基于蓝牙的无线语音安全提示系统的研究_本科毕业论文(编辑修改稿)

基于蓝牙的无线语音安全提示系统的研究_本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

有两个物理上独立的接收、发送缓冲器 SBUF，它们占用同一地址 99H ；接收器是双缓冲结构 ；发送缓冲器，因为发送时 CPU 是主动的，不会产生重叠错误。 图 80C51 串行口的结构 示意图 接 收发 送时 间 1时 间 2发 送接 收 发 送接 收发 送接 收 发 送接 收≥ 1S B U F发 送 控 制 器接 收 控 制 器移 位 寄 存 器控 制 门T IR IAT X DR X D去 串 口 中 断S M O D01T H 1 T L 1247。 2247。 1 6S B U FT 1 溢 出 率 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 8 页 2） 80C51 串行口的控制寄存器 SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接收 /发送控制以及设置状态标志： 表 SCON 寄存器 SM0 和 SM1 为工作方式选择位，可选择四种工作方式： 表 工作方式选择 ● SM2，多机通信控制位，主要用于方式 2 和方式 3。 当接收机的 SM2=1 时可以利用收到的 RB8 来控制是否激活 RI（ RB8＝ 0 时不激活 RI，收到的信息丢弃； RB8＝ 1时收到的数据进入 SBUF，并激活 RI，进而在中断服务中将数据从 SBUF 读走）。 当SM2=0 时，不论收到的 RB8 为 0 和 1，均可以使收到的数据进入 SBUF，并激活 RI（即此时 RB8 不具有控制 RI 激活的功能）。 通过控制 SM2，可以实现多机通信。 在方式 0时， SM2 必须是 0。 在方式 1时，若 SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置 1。 ● REN，允许串行接收位。 由软件置 REN=1，则启动串 行口接收数据；若软件置 REN=0，则禁止接收。 ● TB8，在方式 2或方式 3中，是发送数据的第九位，可以用软件规定其作用。 可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧 /数据帧的标志位。 在方式 0和方式 1中，该位未用。 ● RB8，在方式 2或方式 3中，是接收到数据的第九位，作为奇偶校验位或地址帧 /数据帧的标志位。 在方式 1 时，若 SM2=0，则 RB8 是接收到的停止位。 ● TI，发送中断标志位。 在方式 0时，当串行发送第 8 位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使 TI 置 1，向 CPU 发中断申请。 在中断服务程序中，必须用软件将其清 0，取消此中断申请。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 9 页 ● RI，接收中断标志位。 在方式 0时，当串行接收第 8 位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使 RI 置 1，向 CPU 发中断申请。 也必须在中断服务程序中，用软件将其清 0，取消此中断申请。 PCON 中只有一位 SMOD 与串行口工作有关 ： 表 PCON 寄存器 SMOD（ ） 波特率倍增位。 在串行口方式 方式 方式 3时，波特率与 SMOD 有关，当 SMOD=1 时，波特率提高一倍。 复位时， SMOD=0。 3） 80C51 串行口的工作方式 （方式 1） 方式 1 是 10位数据的异步通信口。 TXD 为数据发送引脚， RXD 为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。 其中 1 位起始位， 8位数据位， 1 位停止位。 图 异步通信传送帧 示意图  方式 1 输出 图 方式 1 输出 示意图 停止位数 据 位 8 位起始位L S B M S B空闲空闲D 0D 71 帧 共 1 0 位D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7写 入 S B U F停 止 位T X DT I （ 中 断 标 志 ）起 始 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 10 页  方式 1 输入 图 方式 1 输入 示意图 用软件置 REN 为 1 时，接收器以所选择波特率的 16 倍速率采样 RXD 引脚电平，检测到 RXD 引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。 接收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。 当 RI=0，且 SM2=0（或接收到的停止位为 1）时，将接收到的 9 位数据的前 8 位数据装入接收 SBUF，第 9 位（停止位）进入 RB8，并置 RI=1，向 CPU 请求中断。 4） 波特率的计算 在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。 通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中方式 0和方式 2 的波特率是固定的，而方式 1 和方式 3的波特率是可变的，由定时器 T1 的溢出率来决定。 串行口的四种工作方式对应 三种波 特率。 由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同。 方式 0 的波特率 = fosc/12 方式 2 的波特率 =（ 2SMOD/64） fosc 方式 1 的波特率 =（ 2SMOD/32） （ T1 溢出率） 方式 3 的波特率 =（ 2SMOD/32） （ T1 溢出率） 当 T1 作为波特率发生器时，最典型的用法是使 T1 工作在自动再装入的 8位定时器方式（即方式 2，且 TCON 的 TR1=1，以启动定时器）。 这时溢出率取决于TH1 中的计数值。 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7停 止 位R X DR I （ 中 断 标 志 ）起 始位 采 样 脉 冲 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 11 页 T1 溢出率 = fosc /{12[256 －（ TH1） ]} 在单片机的应用中，常用的晶振频率为： 12MHz 和。 所以，选用的波特率也相对固定。 常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。 表 常见比特率选择 串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器 串行口控制和中断控制。 具体步骤如下：  确定 T1 的工作方式（编程 TMOD 寄存器）；  计算 T1 的初值，装载 TH TL1；  启动 T1（编程 TCON 中的 TR1 位）；  确定串行口控制（编程 SCON 寄存器）； 串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程 IE、 IP寄存器）。 软件 编程技术 本系统所使用的 编程软件 是 KEILC51 ， KEILC51 标准 C 编译器为 8051 微控制器的软件开发提供了 C语言环境 ,同时保留了汇编代码高效 ,快速的特点。 C51 编译器的功能不断增强，使你可以更加贴近 CPU 本身，及其它的衍生产品。 C51 已被完全集成到uVision2 的集成开发环 中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。 而且可以实现 C 语言和汇编的混编，使用非常方便。 uVision2编 辑器包含了所有用户熟悉的特性。 彩色语法显像和文件辩识都对 C 源代码进行和优化。 可以在编辑器内调试程序，它能提供一 种自然的调试环境，使你更快速地检查和修改程序。 uVision2 允许用户在编辑时设置程序断点（甚至在源代码未经编译和汇编之前）。 用户启动 V2 调试器之后，断点即被激活。 断点可设置 为条件表达式，变量或存储器访问，断点被触发后，调试器命令或调试功能即可执行。 在属性框 (attributes column)中可以快速浏览断点设置情况和源程序行的位置。 代码覆盖率信息可以让你区分程序中 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 12 页 已执行和未执行的 部分。 KEIL C51 编译器在遵循 ANSI 标准的同时，为 8051 微控制器系列特别设计。 语言上的扩展能让用户使用应用中的所有资源。 蓝牙 技术 [5] 蓝牙（ Bluetooth）是一种低功耗的无线技术，工作在全球通用的 ISM 频段，数据传输速率为 1Mb/s，目的是取代现有的 PC、打印机、传真机和移动电话等设备上的有线接口。 主要优点是：可以随时随地用无线接口来代替有线电缆连接；具有很强的移植性，可以用于多种场合，如 WAP、 GSM、 DECT 等，引入身份识别后可以灵活的实现漫游；功耗低，对人体危害较小；蓝牙的集成电路应用简单、成本低廉、实现容易、易于 推广。 蓝牙技术提供低成本、近距离的无线通信，构成固定与移动设备通信环境中的个人网络，使得近距离内各种设备能够实现无缝资源共享。 鉴于以上优点，本系统采用蓝牙作为无线传输的方式。 而且是采用了现成的蓝牙模块， +5V 供电，无需电平转换 蓝牙系统基本结构 蓝牙系统采用分散式（ Scatter）结构，设备间以特定方式构成微微网（ Pico），支持点对点和点对多点的通信。 它采用 GFSK 调制，抗干扰能力好，通过快速调频和短包技术来减少同频干扰，保证传输的可靠性。 在蓝牙系统中，使用蓝牙技术将设 备连接起来的网络称为微微网，它由一个主 设备（ Master Unit）和多个从 设备 （ Slave Unit）构成。 主 设备 是微微网中用来同步其他的蓝牙设备，是连接过程的发起者，最多可与 7 个从 设备 同事维持连接。 从 设备 是微微网中除主 设备 外的设备。 两个或多个微微网可以连接组成分布式网（ Scatter ），或称散射网。 蓝牙系统结构如图 所示。 图中，微微网 1 由一个主设备和 六 个从设备组成，微微网 1 的一个从设备又作为了微微网 2 的 从 设备，微微网 2 中有 五 个从设备 ，而微微网2 的主设备同时又是微微网 3 的从设备，三 个 微微网共同组成了蓝牙的 散射 网结构。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 13 页 图 蓝牙系统结构示意图 在蓝牙基带协议中规定，蓝牙设备可以使用 4 种类型的地址用于同场合和状态。 其中， 48 位的蓝牙设备地址 BD＿ ADDR（ IEEE802 标准），是蓝牙设备连接过程的惟一标准； 3 位的微微网激活 设备 地址 AM＿ ADDR，用以标识微微网中的激活成员，该地址 3 位全用作广播信息； 8 位的微微网休眠 设备 地址 PM＿ ADDR，用来标识微微网中的休眠的从 设备。 微微网接入地址 AR＿ ADDR，分配给微微网中要启动唤醒过程的从设备。 当微微网从 设备 通信时，彼 此必须保持同步。 同步所采用的时钟包括自身不调整也不关闭的本地设备时钟 CLKN，微微网中主 设备 的系统时钟 CLK，以及为主 设备 时钟对从 设备 时钟进行周期更新以保持主从同步的补偿时钟 CLKE。 与其他无线技术一样，蓝牙技术中微微网通过使用各种信道来实现数据的无线传输。 其中信道表示在 79 个或者 23 个射频信道上跳变得伪随机跳频序列，每个微微网的跳频序列是惟一的，并且由主 设备 的蓝牙设备地址决定；此外，蓝牙系统中有 5 种传送不同类型信息的逻辑信道，他们分别为：  LC 信道 ：控制信道，用来传送链路层控制信息；  LMC 信 道：链接管理信道，用来在链路层传送链接管理信息； 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 14 页  UA 信道 ：用户信道，用来传送异步的用户信息；  UI 信道 ：用户信道，用来传送等时的用户信息；  US 信道 ：用户信道，用来传送同步的用户信息。 蓝牙网络连接 蓝牙网络的连接过程就是蓝牙从待令状态到连接状态的过程 [5]。 通常情况下，两个设备的连接建立过程为：首先，主 设备 使用 GIAC 和 DIAC 来查询范围内的蓝牙设备（查询状态）。 如果附近的任何蓝牙设备正在监听这些查询（查询扫描状态），就发送它的地址和时钟信息；然后，从 设备 可以开始监听来自主 设备 的寻呼消 息（寻呼扫描），主 设备 在发现附近的设备后可以寻呼这些设备（寻呼状态），建立连接。 在寻呼扫描的从设备被这个主 设备 寻呼后，就会以 DAC（设备访问码）来响应。 主 设备 在接收到从 设备的相应后，便可以发送主 设备 的实时时钟、 BD_ADDR、 BCH 奇偶校验位和设备类（ FHS分组包）；最后在从 设备 已经受到这个 FHS 分组后，进入连接状态。 具体过程如图 所示。 查询：查询时主 设备 用来查找可监。