家庭智能语音报警门禁的设计与实现
摘 要随着时代的发展，社会越来越需要高效、可靠的身份识别系统.但是，传统的个人身份鉴别手段有钥匙、口令、密码、身份证件等方法，甚至IC卡等识别方式往往具有可假冒、可伪造、可盗用、可破译的弱点，已经不能满足当今社会安全防范的需要。因此，本课题以STC89C52作为控制核心，设计了一款智能化的门禁设备，结合了指纹传感器、声光报警模块、声控模块、液晶显示器模块等构成。在软件上采用C语言对程序进行构建，通过软件实现了系统的调试和仿真，并在一定程度上构件了实物雏形，进行了多次的测试和改进。在最终成型的器件中，我们可以用按键实现当前指纹识别，录入和清除状态,用液晶现实器能够显示当前操作的状态信息，利用蜂鸣器和LED等提醒当前指纹识别是否正确，本设计表现出了一定程度的实用价值，能带来部分智能化的生活体验，符合现在与未来的市场趋势，为智能化设计相关电子设备提供一定程度上的研究借鉴与器件雏形。
目 录
摘 要 I
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
第二章 总体方案设计 2
2.1本方案的设计目标 2
2.2本设计的操作简介 3
第三章 硬件设计与模块介绍 4
3.1本设计的总体框图 4
3.2单片机电路 5
3.3单片机最小系统电路 7
3.4指纹识别电路 8
3.5语音识别电路与蜂鸣电路 10
3.6液晶显示电路 11
3.7总体硬件原理图 12
第四章 软件设计 13
4.1本方案的设计要求 13
4.2本方案软件总体设计 13
4.3具体程序设计（见附录25页） 13
第五章 调试及结果分析 14
5.1 调试工作范围 14
5.2 调试结果与分析 16
5.3 调试及出现的问题 17
第六章 总结 17
致 谢 19
参考文献 20
附录A FM180指纹模块工作流程图 21
附录B PCB制作 24
附录C主程序 42
第一章
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
绪论
1.1课题的研究背景和意义
随着现在技术的发展，门禁系统渐渐出现在各行各业里面，也逐渐在人们的视野中开始广泛的都能见到，门禁系统在一些大的公司企业里随处可见，甚至在企业的眼光中可以代替“门锁”来使用。门禁系统是现在最新的出入门管理系统，它的使用涉及了单片机技术、计算机技术等，以设计者的眼光将门禁系统彻底进行剖析，而且设计出来后门禁系统存在众多优点可以进行其他延伸，还可以根据设计思路进行以后门禁系统的维护工作。
在现当今社会，高层建筑物越来越多，城镇化进程越来越快，尤其是高档小区的数目的快速增加，人们对门禁系统又有了新的技术要求，而且在各方面要求都在不断提高，出色的门禁系统就被大量物业公司所追捧，大家追求无非还是可靠性和可操作性强。实际生活中，随处可以看到门禁系统的应用越来越普及。在如此庞大的社会需求面前，研究和开发热点正在此领域聚集，更多现代科电子技术应用到智能门禁设计领域，并受到消费者青睐。大量的科研单位，专业公司投入到这个热门的行业中来。目前，门禁系统集成很多很多新技术的系统，各学科中的新兴技术特别容易在门禁系统中得到应用。
在这种背景下，本设计以家庭智能语音报警门禁为课题，拟定设计以单片机STC89C52为核心，以LM386为辅助芯片，以及LCD12864显示屏，蜂鸣器等外设，组成了一个智能系统。本设计提高了主人与来访者的交流，提升了实时的工作效率。在门禁方面，本设计采用了指纹识别，语音识别技术，使得门禁更加的具有安全性，提升家庭的安全保障。
本设计是以52单片机作为核心部分来实现家庭智能语音报警门禁，它具备了体积小，功能强，低功耗等好处，52单片机市场普及率较高，购买和维修渠道较多，因此具有一定的潜在商业价值。
第二章 总体方案设计
2.1本方案的设计目标
本设计是基于单片机STC89C52作为控制系统核心，通过指纹语音等识别手段构建的一套家用门禁智能设备。在设计目标中，该系统预期可以实现如下功能：(1) 能够实现指纹门禁的基本功能，如录入指纹、识别指纹、清除指纹以及声光报警。（2）添加声音控制系统，因为有的情况下，指纹不一定足够安全，所以我们在这里面增加了声纹录入，这样就可以实现双重录入，双重保护的目的。
2.2本设计的操作方案简介
2.2.1指纹录入和识别指纹流程
录入指纹：先进行录入模式，然后按一下录入指纹，灯就会闪烁，录入成功一次，蜂鸣器就会想一次，然后把手拿开，然后在放入手指，会再入一次，如果2次都成功，蜂鸣器会响2次，那么录入成功。
识别指纹：指纹识别过程在得到指纹特征模板之后，将之与指纹库中的模板向对比，若对比成功，就返回对应指纹模板的ID；若失败，就返回失败。指纹识别过程用于门禁系统的开锁，当有用户时，首先在指纹头处获取指纹，在与指纹库中指纹相对比，若成功，就打开门；失败，就液晶提示指纹匹配失败。
2.2.2声纹录入和识别声纹流程
录入声纹：我们在使用前会提前录入我们的声纹，比如一个密码或者更一句话等，与文本有关的声纹识别要求用户按照指定的内容发音，每个人的声纹模型逐个被精确地建立，就说明声纹已经开始录入。
识别声纹：识别声纹过程就是指识别时我们必须按照先前录好的声纹的内容发音，因此可以达到较好的识别效果，但系统需要用户配合，如果用户的发音与规定的内容不符合，则无法正确识别该用户。
图21总体工作流程示意图
第三章 硬件设计与模块介绍
3.1本设计的硬件总体框图
器件的控制核心是单片机STC89C52，主要由蜂鸣器、语音识别电路、指纹识别电路、显示器和蜂鸣器构成来实现门禁的基本功能。下面本人会根据各个硬件电路与模块一一介绍。
3.2 单片机电路
本设计采用的是以STC89C52来作为最主要的核心部分，分别以指纹识别电路和语音识别电路来作为辅助电路，从而进行加工利用。图31是单片机STC89C52芯片图，图32是单片机总体原理图：
图31 单片机STC89C52
图32 单片机STC89C52原理图
单片机选型依据：STC89C52是美国公司生产的一种功耗比较低、性能高的8位控制器。它具有8K字节系统的可编程存储器。使用最经典的是MCS51内核，在这方面，它有许多传统51系列单片机不具备的功能。在单位芯片上，拥有8位CPU和系统可编程，使得STC89C52芯片成为许多嵌入式控制应用的最佳选择，它提供了许多高灵活、很有效的解决方案。它具有以下一些特点：工作电压在5.5V左右、频率在040MHZ、可以直接进行串口使用下载、还可以降至0HZ静音逻辑状态操作，支持2种软件可选择节电模式等特点。
3.3单片机最小系统电路
单片机的最小系统决定了微机的性能，决定了微机的运算速度，处理数据的能力，响应时间的快慢等。在本设计中，单片机的最小系统是由振荡电路，复位电路，电源所构成，如图33所示：
。
图33 单片机STC89C51最小系统原理图
振荡电路是单片机系统提供最基本的时钟信号,它有两种分类方法，即内部时钟和外部时钟。
目 录
摘 要 I
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
第二章 总体方案设计 2
2.1本方案的设计目标 2
2.2本设计的操作简介 3
第三章 硬件设计与模块介绍 4
3.1本设计的总体框图 4
3.2单片机电路 5
3.3单片机最小系统电路 7
3.4指纹识别电路 8
3.5语音识别电路与蜂鸣电路 10
3.6液晶显示电路 11
3.7总体硬件原理图 12
第四章 软件设计 13
4.1本方案的设计要求 13
4.2本方案软件总体设计 13
4.3具体程序设计（见附录25页） 13
第五章 调试及结果分析 14
5.1 调试工作范围 14
5.2 调试结果与分析 16
5.3 调试及出现的问题 17
第六章 总结 17
致 谢 19
参考文献 20
附录A FM180指纹模块工作流程图 21
附录B PCB制作 24
附录C主程序 42
第一章
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
绪论
1.1课题的研究背景和意义
随着现在技术的发展，门禁系统渐渐出现在各行各业里面，也逐渐在人们的视野中开始广泛的都能见到，门禁系统在一些大的公司企业里随处可见，甚至在企业的眼光中可以代替“门锁”来使用。门禁系统是现在最新的出入门管理系统，它的使用涉及了单片机技术、计算机技术等，以设计者的眼光将门禁系统彻底进行剖析，而且设计出来后门禁系统存在众多优点可以进行其他延伸，还可以根据设计思路进行以后门禁系统的维护工作。
在现当今社会，高层建筑物越来越多，城镇化进程越来越快，尤其是高档小区的数目的快速增加，人们对门禁系统又有了新的技术要求，而且在各方面要求都在不断提高，出色的门禁系统就被大量物业公司所追捧，大家追求无非还是可靠性和可操作性强。实际生活中，随处可以看到门禁系统的应用越来越普及。在如此庞大的社会需求面前，研究和开发热点正在此领域聚集，更多现代科电子技术应用到智能门禁设计领域，并受到消费者青睐。大量的科研单位，专业公司投入到这个热门的行业中来。目前，门禁系统集成很多很多新技术的系统，各学科中的新兴技术特别容易在门禁系统中得到应用。
在这种背景下，本设计以家庭智能语音报警门禁为课题，拟定设计以单片机STC89C52为核心，以LM386为辅助芯片，以及LCD12864显示屏，蜂鸣器等外设，组成了一个智能系统。本设计提高了主人与来访者的交流，提升了实时的工作效率。在门禁方面，本设计采用了指纹识别，语音识别技术，使得门禁更加的具有安全性，提升家庭的安全保障。
本设计是以52单片机作为核心部分来实现家庭智能语音报警门禁，它具备了体积小，功能强，低功耗等好处，52单片机市场普及率较高，购买和维修渠道较多，因此具有一定的潜在商业价值。
第二章 总体方案设计
2.1本方案的设计目标
本设计是基于单片机STC89C52作为控制系统核心，通过指纹语音等识别手段构建的一套家用门禁智能设备。在设计目标中，该系统预期可以实现如下功能：(1) 能够实现指纹门禁的基本功能，如录入指纹、识别指纹、清除指纹以及声光报警。（2）添加声音控制系统，因为有的情况下，指纹不一定足够安全，所以我们在这里面增加了声纹录入，这样就可以实现双重录入，双重保护的目的。
2.2本设计的操作方案简介
2.2.1指纹录入和识别指纹流程
录入指纹：先进行录入模式，然后按一下录入指纹，灯就会闪烁，录入成功一次，蜂鸣器就会想一次，然后把手拿开，然后在放入手指，会再入一次，如果2次都成功，蜂鸣器会响2次，那么录入成功。
识别指纹：指纹识别过程在得到指纹特征模板之后，将之与指纹库中的模板向对比，若对比成功，就返回对应指纹模板的ID；若失败，就返回失败。指纹识别过程用于门禁系统的开锁，当有用户时，首先在指纹头处获取指纹，在与指纹库中指纹相对比，若成功，就打开门；失败，就液晶提示指纹匹配失败。
2.2.2声纹录入和识别声纹流程
录入声纹：我们在使用前会提前录入我们的声纹，比如一个密码或者更一句话等，与文本有关的声纹识别要求用户按照指定的内容发音，每个人的声纹模型逐个被精确地建立，就说明声纹已经开始录入。
识别声纹：识别声纹过程就是指识别时我们必须按照先前录好的声纹的内容发音，因此可以达到较好的识别效果，但系统需要用户配合，如果用户的发音与规定的内容不符合，则无法正确识别该用户。
图21总体工作流程示意图
第三章 硬件设计与模块介绍
3.1本设计的硬件总体框图
器件的控制核心是单片机STC89C52，主要由蜂鸣器、语音识别电路、指纹识别电路、显示器和蜂鸣器构成来实现门禁的基本功能。下面本人会根据各个硬件电路与模块一一介绍。
3.2 单片机电路
本设计采用的是以STC89C52来作为最主要的核心部分，分别以指纹识别电路和语音识别电路来作为辅助电路，从而进行加工利用。图31是单片机STC89C52芯片图，图32是单片机总体原理图：
图31 单片机STC89C52
图32 单片机STC89C52原理图
单片机选型依据：STC89C52是美国公司生产的一种功耗比较低、性能高的8位控制器。它具有8K字节系统的可编程存储器。使用最经典的是MCS51内核，在这方面，它有许多传统51系列单片机不具备的功能。在单位芯片上，拥有8位CPU和系统可编程，使得STC89C52芯片成为许多嵌入式控制应用的最佳选择，它提供了许多高灵活、很有效的解决方案。它具有以下一些特点：工作电压在5.5V左右、频率在040MHZ、可以直接进行串口使用下载、还可以降至0HZ静音逻辑状态操作，支持2种软件可选择节电模式等特点。
3.3单片机最小系统电路
单片机的最小系统决定了微机的性能，决定了微机的运算速度，处理数据的能力，响应时间的快慢等。在本设计中，单片机的最小系统是由振荡电路，复位电路，电源所构成，如图33所示：
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图33 单片机STC89C51最小系统原理图
振荡电路是单片机系统提供最基本的时钟信号,它有两种分类方法，即内部时钟和外部时钟。
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