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1、哈尔滨理工大学学士学位论文学士学位论文基于单片机的电子门铃音乐的设计摘 要随着时代的前进与发展，控制智能化，仪器小型化,功能微小化得到广泛关注。在这些领域中，单片机得到了举足轻重的作用，这就把单片机的应用提升到重要的地位，单片机应用系统设计就成为新的技术热点。近几年来，随着市场智能化楼宇的不断升温，门铃系统以作为智能化办公室和智能化住宅小区的一个重要组成部分，被各商家和用户所接受。人们已开始习惯用门铃系统代替传统的铁钥匙去管理各通道门，这使门铃系统得到了飞跃性的发展。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机实现人们对物质生活的满足，这将会日益成为今后的一个重要的发展方向。本设计是介绍了由AT89C
2、51单片机来构成电子音乐门铃系统的工作过程，本系统主要完成该电子门铃不仅具有普通电子门铃的功能，而且还具有一些扩展功能。它的工作状态能够由用户自行设定等常规功能，并给来访者提供必要的语音和文字回应信息，此外。这给人们的生活提供了很大的便利。关键词 单片机；电子门铃；液晶显示；语音录放不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目 录摘要I第1章 绪论11.1 课题背景11.2 本章小结1第2章 硬件电路设计32.1 硬件最小系统设计32.1.1 核心芯片AT89C51简介32.1.2 复位电路的设计42.1.3 时钟电路的设计52.1.4 存储器的分配62.2 时钟电路的设计62.2.1
3、DS1302芯片简介62.2.2 DS1302与单片机的硬件电路的设计72.3 显示提示电路的设计82.3.1 液晶显示原理82.3.2 SMC1602芯片简介92.3.3 显示电路的设计112.4 语言提示电路的设计112.4.1 ISD芯片简介112.4.2 ISD1420芯片特点及引脚介绍132.4.3 分段录音和放音简介152.4.4 存储芯片AT24C02简介162.4.5 ISD1420与单片机连接电路的设计172.5 本章小结18第3章 元件设计部分193.1 相应子程序设计193.1.1 按键扫描子程序设计193.1.2 门铃键子程序设计203.2 录音和播放程序设计223.2
4、.1 RECORD键是录主人留言信息控制键223.2.2 PIAY键是播放留言控制键223.3 本章小结22第4章 调试234.1 硬件调试234.2 软件调试234.3 本章小结24结论25致谢26参考文献27附录A28千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键”更新域”，然后”更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面”Abstract”这一行后加一空行- IV -第1章 绪论1.1 课题背景微型计算机的出现和大量使用将人类社会带入一个新的时代，单片微型计算机（简称单片机）在其中扮演着十分重要的角色。虽然它没有常见的PC那样大的体积和重量，不会在办公桌和控制台上占据一个显要的位置
5、，但它就像小小的螺丝钉一样，镶嵌在人们工作生活中需要计算、控制、测量等智能活动的各个角落。由于单片机的控制功能强大、使用灵活、体积小、可靠性高、性价比高、用以产品化等特点，近年来在智能仪器仪表、机电一体化、实时控制、分布式多机系统、家用电气等各个领域都得到了广泛的应用，对各个行业的技术改造和产品的更新换代起着重要的推动作用，对人们生活质量的提高产生了深刻的影响。传统的门铃都是叮咚声，所具备的功能较少，也比较弱，而且结构很复杂。根本不能满足这个飞速发展的社会的需要。而现在主要是一种无绳电话可视门铃对讲系统，包括门口机和室内机，所述门口机与所述室内机相互连接，所述的门口机，包括摄像头及音频电路，所
6、述室内机，包括连接到电话线的第一通讯模块；还包括与所述室内机无线连接的移动终端，所述室内机还包括控制模块、视频发射模块以及用于在第一通讯模块和视频发射模块间切换的电话开关模块，所述电话开关模块分别与控制模块和第一通讯模块连接，所述移动终端包括与第一通讯模块无线连接的第二通讯模块以及与所述视频发射模块无线连接的视频接收模块，其中所述第一通讯模块与第二通讯模块之间采用时分双工通讯。本发明通过采用移动终端进行对讲和控制，使得可视门铃对讲可在任意位置进行同时具备无绳电话功能。将来的门铃将会更智能化，更人性化，满足人类各种需要。本设计主要是针对门铃系统在语音提示中文、LCD显示英文以及响铃（主要是各种不
7、同的音乐）功能的实现。1.2 本章小结本次设计的系统是属于单片机实现功能的典型应用，通用性很强，在人们日常生活中有着广泛的应用。本系统以单片机89C51为核心，其硬件电路由单片机、时钟与复位电路、选择按键输入电路、存储电路、音频发生器、音频放大器、扬声器、LCD显示电路以及语音电路。主要功能是当主人在家时，将开关打在“IN”，来访者来时按铃，语音提示：“请稍后，马上就来开门”，LCD显示：“Please wait for a moment!”并且音乐响起；当主人不在家时，将开关打在“OUT”，来访者来时按铃，语音提示：“家里没人，请留言姓名，谢谢！”LCD显示：“Please visit me
8、 later!”。此时不响音乐。本设计主要由单片机AT89C51构成核心电路，由LM386构成音频放大，由1602LCD构成显示电路，由ISD1420构成语音录放电路。系统带有选择按键控制功能，对主人是否在家提供主观上的选择，当主人在家，但不愿意别人的打扰，这时也可以将选择按键控制为“OUT”，这样大大不仅具有控制方便简单和灵活性大的特点，而且提高了人性化的特点，从而大大提高了产品的质量。进行系统设计时应考虑如下问题：1. 由1602LCD构成的显示电路，将要显示两句话“Please wait for a moment !”“Please visit me later!”这两句话的程序原代码设
9、计；2. 由ISD1420语音芯片构成语音提示电路中，录音和放音的过程。3. 硬件电路的连接实现过程。第2章 硬件电路设计2.1 硬件最小系统设计2.1.1 核心芯片AT89C51简介该设计所用主要芯片是AT89C51，现对各组成部分的情况介绍如下：中央处理器，内部数据存储器，内部程序存储器，定时器，串行口，中断控制系统，以及时钟复位电路等等。AT89C51芯片引脚图如图2-1所示，芯片引脚介绍：图2-1 AT89C51引脚图P0口：P0口是开漏双向口。可以写为1，使其状态为悬浮用作高阻输入，P0也可以在访问外部程序存储器时作地址的低字节，在访问外部数据存储器时作数据总线。此时通过内部强上拉输
10、出1。P1口：P1口是带内部上拉的双向I/O口，向P1口写入1时P1口被内部上拉为高电平，可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的P1口会因为内部上拉而输出电流。P1口第2功能：T2(P1.0)定时/计数器2的外部计数输入/时钟输出(见可编程输出)。T2EX(P1.1)定时/计数器2重装载控制。P2口：P2口是带内部上拉的双向I/O口，向P2口写入1时P2口被内部上拉为高电平，可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的P2口会因为内部上拉而输出电流(见DC电气特性)在访问外部程序存储器和外部数据时分别作为地址高位字节和16位地址(MOVX DPTR)此时通过内部强上拉传送1，当使用8位寻址方式(
11、MOV RI)访问外部数据存储器时，P2口发送P2特殊功能寄存器的内容。P3口：P3口是带内部上拉的双向I/O口，向P3口写入1时P3口被内部上拉为高电平，可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的P3口会因为内部上拉而输出电流(见DC电气特性)P3口还具有以下特殊功能。RXD(P3.0)串行输入口TXD(P3.1)串行输出口INT0(P3.2)外部中断0INT1(P3.3)外部中断1T0(P3.4)定时器0外部输入T1(P3.5)定时器1外部输入WR(P3.6)外部数据存储器写信号RD(P3.7)外部数据存储器读信号ALE：地址锁存使能。在访问外部存储器时输出脉冲锁存地址的低字节，在正常情况A
12、LE输出信号恒定为1/6振荡频率并可用作外部时钟或定时，注意每次访问外部数据时一个ALE脉冲将被忽略ALE可以通过置位SFR的auxlilary0禁止置位后ALE只能在执行MOVX指令时被激活。PSEN：程序存储使能。当执行外部程序存储器代码时，PSEN每个机器周期被激活两次，在访问外部数据存储器时PSEN无效访问内部程序存储器时PSEN无效。EA：当此脚为低电平时，对ROM的操作限定在外部程序存储器，而它为高电平时，则对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。XTAL1：晶体1反相振荡放大器输入和内部时钟发生电路输入。XTAL2：晶体2反相振荡放大器输出1。2.1.2
13、 复位电路的设计复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。在振荡器工作时将RST脚保持至少两个机器周期高电平，12时钟模式为24个振荡器周期，6时钟模式为12振荡器周期，可实现复位。为了保证上电复位的可靠RST保持高电平的时间至少为振荡器启动时间通常为几个毫秒再加上两个机器周期复位后振荡器以12时钟模式运行当已通过并行编程器设置为6时钟模式时除外。单片机在RESET为高电平控制下，程序计数器（PC）和特殊功能寄存器的
14、复位如表21所示。单片机的复位并不影响芯片内部RAM状态，只要RESET引脚保持高电平，单片机将循环复位。在复位有效期间内，ALEPSEN将输出高电平2。表2-1 复位后寄存器状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P30FFHSCON00HIP000000BSBUF不定IE0000000PCON00000本次设计复位电路，如图2-2所示图2-2 复位电路2.1.3 时钟电路的设计时钟电路产生与单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步
15、时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格的按时序进行工作。而时序所研究的则是指令执行中各信号之间的相互时间的关系。在51芯片内部有一个高增益反向放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端引脚为XTAL2，在芯片的外部通过这两个脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成一个稳定的自激振荡器。如图2-3所示：图2-3 时钟电路的设计内部程序存振荡晶体可在1.2MHz12MHz之间选择，电容值无严格要求，但在电容值取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2可在20pF100pF之间取值，但在60pF70pF时振荡器有较高的频率稳定性。本设计选取晶振为12MHz，电容为30pH3。2.1.4 存储器的分配AT89C51的内部共有256个数据存储器单元，通
