无线遥控音乐门铃.docx
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无线遥控音乐门铃
第一章绪论
1.1现代无线电的应用
无线电在我们生活中发挥着重要的作用，最重要的就是无线电通信，比如我们日常最常见的手机，就是最普及的一种无线电通信，这种由手机，基站，交换终端等设备组成的网络系统极大的方便着我们的生活。
其次是专网通信和CDMA，最早是军队研发的，这种系统具有保密性好，信号稳定等特点，现在军队使用的通信大多具有跳频技术，即通信的若干方随时根据一定的规则转换频率，这样就更不容易被截获。
现在的无线电通信其实多数指的是电台通信，比如在灾害中，当基站或者交换系统无法工作时，电台通信就可以发挥其不依靠网络通信的优势，在应急通信中可以说电台通信具有无法替代的作用，这种通信手段还广泛的应用于武警，消防，林业部门等，而业余无线电爱好者也是这种通信的使用者之一。
还有就是卫星通信，我们现在所看到的电视直播都是通过卫星信号来传播的，以及当宇航员与地面工作人员进行天地通话时也是一种无线电通信。
另一个重要领域是无线电定位，当我们在一个地形复杂的地方需要定位的时候就要用到无线电定位技术，已经被救援机构，海事部门，户外爱好者广泛使用的GPS定位系统就是无线电定位技术。
还有就是无线电控制，当我们在家里轻松的拿着遥控器调换电视频道的时候肯定就体会到无线电控制的巨大作用，当很多特种行业及普通的工业生产中，基于无线电控制的自动化是越来越普及，火箭升空，排爆机器人，深海探测，以及放射性垃圾的处理等等，无线电都是必不可少的。
本毕业设计的题目就是和我们生活相关的无线遥控音乐门铃的设计与制作，其实无线电就是一种传输信号的方式，随着无线电发展，以后必定会更加方便我们的生活。
1.2门铃的发展
随着经济的发展，人们的生活水平也在不段提高，对产品的要求也越来越高，有线门铃已不在是消费者心目中满意的产品，更多的消费者追求更方便，性能更好的无线遥控门铃，进而市场上的无线门铃也越来越多。
所谓无线门铃是针对传统的有线门铃而讲的。
传统的门铃都为有线门铃，虽然它也极大的方便了我们的日常生活，然而在一些已装修好的室内，由于传统的门铃布置采用导线将门铃的各个设备连接到一起需要布线，从而破坏装修，让人感到非常麻烦。
这就需要有一款能够不需要布线的遥控门铃，伴随着电子的发展，这样的一款产品也就应运而生。
无线门铃不仅安装和使用方便，而且无线遥控音乐门铃能发出各种不同的优美音乐，用户可以通过转换开关选择喜欢的音乐。
在现代家庭中，利用无线电技术制成的无线门铃和无线防盗报警器已广为应用，门铃的发展也将向着智能化、数字化、信息化的方向发展。
随着微电子技术、无线技术和网络技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高，更廉价、功能更多、性能更好的无线遥控音乐门铃将不断被研究出来并生产流入市场。
1.3系统任务与要求
1.3.1任务
●绘制电路原理图和PCB图
●完成焊接
●进行调试电路
1.3.2要求
●发射的距离大于10米
●发射的频率为315M
●若无人应答，则一段时间后自动关闭提示灯
●门铃音乐可以更改
第二章系统硬件设计
2.1总体硬件电路图及工作原理
总体硬件电路图如图2-1所示。
图2-1系统总体电路图
2.2发射端设计框图
本研究设计无线遥控音乐门铃，包括发射机（从机）部分和接收主机部分。
发射机框图如图2-2所示。
图2-2从机框图
发射端有一个按钮，该按钮通过PT2262地址编码，然后经过发射电路进行发射。
在发射部分，系统利用拨码开关或跳线来控制地址位和数据位（二进制）信息的设置，再通过编码电路进行编码和并串转换把地址位和数据位信息变换成一串脉冲信号，最后由无线发射电路发射出去。
2.2.1呼叫按键设计
原理图如图2-3所示：
图2-3发射端原理图
发射端平时为断开状态，不通电故而基本不耗电，并且在回路上增加一个电阻和二极管，当按下按钮时，二极管发光，提醒使用者按铃电路已经接通，增加一个电阻主要是保护电路防止电流过大烧毁电路。
同时也可以提醒使用者电池被放反，一旦电池被放反，二极管不发光。
电源POWER为2个3V电池。
2.2.2PT2262编码芯片
PT2262引脚图如图2-4所示：
图2-4PT2262引脚图
与外设相连接的端口功能与用法如下：
●A0-A7（即1到8号引脚）接地，A0-A7是地址位，因为地址位引脚有悬空，接地，接点、电源三种选择，故而一共有6561种地址位可以选择，在这里我们选择全部接地，同时PT2272也要与之一样，因为PT2272收到信号首先检查地址码，只有地址码一致，才会解码数据码。
●OSC1与OSC2之间接4.7M震荡电阻。
●TE为编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效，不一定接地，多数据编码接地，本设计中接地，因为低电平有效。
●D0-D3作为数据码，可以有16种编码选择，本设计中数据码设置为0101。
●DOUT为数据发射引脚，发射的数据为地址码+数据码。
接到无线发射端。
2.2.3DF315MHZ射频发射器
原理图如图2-5所示：
图2-5射频发射器原理图
DF发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。
比如用PT2262等编码集成电路配接时，直接将它们的数据输出端第17脚接至DF数据模块的输入端即可。
2.3接收端设计框图
如图2-6所示为接收显示主机工作原理框图。
从天线中接收到的信号会直接进入解码电路，解码电路会先把接收到信号中的地址位与本地的地址位进行比较，如果地址位比较正确，就会把接收到数据信息传送给由单片机，单片机电路则会根据接收到的数据进行一系列动作：
根据接收地址点亮相应报警灯并触发音乐报警电路。
如果在地址位的比较中出现误差，解码电路不会送出任何信息，单片机电路也不会有任何响应。
图2-6接收显示主机框图
2.3.1DF315MHZ射频接收器
原理图如图2-6所示：
DF接收模块的工作电压为5伏，静态电流4毫安，它为超再生接收电路，接收灵敏度为－105dbm，接收天线最好为25～30厘米的导线，最好能竖立起来。
接收模块本身不带解码集成电路，因此接收电路仅是一种组件，只有应用在具体电路中进行二次开发才能发挥应有的作用，这种设计有很多优点，它可以和各种解码电路或者单片机配合，设计电路灵活方便。
本电路中与PT2272配合使用，能稳定接收信号并传输到PT2272芯片。
2.3.2PT2272解码芯片
引脚图如图2-7所示：
图2-7PT2272引脚图
与外设相连接的端口功能与用法如下：
●A0-A7为地址引脚，这几个引脚与PT2262对应都接地。
才能接收并解码来自PT2262芯片编码。
●第14引脚接收来自DF射频接收器接收到的信号。
●VT脚在PT2272接收到正确信号的时候会变成高电平状态，将电信号传给单片机。
●OSC2与OSC1之间接200K的震荡电阻。
●当PT2272接收到正确信号，被解码出的信号会从D0-D3端传至单片机。
说明：
PT2262和PT2272除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，不然接收距离会变近甚至无法接收，在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越低，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。
相对来说PT2262用1.2M，2272用200K配套发射效果比较好。
其他品牌的振荡电阻如何配套需要参照各厂家提供的技术资料，各种品牌的PT2272工作电压在3-5V比较可靠，最低工作电压2.4V没有问题，最高工作电压超过5V易烧毁。
需要注意的是PT2272地址端高电平不得高出18脚的工作电压。
2.489C52单片机简介
89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。
它结合了CMOS的高速和高密度技术及CMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于89C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。
89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出（I/O）口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。
此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。
在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。
掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。
89C52有PDIP（40pin）和PLCC（44pin）两种封装形式。
2.4.189C52单片机引脚图
单片机引脚图如2-8所示：
图2-889C52引脚图
2.4.289C52单片机引脚功能分析
●VCC：
供电电压。
●GND：
接地。
●P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写“1”时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
●P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。
P1口管脚写入“1”后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
●P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
●P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口作为AT89C51的一些特殊功能口，P3口各管脚功能如下：
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（计时器0外部输入）
P3.5T1（计时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
●RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
●ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
●PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
●XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
●XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
2.4.3单片机运用
本设计选用宏晶公司高性能单片机STC89C52，该芯片为52内核8位单片机，兼容Intel等52内核单片机，支持ISP下载，适用于常用检测控制电路。
由STC89C52组成的单片机系统原理图如图2-8所示。
图中P1.0—P1.3得到接收电路的数据D0—D3信号，P1.6接VT信号。
当VT有效，即有呼叫时，单片机从P1.0—P1.3引脚读出发射子机编号，再触发门铃音乐和提示灯。
K3键为取消键，当呼叫已经被处理，取消键按下则熄灭相应的报警灯。
若无人按下物理按钮，则提示灯会在一分钟内自行关闭。
2.4.4提示灯
提示灯如图2-9所示：
图2-9提示灯
显示部分采用16只LED灯，显示16路不同的呼叫号。
所有灯外部都接5V直流电源，同时单片机所控制的各个引脚也为5V高电压，故所有灯都不亮。
当接收到某路呼叫信号时，单片机控制相应管脚输出低电平，则点亮相应的提示灯。
一分钟内无应答，自动关闭提示灯。
提示灯前面加电阻是为了保护电阻，因为在5V电压下，二极管自身阻值很小，电路电流很大，容易烧坏电路，经过测试1k阻值的电阻下，（2K，3K，4.7K都测过）二极管的亮度较好。
2.4.5音乐芯片
音乐芯片引脚如2-10所示：
图2-10音乐芯片引脚
引脚功能如下：
VCC端接5V电源。
K2端接bell，当bell输入高电平时，音乐芯片启动工作。
SPEAK+与SPEAK-端接外置喇叭。
K1端输入高电平，即可更换音乐。
音乐报警电路采用16首曲目的音乐芯片TQ33A，该芯片内置音频驱动电路，可以直接连接扬声器播放音乐。
2.4.6PL2303接口转换器
引脚如2-11所示：
图2-11PL2303引脚图
PL2303是Prolific公司生产的一种高度集成的RS232-USB接口转换器，可提供一个RS232全双工异步串行通信装置与USB功能接口便利联接的解决方案。
该器件内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART，只需外接几只电容就可实现USB信号与RS232信号的转换，能够方便嵌入到各种设备；该器件作为USB/RS232双向转换器，一方面从主机接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给外设；另一方面从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送回主机。
这些工作全部由器件自动完成，开发者无需考虑固件设计。
此转换器共有四根外接引脚，其中由一号线和二号线组成了回路，在这个回路上加装了二极管以及电阻，当按下开关，二极管发光，证明电池有电，同时由于二极管电阻值很小，为了防止由于电流过大饿烧毁电路，我在电路中加装了电阻，限制电流大小，保护电路。
三号线和四号线分别接RDX和TDX这两个引脚，我们可以从RDX引脚写入数据，从TDX引脚读出数据。
第三章系统软件设计
3.1相关编程软件的介绍
KeiluVision是德国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统c语言的语法来开发，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。
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的集成开发环境中，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。
uVision2IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。
3.2软件主程序流程图
本设计接收模块单片机软件主程序流程图如图3-1所示：
图3-1主程序流程图
3.3模块分析
3.3.1数据初始化
P1读之前要对其置位，因为如果恰巧你先前对P1写入过0，而读端口时的输入信号信号又恰巧是1，则这时输入的高电平被内部电路拉低，会导致读入的还是0。
所以P1口输入和输出一致的时候是都是高电平或都是低电平，其他时候就不一致。
voidData_Init（）
{P1=0xff;Counter=0;din=0;FlagIn=1;Bell=0;}
当bell为0时意味着无高电平输入音乐芯片，音乐播放器不工作，FlagIn=1意味着引脚输出都为高电平，同时二极管另一端也是接的5V电压，所以提示灯不工作。
3.3.2定时器初始化
首先允许定时器0中断，TMOD=1使得计数器最大值为65536
voidTimer0_Init（）
{ET0=1;//允许定时器0中断
TMOD=1;//定时器工作方式选择16位
TL0=0x06;
TH0=0xf8;//定时器赋予初值
TR0=1;}//启动定时器
3.3.3定时器中断
定时器自动加到最大值，为了能进行下一次循环，必须重新赋值。
然后接收到下一个信号后，再次重新计数，60秒一个循环。
voidTimer0_ISR（void）interrupt1
{
TL0=0x30;
TH0=0xf8;//定时器赋予初值
if（Bell）
AlarmTime++;
}
设初值为f830，将其转化为十进制数据为63536，再用65536减去这个数，结果得2000。
因为这个单片机使用的晶振频率是4Mhz，所以执行指令的周期为3us，每次定时器加1所用的时间为3us，一直到溢出为止一共要累加2000次，总计就是6ms，再乘以10000次循环为60秒。
扫描端口，当bell为高电平意味着音乐门铃仍然在工作，AlarmTime自加，直到加到10000为止，AlarmTime每次加一，计时器重复计数一次，达到10000后关闭音乐和提示灯，然后AlarmTime被清零，当下次bell端口被触发为高电平状态，AlarmTime再次重新计数。
3.3.4按键中断初始化
voidINT0_Init（void）
{IT0=1;//负边沿触发中断
EX0=1;}//允许外部中断0
//按键中断处理
voidINT0_ISR（void）interrupt0
{
//取消键按下，所有指示灯熄灭
Led0=1;Led15=1;
Led1=1;Led2=1;
Led3=1;Led4=1;
Led5=1;Led6=1;
Led7=1;Led8=1;
Led9=1;Led10=1;
Led11=1;Led12=1;
Led13=1;Led14=1;}
可以按下中断按钮，因为一开始外接5V电压使得端口P3.2（INT0）处于高电位，按下按钮后接地，从而负边沿触发中断。
使得所有灯两端都处于高电平状态，所有灯都不亮。
第四章无线遥控门铃的组装与调试
4.1清点元器件
根据元件清单清点元器件，并检测和测量后进行焊接。
4.2检测各元器件
元器件的检测是个不可或缺的环节，这一环节的细节会影响到后面的焊接与调试。
检测元器件，并不仅仅只是检测其好坏和规格大小是否与标注的吻合，更重要的是我们要安大小类型分类，这样会对接下来的焊接过程起到事半功倍的作用。
各元器件的测量方法有所不同，主要用到的测量工具就是万用表。
下面将介绍几种原件的测量方法。
4.2.1电阻的测量
现在常用的电阻都是色环电阻，色环电阻的阻值是以色环的形式标注的，器读数方法也比较通俗易懂，一种颜色代表一个数值，每种颜色代表的数值如下表4-1所示：
表4-1电阻值与颜色对应表
黑
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
金
银
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
±5%
±10%
色环电阻通常有四环和五环，两种电阻的读数方法大致相同，四环电阻的阻值的表示法规则是第一道环表示第一位有效数，第二道环表示第二位有效数，第三道环表示倍乘数，第四道环表示允许的误差百分比。
五环电阻的阻值的表示法规则是第一，二，三道环分别表示第一，二，三位有效数字，第四道环表示倍乘数，第五道环表示允许的误差百分比。
通过以上方法可以很准确的读出色环电阻的阻值，然后将万用表打到欧姆档，测量出该电阻的实际阻值。
如果测量结果与色环所表示得阻值在允许的误差范围内，则这个电阻是好的，否则，可得出此电阻已损坏。
4.2.2二极管的检测
二极管测量的方法是先把拨到“欧姆”档（通常用R×100或R×1K），然后用分别接到二极管的两个极上去。
当表内的电源使二极管处于正向接法时，二极管导通，阻值较小（几十欧到几千欧的范围），这就告诉我们黑表笔接触的时二极管的正极；红表笔接触的时二极管的负极；当表内的电源使二极管处在反向接法时，二极管截止，阻值很大（一般为几百千欧），这就告诉我们黑表笔接触的是二极管的负极，红表笔接触的是二极管的正极。
如果的表笔接二极管两端正反接都不动说明二极管击穿了，如果正反接都是0欧姆说明二级管内部短路都是坏的。
测二极管有阻值说明是好的。
4.3焊接前准备
准备焊接工具：
电烙铁，焊锡丝，镊子，尖嘴钳，偏口钳，螺丝刀，吸锡器等。
4.4焊接元件
注意事项：
根据万用版焊接元件。
注意元件是否虚焊。
4.5硬件调试
●发射板的调试：
所有元件焊接好后，注意检查开关是否可以正常开关。
●如有频率计或频谱仪等仪器，在接通电源后按键检测是否有无线电波发射。
●也可用收音机或接上电脑的音箱，当按动按键时，可听到"吱吱"声，这就表明发射部分工作正常。
●接收板的调试：
全部元件安装完成后，需要注意的是电源引线连接时要注意极性不要装反。
●接通电源后，若发现不会响，应仔细检查喇叭线是否焊牢，音乐片的引脚是否有虚焊等。
4.6程序下载与调试
当程序在uVision环境下编写完成，并编译生成.hex文件后，就可以下载并进行调试了。
●USB转串口驱动安装
打开USB驱动文件夹下的PL2303_Prolific_DriverInstaller_v130.exe安装文件，按提示安装USB转串口驱动程序。
安装完成后，插入USB下载线后，在[开始]-[控制面板]-[打印机和其他硬件]-[设备管理器]，在“端口”分支下有（ProlificUSB-to-SerialCommPort（COMX）。
X表示串口号，如果没有说明USB转串口驱动没有安装，须重新安装。
记住括号里的COM口号。
图17成功安装USB转串口驱动示意图
●下载程序
打开STC单片机下载软件文件夹，点击运行STC_ISP_V481.exe程序，出现如下界面。
图18下载软件
正确选择MCU类型，COM口（与刚才安装的COM号一致），最高波特率和最低波特率都选2400bps或者1200bps（下载线内PL2303芯片所限，没办法！
），并打开正确的.hex数据文件。
点击“Download/下载”按纽，窗口出现提示：
连接失败，请尝试以下操作：
●在单片机停电状态下，点下载按钮，再给单片机上电。
●停止下载，重新选择RS-232串口,接好电缆。
●可能需要先将P1.0/P1.1短接到地。
●可能外部时钟未接。
●因PLCC、PQFP转换座引线过长而引起时钟不振荡，请调整参数。
●可能要升级电脑端
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