基于单片机的电子音乐门铃设计

XX 大学毕业设计（论文）I基于单片机的电子音乐门铃的设计摘 要随着时代的前进和发展，控制智能化、仪器小型化、功耗微小化得到广泛关注。在这些领域中，单片机起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，随着市场上智能化楼宇的不断升温，门铃系统已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发展的方向。本设计是介绍了由AT89C51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；语音录放基于单片机的电子音乐门铃的设计IIThe design of electronic music doorbell based on Single Chip MicroprocessorAbstractWith the progress of the times and development of intelligent control,small machines, micro-power consumption get a wide concern. In these areas,Single chip microprocessor played a pivotal role,which the MCU applications important to enhance the status of Single Chip Microprocessor applications designed to become the new hot technology.In recent years,with intelligent buildings on the market has been heating up,the doorbell system has been as intelligent office and intelligent residential quarters of an important component of the traders and users to accept. People have begun to use doorbell system used to replace the traditional iron keys to manage the access door, rang the doorbell so that this system has been leap of development. With the rapid development of Single Chip Microprocessor technology,people will increasingly become an important future development direction, through the material life of the meet.It is introduced by the AT89C51 chip to a system of electronic music doorbell process. This system is mainly to complete the electronic doorbell rang the doorbell not only a common electronic features, but also has some extensions. Its work by the state to set its own users, such as conventional capabilities, and visitors to provide the necessary response to the voice and text information, in addition, users can also visit a wide range of information enquiries.Key words: Single Chip Microprocessor;Electronic doorbell;LCD display;Voice record-playXX 大学毕业设计（论文）III目 录引 言 .1 第 1 章 绪论 .2 1.1 概述 .2 1.2 课题的总体设计及思路 .2 第 2 章 硬件电路设计 .4 2.1 硬件最小系统设计 .4 2.1.1 核心芯片 AT89C51 简介 .4 2.1.2 复位电路的设计 .5 2.1.3 时钟电路的设计 .6 2.1.4 存储器的分配 .7 2.2 时钟电路的设计 .8 2.2.1 DS1302 芯片简介 .8 2.2.2 DS1302 结构框图与引脚介绍 .8 2.2.3 DS1302 与单片机的硬件电路的设计 .10 2.3 显示提示电路的设计 .11 2.3.1 液晶显示原理 .11 2.3.2 SMC1602 芯片简介 .12 2.3.3 显示电路的设计 .14 2.4 语音提示电路的设计 .14 2.4.1 ISD 芯片简介 .14 2.4.2 ISD1420 芯片特点及引脚介绍 .15 2.4.3 存储芯片 AT24C02 简介 .18 2.4.4 ISD1420 与单片机连接电路的设计 .19 2.5 按键电路的设计 .20 第 3 章 软件部分设计 .21 3.1 主程序设计 .21 3.2 相应子程序设计 .22 3.2.1 按键扫描子程序设计 .22 3.2.2 门铃键子程序设计 .23 3.3.3 录音（RECORD ）和播放（ PLAY）程序设计 .25 第 4 章 调 试 .27 结论与展望 .29 致 谢 .30 参考文献 .31 附录 A：总图 .32 附录 B：外文文献及译文 .33 附录 C: 主要参考文献及摘要 .40 附录 D: 源程序 .42 基于单片机的电子音乐门铃的设计IV插图清单图 1-1 设计框图3图 2-1 AT89C51 引脚图4图 2-2 复位电路的设计6图 2-3 时钟电路的设计6图 2-4 内部数据存储器7图 2-5 DS1302 结构框图8图 2-6 DS1302 引脚排列图9图 2-7 时钟芯片电路10图 2-8 1602 实物图12图 2-9 AT89C51 与 SMC1602 显示电路14图 2-10 ISD1420 功能块图16图 2-11 ISD1420 管脚排列17图 2-12 AT24C02 引脚图18图 2-13 ISD1420 与单片机的硬件电路19图 3-1 主程序流程21图 3-2 按键扫描子程序22图 3-3 门铃键子程序23图 3-4 语音和显示子程序 1 流程图24图 3-5 语音和显示子程序 2 流程图24图 3-6 PLAY 键子程序25XX 大学毕业设计（论文）V表格清单表 2-1 复位后寄存器态6表 2-2 DS1302 的日历、时钟寄存器及其控制字10表 2-3 1602LCD 的引脚功能表12表 2-4 1602 液晶模块内部的控制器的 11 条控制指令13表 2-5 基本时序表13XX 大学毕业设计（论文）- 1 -引 言近几年来，随着市场上智能化楼宇的不断升温，门铃系统已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。在2000 年，全世界的门铃系统销量比 1999 增长了接近 10 倍，占整个安防市场的 40%。从以前的“叮咚”门铃，它价格便宜，性能可靠，耗电量少，安装也简便；然后就有了音乐门铃，按下再也不是“叮咚”声，而是悦耳的音乐，让客人可以耐心的等待；现在的门铃已经出现可视门铃，在屋里屋外都有可视机，并且可以对话，通过对话，主人可以在里屋按动旋纽开门，这样主人就不用亲自出来开门了，很方便。目前市场上的门铃种类繁多，既有功能比较简单的，也有一些功能较强的，如可视对讲门铃等。可视对讲门铃在现在已经很普遍，城市居民楼单元入口大多数是敞开着的，这方便了居民的进出，但同时也给居民的生活带来了诸多的不便。例如，由于任何人都可随意进入居民楼道内，因此在居民楼道内我们随处都能看到贴于墙上或楼梯台阶上的各类纸质广告，也能看到印刷于墙上或楼梯台阶上的各类广告，这既影响了楼道内的卫生，更影响了楼道的美观，楼宇防盗直按可视对讲门铃系统很好的解决了这些问题，特别适于居民楼单元入口处防盗门安装使用。本文介绍的电子门铃则主要从其它一些特殊功能的角度来设计。它通过对来访者提供一些LCD文字和语音的提示，使它既能给来访者一个较好的感觉，又能使主人(不在家时)不错过一些来访者。本系统主要有语音提示，LCD显示提示，以及响铃，和外机按键等功能，其中本设计的中心系统是由单片机AT89C51完成的，主要硬件电路有单片机、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、1602LCD显示电路以及ISD1420语音提示电路。并给出了其完整的硬件电路和软件的设计方案与实现方法。基于单片机的电子音乐门铃的设计- 2 -第 1 章 绪论1.1 概述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，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（主要是各种不同的音乐）功能的实现。1.2 课题的总体设计及思路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 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XX 大学毕业设计（论文）- 3 -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。硬件电路的设计框图如图 1-1 所示。时钟复位电路A T 8 9 C 5 1 单片机音频放大器按键输入电路1 6 0 2 L C D 显示电路扬声器音频发生器I S D 1 4 2 0 语音提示电路图 1 - 1 设计框图基于单片机的电子音乐门铃的设计- 4 -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：A T 8 9 C 5 1122 22 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 098765434 03 93 83 73 63 53 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 42 3P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S T /V P D（ R X D ） P 3 . 0（ T X D ） P 3 . 1（ I N T O