基于单片机的电子门铃设计

课程设计2023——2023学年第一学期设计名称：基于单片机的电子门铃设计学生学号：学生姓名：指导教师：院、系：信息工程学院教研室：电子信息设计目的：1、动手焊接单片机硬件电路板，增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。2、了解单片机的内部功能模块的应用。3、了解和掌握单片机应用系统的硬件设计和制作过程、方法及实现。设计任务：1、了解单片机的组成结构，设计相关电路原理图；2、根据原理图焊接硬件电路。3、实现所要求的功能。设计要求：1、要求理解单片机的组成结构；2、根据给出的主要芯片，设计相关电路原理图；3、焊接电路板，检测并调试。设计目标：1、设计相关电路图；2、焊接电路板；3、检测并调试。设计内容：传统的电子音乐门铃通常采用分立元件或专用的音乐IC制作。本文介绍一个用AT89C51单片机设计的电子音乐门铃，仅需AT89C51单片机最小系统再加一片LM386做音频小功放驱动扬声器发声。客人来访时，按一下按钮，门铃就会奏出优美的电子音乐声；再按一下，门铃又会奏出下一首电子音乐声音．共可以奏出六首不同旋律的歌曲。设计原理：音乐是由音符组成，不同的音符是由相应频率的振动产生。产生不同的音频需要有不同固定周期的脉冲信号。要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期T(1／f)，然后将此周期T除以2，即为半周期的时间。我们利用单片机的内部定时器TO，使其工作在计数器模式MODEl下．初始化适当的计数值THO及TLO以计时这个半周期时间。每当计时时间到后就将输出脉冲的P1.0口反相。然后重复计时此半周期时间，再对P1.0口反相，就可在单片机Pl.0引脚上得到此频率的脉冲。P1.0引脚脉冲接LM386作音频功放，然后辅出到扬声器，从而发出美妙的乐音。例如设单片机晶振为12MHz，每计数一次用时1µs。我们要产生f低音DO，其频率为392Hz，周期T=1／392=2551µs，半周期时间为1276µs。因此计数器应每计数1276次时将P1.0口反相，即计数初值应设定为(THxTLx)=QUOTE一1276=64260，就可得到低音D0。P3.5口作为控制门铃的按钮，每按一次，产生的电子乐音就改变一次，按完6次，再重复循环。6首歌曲分别为《生日快乐》、《两只老虎》、《三只小猫》、《哈巴狗》、《不倒翁》、《妹妹背着洋娃娃》。硬件电路设计：系统以AT89C51单片机为核心，加上外围电源时钟电路、LM386功放电路及扬声器电路组成。AT89C51是一种低功耗／低电压、高性能的8位单片机，内部除CPU外，还包括128字节RAM，4个8位并行I／O口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，片内集成4K字节可改变程序Flash存储器，具有低功耗、速度快、程序擦写方便等优点，完全满足本系统设计需要。系统通过P1.0连接功放电路从而驱动扬声器放出电子声乐，P3.5口连接门铃按键。此电子音乐门铃的电路连接图如下列图1所示。软件设计：首先建立音乐，把音乐的音符找出，建立各个音符的定时常数T值表，如表1所示。编写程序时我们把T值表按顺序建立在“TABLE〞。每个发音符使用1个字节，字节的高4位(简谱码)代表音符的上下，低4位(节拍码)代表音符的节拍。如果l拍为0.4s，1／4拍就是0.1s，只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。假设1／4拍为1DELAY，那么1拍应为4DELAY，以此类推。所以只要求得1／4拍的DELAY时间，其余的节拍就是它的倍数。1／4拍的延时时间在此我们设为125ms，节拍码如表2所示。音符节拍码编程时放在程序的最后面“SONGx〞处。表1音符对应的简谱码、频率、定时常数音符简谱码频率〔Hz〕定时常数〔T〕低ＳＯ１３９２６４２６０低ＬＡ２４４０６４４００低ＴＩ３４９４６４５２４中ＤＯ４５２３６４５８０中ＲＥ５５８７６４６８４中ＭＩ６６５９６４７７７中ＦＡ７６９８６４８２０中ＳＯ８７８４６４８９８中ＬＡ９８８０６４９６８中ＴＩＡ９８８６５０３０高ＤＯＢ１０４６６５０５８高ＲＥＣ１１７５６５１１０高ＭＩＤ１３１８６５１５７高ＦＡＥ１３９７６５１７８高ＳＯＦ１５６８６５２１７不发音０表２节拍码及节拍数节拍码节拍数１１／４拍２２／４拍３３／４拍４１拍５１又１／４拍６１又１／２拍８２拍Ａ２又１／２拍Ｃ３拍Ｆ３又３／４拍本系统采用MCS-51汇编语言编程。软件程序由主程序、定时器TO中断效劳程序和延时子程序组成。系统初始化后，系统扫描按键(P3.5口的电平)判断是否有键按下，有键按下时，根据按下键的次数，向音频字符码指针赋以不同歌曲的地址，通过定时器TO中断子程序使P1.0口输出相应频率的音频脉冲，以到达发声目的。主程序流程图如图2所示。ＮＹＹＮＹＮ图２定时器TO中断效劳程序流程图如图3所示。图３仿真界面如下：源程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 001BLJMP TIM1MAIN: MOV TMOD,#10HSETB ET1SETB EAMAIN1: MOV 60H,#00HNEXT: MOV A,60HMOV DPTR,#SONGMOVC A,@A+DPTRMOV R1,AJZ STOPANL A,#0FHMOV R6,AMOV A,R1SWAP AANL A,#0FHJNZ SINGCLR TR1AJMP DTSING: DEC AMOV 22H,ARL AMOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRMOV TH1,AMOV 21H,AMOV A,22HRL AINC AMOVC A,@A+DPTRMOV TL1,AMOV 20H,ASETB TR1DT: LCALL DELAYINC 60HAJMP NEXTSTOP: CLR TR1AJMP MAIN1TIM1: PUSH ACCPUSH PSWMOV TH1,21HMOV TL1,20HCPL P1OPOP PSWPOP ACCRETIDELAY: MOV R5,#2D2: MOV R4,#187D3: MOV R3,#248DJNZ R3,$DJNZ R4,D3DJNZ R5,D2DJNZ R6,DELAYRETTABLE:DW 64260 64400 64524 64580DW 64684 64777 64820 64898 DW 64968 65030 65058 65110DW 65157 65178 65217SONG: 82H 01H 81H 94H 84H0b4H 0A4H 04H82H 01H 81H 94H