基于单片机的电子音乐门铃的设计本科毕业设计论文.docx

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基于单片机的电子音乐门铃的设计本科毕业设计论文

毕业设计论文

基于单片机的电子音乐门铃的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

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

ThedesignofelectronicmusicdoorbellbasedonSingleChipMicroprocessor

Abstract

Withtheprogressofthetimesanddevelopmentofintelligentcontrol,smallmachines,micro-powerconsumptiongetawideconcern.Intheseareas,Singlechipmicroprocessorplayedapivotalrole,whichtheMCUapplicationsimportanttoenhancethestatusofSingleChipMicroprocessorapplicationsdesignedtobecomethenewhottechnology.

Inrecentyears,withintelligentbuildingsonthemarkethasbeenheatingup,thedoorbellsystemhasbeenasintelligentofficeandintelligentresidentialquartersofanimportantcomponentofthetradersanduserstoaccept.Peoplehavebeguntousedoorbellsystemusedtoreplacethetraditionalironkeystomanagetheaccessdoor,rangthedoorbellsothatthissystemhasbeenleapofdevelopment.WiththerapiddevelopmentofSingleChipMicroprocessortechnology,peoplewillincreasinglybecomeanimportantfuturedevelopmentdirection,throughthemateriallifeofthemeet.

ItisintroducedbytheAT89C51chiptoasystemofelectronicmusicdoorbellprocess.Thissystemismainlytocompletetheelectronicdoorbellrangthedoorbellnotonlyacommonelectronicfeatures,butalsohassomeextensions.Itsworkbythestatetosetitsownusers,suchasconventionalcapabilities,andvisitorstoprovidethenecessaryresponsetothevoiceandtextinformation,inaddition,userscanalsovisitawiderangeofinformationenquiries.

Keywords:

SingleChipMicroprocessor;Electronicdoorbell;LCDdisplay;Voicerecord-play

插图清单

图1-1设计框图…………………………………………………………………………………3

图2-1AT89C51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2-5DS1302结构框图………………………………………………………………………8

图2-6DS1302引脚排列图……………………………………………………………………9

图2-7时钟芯片电路……………………………………………………………………………10

图2-81602实物图……………………………………………………………………………12

图2-9AT89C51与SMC1602显示电路……………………………………………………14

图2-10ISD1420功能块图……………………………………………………………………16

图2-11ISD1420管脚排列……………………………………………………………………17

图2-12AT24C02引脚图………………………………………………………………………18

图2-13ISD1420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3-6PLAY键子程序…………………………………………………………………………25

表格清单

表2-1复位后寄存器态…………………………………………………………………………6

表2-2DS1302的日历、时钟寄存器及其控制字……………………………………………10

表2-31602LCD的引脚功能表………………………………………………………………12

表2-41602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……………………………………………………………………………13

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。

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：

“Pleasewaitforamoment!

”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：

“Pleasevisitmelater!

”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“Pleasewaitforamoment!

”“Pleasevisitmelater!

”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。

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2-1AT89C51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（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0

INT1（P3.3）外部中断1

T0（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ALE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复位如表2－1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，ALE﹑PSEN将输出高电平【1】。

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

PC

0000H

TMOD

00H

ACC

00H

TCON

00H

B

00H

TL0

00H

PSW

00H

TH0

00H

SP

07H

TL1

00H

DPTR