结构如图3-1所示 图3-1直按式设计思想结构图方案二 ：总线制直按式单通/互通型小区对讲开锁电话系统。这种电路改分

39、线制式的每户一条呼叫线为公用一条呼叫线。 接线为通话线、 呼叫线、开锁/受话线和地线共 4 条，总线，较之分线制式的 10 户 13 条线 12 户 15 条线大为简省，施工和维修十分方便。其门口主机面板结构和来客的操作 方式均与分线制相同，亦为“10l”、“102”的直按形式;但按键按下时不再是 分线方式采用的简单电平变化，而是对应于每个房户发出不同的编码信号，各房 分机内置的解码器在收到与房号相同的编码呼叫信号时启动电子开关使该分机 响铃，摘机可双工通话和按键遥控开电控门锁。采用 DTMF 双音频编解码形式的直按四总线楼宇主机单通分机和互通分机的电原由电源220v给主机提供足够电源，访客可

40、直接按键盘，呼叫住户，通过室内分机与访客对话，通过分机控制门锁开闭。系统由对讲电路，振铃电路，电控锁，电源组成，系统结构如图3-2所示 图3-2系统结构图综上比较俩种方案，采用总线制直按式，它简洁方便，且能双工通话，主人与访客可进入对讲状态。主人摘机可双工通话和按键遥控开电控门锁。访客可直接按键盘，呼叫住户，通过室内分机与访客对话，通过分机控制门锁开闭。3.3目前市场智能小区系统组成简介 一般智能化小区包括以下几个子系统：巡更子系统，视频监控子系统 ，红外周界报警子系统，楼宇对讲子系统 ，停车场管理子系统，门禁控制子系统，巡更子系统。3.4小区对讲系统总体设计一般智能化小区包括以下几个子系统：

41、巡更子系统，视频监控子系统 ，红外周界报警子系统，楼宇对讲子系统 ，停车场管理子系统，门禁控制子系统，巡更子系统。但是它们也有其缺点和不足，过多的系统的复杂的结构在某些时候或者对普通居民不太适用。在本次论文中时我们可以进行简化，对讲核心变为访客与住户之间的信息交流。根据论文题目要求实现小区对讲系统，重点解决硬件设计和软件设计，经过方案论证选择，以c语言为软件语言，以89c51单片机为硬件，简单按键作为主人访客的按键，二极管小灯为信号显示的论文方案。其总体设计图如图3-3所示开门 控制 业主密码开启 访客请求请求信号 图3-3对讲系统总体设计图3.5 系统模块 住宅对讲系统功能要求，小区对讲系统

42、框图模块主要有访客，主人信号模块，对讲模块，显示模块，开锁模块等组成。本系统的方框图如图3-4所示显示模块业主回复 芯片 控制 开锁对讲模块AD转换访客请求 图3-4对讲系统方框图3.5.1按键模块方案一：信号请求和回复都是通过导线结合按键。其核心是按键。除了简单按键还有键盘也可以运用。单片机应用系统中，实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的 主要手段。1 键盘分类：编码键盘和非编码键盘。 编码键盘：由硬件逻辑电路完成必要的键识别工作与可靠性措施。每按一次键，键盘自动提供被按键的读数，同时产生一选通脉冲通知微处理器，一般还具 有反弹跳和同时按键保护功能。这种键盘易于使用，但硬件比较复杂，对

43、于主机任务繁重之情况，采用279可编程键盘管理接口芯片构成编码式键盘系统是很 实用的方案。 非编码键盘：只简单地提供键盘的行列与矩阵，其他操作如键的识别，决定 按键的读数等仅靠软件完成，故硬件较为简单，但占用 CPU 较多时间。有独立式按键结构、矩阵式按键结构。 2 键盘系统设计。首先，确定键盘编码方案，采用编码键盘或非编码键盘。随后，确定键盘工作方式采用中断或查询方式输入键操作信息。然后设计硬件电路。非编码键盘系统中，键闭合和键释放的信息的获取，键抖动的消除，键值查找及一些保护 施的实施等任务，均由软件来完成。 （1）非编码键盘的键输入程序应完成的基本任务。监测有无键按下；键的闭合与否，反映

44、在电压上就是呈现出高电平或低电平，所以通过电平的高低状态的检测，便可确认按键按下与否；判断是哪个键按下；完成键处理任务。 （2）从电路或软件的角度应解决的问题 消除抖动影响。 键盘按键所用开关为机械弹性开关， 利用了机械触点的合、 断作用。由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合和断开的瞬间均有一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为 510ms，这是一个很重要的参数。抖动过程引起电平信号的波动，有可能令 CPU 误解为多次按键操作，从而引起误处理。为了确保 CPU 对一次按键动作只确认一次按键，必须消除抖动的影响。 按键的消抖，通常有软件，硬件两种消除方法。硬件消抖只适用于

45、键的数目较少的情况。如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，常采用软件消抖。通常采用软件延时的方法是在第一次检测到有键按下时，执行一段延时 10ms 的子程序 后，再确认电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态电平，则确认真正 有键按下，进行相应处理工作，消除了抖动的影响。这种消除抖动影响的软件措施是切实可行的。 采取串键保护措施。串键是指同时有一个以上的键按下，串键会引起 CPU 错误响应。 通常采取的策略是单键按下有效，多键同时按下无效。 3 处理连击。连击是一次按键产生多次击键的效果。要有对按键释放的处理，为了消除连击，使得一次按键只产生一次键功能的执行（不管一次按键持续 的时间多长，仅采

46、样一个数据）。否则的话键功能程序的执行次数将是不可预知，由按键时间决定。连击是可以利用的。连击对于用计数法设计的多功能键特别有效。 4键盘工作方式。单片及应用系统中，键盘扫描只是 CPU 的工作内容之一。CPU 忙于各项任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。考虑仪表系统中 CPU 任务的份量，来确定键盘的工作方式。键盘的工作方式选取的原则是既要保证能及时响应按键的操作，又不过多的占用 CPU 的工作时间。键盘的工作方式有查询方式（编程扫描，定时扫描方式）和中断扫描方式。5 键盘电路结构 （1）独立式按键接口设计 独立式按键就是各按键相互独立，每个按键单独占用一根 I/O 口线，每根

47、 I/ O 口线的按键工作状态不会影响其他 I/O 口线上的工作状态。因此，通过检测输 入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。 优点：电路配置灵活，软件结构简单。 缺点：每个按键需占用一根 I/O 口线，在按键数量较多时，I/O 口浪费大，电 路结构显得复杂。 因此，此键盘是用于按键较少或操作速度较高的场合。中断方式查询方式也可以用扩展 I/O 口搭接独立式按键接口电路，可采用 8255 扩展 I/O 口， 用三态缓冲器扩展。这两种配接方式，都是把按键当作外部 RAM 某一工作单元的位来对待，通过读片外 RAM 的方法，识别按键的工作状态。 上电路中独立式按键电路，各按键开关均采用了上

48、拉电阻，是为了保证在按 键断开时，各 I/O 有确定的高电平。如输入口线内部已有上拉电阻，则外电路的上拉电阻可省去。 （2）矩阵式键盘接口设计矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。节省 I/O 口。 矩阵键盘工作原理：行线通过上拉电阻接到+5V 上。无按键，行线处于高电平状态，有键按下，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平为低，则行线电平为低；列线电平为高，则行线电平为高。矩阵按键常有4x4,8x8按键。6 双功能及多功能键设计 在单片机应用系统中，为简化硬件线路，缩小整个系统的规模，总希望设置最少的按键，获得最多的控制功能。 矩阵键盘与

49、独立式按键键盘相比，硬件电路大大节省。可通过软件的方法让一键具有多功能。方法是选择一个 RAM 工作单元，对某一个按键进行按键计数， 根据不同计数值，转到子程序。这种计数多功能键最好与显示器结合用，以便知 道当前计数值，同时配合一个启动键。 复合键是使用软件实现一键多功能的另一个途径。所谓复合键，就是两个或 两个以上的键的联合，当这些键同时按下时，才能执行相应的功能程序。实际情况做不到“同时按下”，他们的时间差别可以长到 50ms，解决策略是定义一个或两个引导键，这些引导键按下时没什么意义，执行空操作。引导键的例子是微机键盘上的 CTRL、SHIFT、ALT。 缺点一是操作变得复杂，二是操作时

50、间变长。 多功能键的利用， 应具体情况具体分析。 要求速度的场合最好做一键一功，如果系统功能很多，一键一功能不现实，可采取一键多功能。 7功能开关及拨码盘接口设计。键盘输入灵活性大，操纵方便。但某些重要功能或数据由键盘输 入，误操作将产生一些不良后果。因此常设定静态开关的方法来执行这些功能或输入数据。静态开关一经设定将不再改变，一直维持设定的开关状态。通常这些开关状态是在单片机系统加电时由 CPU 读入内存RAM 的， 以后 CPU 将不再关注这些开关的状态，因此，即使加电后，这些开关的状态发生变化，也不会影 响 CPU 的正常工作，只有在下一次加电时，这些新状态才能生效。 第一，功能开关：主

51、要是根据开关的状态执行一些重要的功能。 第二，拨码盘：单片机应用系统中，有时要输入一些控制参数，这些参数一 经设定，将维持不变除非给系统断电后重新设定，这时使用数字拨码盘既简单直观又方便可靠。方案二：普通按键常用的按键有三种：机械触点式按键、导电橡胶式和柔性按键（又称触摸式键盘）。 机械触点式按键是利用弹性使键复位，手感明显，连线清晰，工艺简单，适合单件制造。但是触点处易侵入灰尘而导致接触不良，体积相对较大。 导电橡胶按键是利用橡胶的弹性来复位， 通过压制的方法把面板上所有的按键制成一块，体积小，装配方便，适合批量生，但是时间长了，橡胶老化而使弹力下降，同时易侵入灰尘。 柔性按键是近年来迅速发

52、展的一种新型按键，可以分为凸球型和平面型两 种。凸球型动作幅度触感明显，富有立体感，但制造工艺相对复杂平面型幅度微小触感较弱，但工艺简单寿命长。柔性按键最大特点是防尘、防潮、耐蚀， 外形美观装嵌方便，而且外形和面板的布局、色彩、键距可按照整机的要求来设。 综上考虑，键盘过于复杂精细如矩阵8x8键盘，本次论文中使用简洁的机械按键，当按下按键时导线接通，有电流通过，进而传送访客请求信号和主人回复信号。按键如图 3-5所示 图3-5按键图3.5.2显示模块方案一: LED即是数码管显示八段式LED数码管是单片机常用的显示输出设备之一，它是基于LED的基本原理工作的，LED即发光二级管，具有单向导电性

53、能，当给LED一端接+5V直流电，另一端接地时，就会发光。目前，主要有红、黄、绿、蓝、白等颜色的发光二级管。LED灯株结构如图3-6所示。图3-6 LED灯株 LED的内在特征决定了它具有很多优点，诸如：体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、低热度、环保、坚固耐用。1 数码管结构八段式LED数码管分为a、b、c、d、e、f、g、d p (h )(小数点)共计8段，实际就是在数码管的内部使用了8个LED构成的显示设备，主要用于显示数字以及部分英文字符。LED数码管分共阳极和共阴极俩类。共阳极数码管是将8个LED的阳极连接在一起，通常接+5V直流电，此时只要阴极出现低电平，则相应段的LED就会发光

54、，同理，共阴极数码管就是将8个LED的阴极连接在一起，通常共阴极接地，此时只要阳极出现高电平，则相应段就会发光。共阳共阴数码管电路图分别如图3-11、3-12所示。 3-7 共阳极数码管内部电路 图3-8 共阴极数码管内部电路本设计中，采用了共阳极数码管，所以在连接电路的设计中，要在回路中增加限流电阻，以免瞬间电流过大烧坏数码管。共阳极数码管显示字段见表3-2表3-2共阳极数码管显示字段表显示字符gfedcba十六进制00111111C010000110F921011011A431001111B041100110995110110192611111018270000111F8811111118

55、09110111190A111011188B111110083C0111001C6D1011110A1E111110186F11100018E2 LED数码管的显示方法静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。由于单片机本身提供的I/O口有限，实际使用中，通常通过扩展I/O口的形式解决输出口数量不足的问题。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作

56、效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加2。动态显示方式是指一位一位地轮流点亮每位显示器（称为扫描），即每个数码管的位选被轮流选中，多个数码管公用一组段选，段选数据仅对位选选中的数码管有效。对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。通过调整电流和时间参数，可以既保证亮度，又保证显示。若显示器的位数不大于8位，则显示器的公共端只需一个8位I/O口进行动态扫描（称为扫描口），控制每位显示器所显示的字形也需一个8位口（称为段码输出）。方案二:液晶显示器即是L

57、CD（Liquid Crystal Display）.液晶显示器是一种被动式发光式显示器件，由于其本身并不发光，只是在外加电场作用下使液晶内部的分子有序的排列，从而改变通过这些液晶分子的光线方向，光线再经过底板反射等作用进入人们视野。其种类也多，主要分为三类。分别是断码型，点整字符型，点整图形型.如今人们可以将LCD控制器驱动器RAM ROM以及显示器集成在一块PCB模块上，称为液晶显示模块。方案三:还有一种显示方式是二极管小灯。它简便易运用。所以我们此次论文设计就用二极管小灯。本次论文中共用了三种颜色的灯，黄灯，红灯，绿灯。黄灯表示访客对主人发出进入住宅请求信号，绿灯表示主人同意访客进入小区，红灯表示主人不方便接待访客。二极管小灯如图3-9所示 图3-9二极管小灯图3.5.3对讲模块 当客人请求信号发出后，进入音频双工对讲系统，将主人与客人的语音信号模数转换，进行传输。1串行A/D转换器芯片ADC0832简介ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D 转换 芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎， 其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832 可是使我们了解A/D 转换器 的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。ADC0832具有如下特点： (1) 位分辨率