2022年单片机的电子音乐门铃设计方案说明书.docx

精品学习资源基于单片机的电子音乐门铃设计学院：专业：班级：学号：姓名：时间：题目：电子音乐门铃设计欢迎下载精品学习资源摘要近几年来，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；人们已开头习惯用门铃系统代替传统的铁钥匙去治理各通道门，这使门铃系统得到了飞跃性的进展；随着单片机技术的飞速进展，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进展的方向； 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一般电子门铃的功能，而且仍具有一些扩展功能；它的工作状态能够由用户自行设定等常规功能，并给来访者供应必要的语音和文字回应信息，此外；这给人们生活供应了很大的便利关键词 ：电子门铃欢迎下载精品学习资源目 录一、设计目的二、设计任务三、设计要求四、设计步骤 <流程） 五、设计原理六、设计内容6.1 硬件设计6.2 单片机引脚说明6.3 主要电路设计6.3.1 时钟电路6.3.2 复位电路6.3.3 功率放大电路6.4 软件设计6.4.1 音乐符设计6.4.2 程序设计6.4.3 程序流程图6.4.4 仿真界面图6.5.5编程七、设计小结参考文献欢迎下载精品学习资源一、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熟悉，加深对单片机理论方面的懂得；2、明白单片机的内部功能模块的应用；3、明白和把握单片机应用系统的硬件设计和制作过程、方法及实现；二、设计任务：1、明白单片机的组成结构，设计相关电路原理图；2、依据原理图焊接硬件电路；3、实现所要求的功能；三、设计要求：1、要求懂得单片机的组成结构；2、依据给出的主要芯片，设计相关电路原理图；3、焊接电路板，检测并调试；四、设计步骤 <流程）：1、依据电子音乐门铃原理设计相关电路图；2、焊接电路板；3、编写程序、检测并调试；五、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T1 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，从而发出精妙的乐音；欢迎下载精品学习资源例如设单片机晶振为 12MHz ，每计数一次用时 1s；我们要产生 f低音DO，其频率为392Hz，周期 T=1392=2551s，半周期时间为 1276s；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>=一1276=64260 ，就可得到低音 D0；P3.5口作为掌握门铃的按钮，每按一次，产生的电子乐音就转变一次，按完6次，再重复循环；6首歌曲分别为生日欢乐、两只老虎、三只小猫、哈巴狗、不倒翁 、妹妹背着洋娃娃 ；六、设计内容：传统的电子音乐门铃通常采纳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 L M386做音频小功放驱动扬声器发声；客人来访时，按一下按钮，门铃就会奏出美丽的电子音乐声；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；6、1硬件设计电子音乐门铃设计系统以 AT89C51单片机为核心加上外围电源时钟电路、 LM38 6功放电路及扬声器电路组成； ATMEL 公司生产的 AT89C51单片机是一种低功耗且电压性能高的 8位单片机，内部除 CPU外，仍包括 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， 2个16位可编程计数器，片内集成 4k 字节可转变程序 FLASH ，具有低功耗、速度快、程序擦写便利等优点，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产生电子乐声， P3.5口接门铃按键；欢迎下载精品学习资源电子音乐门铃的电路连接图如下图 1所示：6.2 单片机引脚说明AT89C51单片机是标准的 40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布可如下图2所示：图2AT89C51单片机引脚分布图欢迎下载精品学习资源P0.0P0.7 P0口8位双向线 <在引脚的 3239号端子）； P1.0P1.7 P1口8位双向线 <在引脚的 18号端子）； P2.0P2.7 P2口8位双向线 <在引脚的 2128号端子）；P3.0P3.7 P3口8位双向线 <在引脚的 1017号端子）；1）P0口有三个功能：外部扩展储备器时，当作数据总线 <如图中的 D0D7为数据总线接口）外部扩展储备器时，当作地址总线 <如图中的 A0A7 为地址总线接口）不扩展时，可作一般的 I/O口使用，但内部无上拉电阻，作为输入输出时应在外部接上拉电阻；2）P1口功能P1口只作 I/O口使用，其内部有上拉电阻；3）P2口功能扩展外部储备器时，当作地址总线使用； 作一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；4） P3口功能欢迎下载精品学习资源除了作为 I/O口使用外 <其内部有上拉电阻），仍有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置；当作为输入时，上拉电阻将其电位拉高，如输入为低电平就可供应电流源，所以假如P0口作为输入时，或处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻才能有效；5） ALE/PROG地址锁存掌握信号在系统扩展时， ALE用于掌握把 P0口的输出低 8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离；PROG为编程脉冲的输入端，在 AT89C51单片机内部有一个 4kB的程序储备器 <R OM）， ROM 的作用就是用来存放用户需要执行的程序；我们如何把编写好的程序存入这个 ROM 中的呢？实际上是通过编程脉冲输入采能写进去，而这个脉冲的输入端口就是 PROG；6） PSEN外部程序储备器读选通信号在读外部 ROM 时PSEN低电平有效，以实现外部 ROM 单元的读操作： 内部ROM 读取时， PSEN不动作；外部ROM 读取时，在每个机器周期会动作两次；外部RAM 读取时，两个 PSEN脉冲被跳过不会输出； 外接ROM 时，与 ROM 的OE脚相接；7） EA/VPP拜访程序储备器掌握信号接高电平常： CPU读取内部程序储备器 <ROM ）接低电平常： CPU读取外部程序储备器 <ROM）；8031单片机内部是没有 ROM的，因此在应用 8031单片机时，这个脚时始终接低电平的；8）RST复位信号当输入的信号连续 2个机器周期以上高电平常即为有效，用以完成单片机的复位欢迎下载精品学习资源初始化操作，当复位后程序计数器 PC=0000H，即复位后将从程序储备器的 0000 H单元读取第一条指令码；9） XTAL1 和XTAL2外接晶振引脚；当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号；10） VCC电源+5V 输入11）GND接地6.3 主要电路设计AT89C51是片内有 ROM/EPROM 的单片机，因此，这种芯片构成的系统简洁、牢靠；本设计利用单片机芯片构成应用系统时，主要是将单片机街上时钟电路和复位电路；其应用特点：有可供用户使用的大量 I/O线内部储备器容量有限应用系统开发具有特殊性6.3.1 时钟电路AT89C51虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必需外部附加电路；AT89C51单片机的时钟产生方法有两种：内部时钟方式和外部时钟方式；本设计采纳最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路；震荡晶体可在 1.2MHZ 到12MHZ 之间挑选；电容值无严格要求，单电容取值对振荡频率输出的稳固性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1 、CX2 可在20pF到100pF之间取值，但在 60pF到70pF时振荡器有较高的频率稳固性；所以本设计中，震荡晶体频率挑选 12MHZ ，电容挑选 20pF；在设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以削减寄生欢迎下载精品学习资源电容，更好的保证振荡器稳固和牢靠工作；6.3.2 复位电路AT89C51的复位是由外部的复位电路来实现的；复位引脚 RST通过一个施密特触发器来抑制噪声；在每个机器周期的 S5P2，施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号；复位电路通常采纳上电自动复位和按钮复位两种方式；最简洁的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来 实现的；只要 VCC的上升时间不超过 1ms，就可以实现自动上电复位；时钟频率采纳 12MHZ 时C取10F，R取1k；本设计就是用上电复位；复位时， ALE和PSEN成输入状态，片内 RAM 不受复位影响；复位后， PC指向0 000H，单片机从起始地址 0000H开头执行程序；所以单片机运行出错或进入死循环，可按复位键重新启动；在次单片机中，没有完全使用这些默认值，而是通过在程序中对单片机进行初始化；复位电路采纳的是简洁的上电复位电路，此电路要求要保证在RESET引脚上供应 10毫秒以上稳固的高电压；这种上电复位利用电容器充电来实现；当加电时，电容 C充电，电路有电路流过，构成回路，在电阻R上产生压降， RESET引脚为高电平；当电容 C布满电后，电路相当于断开， RESET的电位与地相同，复位终止；复位时间与充电的时间有关，充电时间越长复位时间越长，增大电容或增大电阻都可以增加复位时间；6.3.3 功率放大电路LM386 是音频功率放大器；输入端以位置参考，同时输出端以位置参考，被自动偏置到电源电压的一半，在 5V 电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM 386特殊适用于电池供电的场合；本试验采纳LM386 的封装形式 8引线双列直插式；6.4 软件设计6.4.1 音乐符设计欢迎下载精品学习资源第一建立音乐，把音乐的音符找出；建立各个音符的定经常数T 值表，编写程序时我们把 T 值表按次序建立在“ TABLE”栏；每个发音符使用一个字节，字节 的位<简谱码）代表音符的节拍；假如1 拍为 0.4 秒， 4 分之一秒就是 0.4 秒；只要设定延时时间就求得节拍的时间；假设4 分之一为 1DELAY，就一拍应为 4DELAY，依次类推；所以只要求出4 分之一的 DELAY时间；其余的节拍就是它的倍数； 4 分之一拍的延时在此我们设为 125ms，节拍码如表：表 1 音符对应的简谱码、频率、定经常数音符简谱码频率<Hz）定经常数 <T）低低低中中中中中中中高高高高高不发音表 节拍码及节拍数节拍码节拍数拍 拍拍拍又拍又拍拍又拍拍欢迎下载精品学习资源又拍6.4.2 程序设计：本系统采纳 MCS-51汇编语言编程；软件程序由主程序、定时器TO中断服务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 >判定是否有键按下，有键按下时，依据按下键的次数，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，以达到发声目的；主程序流程图如图 3所示；6.4.3 程序流程图如下图 3所示：欢迎下载精品学习资源<1）主程序开头初始化变量初始化定时器N等待按键，是否有按键欢迎下载精品学习资源Y欢迎下载精品学习资源演奏乐曲- 12 - / 19欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源6.4.4 仿真界面图仿真界面图如下图 4：图3 程序流程图欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源6.4.5 编程如下：MAIN ：图4 仿真界面欢迎下载精品学习资源ORG00H；主程序的起始地址JMPSTART；跳至主程序ORG0BH；TIMER0 中断起始地址LJMPTIM0；跳至 TIMER0 中断子程序START： MOVTMOD ， #00000001B；设TIMER0 在MODE1 MOVIE， #10000010B；中断使能 JBP3.4， $；第一次按 T0 ？CALLDELAY1；排除抖动JNBP3.4， $；T0 放开？MOV31H ， #00；按 T0 计数指针初始值为00H START0 ：欢迎下载精品学习资源MOV30H ， #LOW SONG；取简谱码指针 <第1首）NEXT ：MOVA ， 30HMOVDPTR ， # TABLEMOVCA ， A+DPTR；至相关页取码MOVR2， A；低 4位为音符的节拍JZEND0；检查简谱码是否已终止<有无 00？）ANLA ， #0FH；取节拍 <低4位）MOVR5， A；存入 R5节拍的时间MOVA ， R2SWAPAANLA ， #0FH；取音频值 高4位>JNZSING；是否为 0，是 0就不发音CLRTR0JMPD1SING ： DECA；因 0不列入MOV22H ，A；存入 <22H ）RLA；乘 2MOVDPTR ， #TABLEMOVCA ， A+DPTR；至TABLE 取码，取 T的值MOVTH0 ，A；取到的高位字节才存入TH0 MOV21H ，A；取到的高位字节存入<21H）MOVA ， 22H；在载入取到的音符码RLA；乘 2INCA；加 1MOVCA ， A+DPTR；至 TABLE 取相对的低位字节计数值MOVTL0 ，A；取到的低位字节存入TL0MOV20H ，A；取到的低位字节存入<21H）SETBTR0；启动 TIMER0D1 ：CALLDELAYINC30H；取简谱码指针加1JMPNEXTEND0 ：CLRTR0；停止计数器MOVA ， 31H；载入计数器指针XRLA ， #00H；是否按第 1次JNZEND1 ；不是就跳至END1JBP3.4， $；按第 2次？CALLDELAY1 ；排除抖动JNBP3.4， $；放开否？欢迎下载精品学习资源INC31H ；计次地址 <31H）加 1MOV30H ， #LOW SONG1；第 2首歌指针JMPNEXTEND1 ：MOVA ， 31H；载入计数器指针XRLA ， #01H；是否按第 2次JNZEND2 ；不是就跳至 END2JBP3.4， $；按第 3次？CALLDELAY1 ；排除抖动JNBP3.4， $；放开否？INC31H ；计次地址 <31H）加 1MOV30H ， #LOW SONG2；第 3首歌指针JMPNEXTEND2 ：MOVA ， 31H；载入计数器指针XRLA ， #02H；是否按第 3次JNZEND3 ；不是就跳至 END3JBP3.4， $；按第 4次？CALLDELAY1 ；排除抖动JNBP3.4， $；放开否？INC31H ；计次地址 <31H）加 1MOV30H ， #LOW SONG3；第 4首歌指针JMPNEXTEND3 ：MOVA ， 31H；载入计数器指针XRLA ， #03H；是否按第 4次JNZEND4 ；不是就跳至 END4JBP3.4， $；按第 5次？CALLDELAY1 ；排除抖动JNBP3.4， $；放开否？INC31H ；计次地址 <31H）加 1MOV30H ， #LOWSONG4；第 5首歌指针JMPNEXTEND4 ：MOVA ， 31H；载入计数器指针XRLA ， #04H；是否按第 5次JNZEND5 ；不是就跳至 END5JBP3.4， $；按第 6次？CALLDELAY1 ；排除抖动JNBP3.4， $；放开否？INC31H ；计次地址 <31H）加 1MOV30H ， #LOWSONG5；第 6首歌指针JMPNEXTEND5 ：欢迎下载精品学习资源JMPSTART；回到第1次位置TIM0 ： PUSHACC；将A 的值暂存于堆栈PUSHPSW；将PSW的值暂存于堆栈SETBRS0；设工作寄存器库1， RS0=1， RS1=0CLRRS1MOVTL0 ，20H；重设计数值MOVTH0 ，21HCPLP1.0POPPSW；至堆栈取回PSW的值POPACC；至堆栈取回A 的值RETIDELAY ：MOV R7 ， #02D2 ：MOVR4， #125D3 ：MOVR3， #248；将P1.0位反相；返回主程序；延时 125毫秒DJNZR3， $ DJNZR4， D3 DJNZR7， D2DJNZR5， DELAY；打算节拍RETDJNZR3， $DJNZ RET ORGR4， D4300HTABLE ：DW64260， 64400， 64524， 64580DW64684， 64777， 64820， 64898DW64968， 65030， 65058， 65110DW65157， 65178， 65217DELAY1 ： MOVR4， #20 D4 ：MOVR3， #248；定经常数 T值表；音符节拍码数据表SONG：；生日欢乐；1DB82H ， 01H ，81H ，94H ， 84HDB0B4H ， 0A4H ，04HDB82H ， 01H ，81H ，94H ， 84HDB0C4H ， 0B4H ，04H欢迎下载精品学习资源；2DB82H ， 01H ，81H ，0F4H ， 0D4HDB0B4H ， 0A4H ，94HDB0E2H ， 01H ， 0E1H ， 0D4H ， 0B4HDB0C4H ， 0B4H ，04HDB00HSONG1 ：；两只老虎；1DB44H ， 54H ，64H ，44HDB44H ， 54H ，64H ，44HDB64H ， 74H ，88HDB64H ， 74H ，88H；2DB82H ， 92H ，82H ，72H ， 64H， 44HDB82H ， 92H ，82H ，72H ， 64H， 44HDB44H ， 84H ，48HDB44H ， 14H ，48HDB00HSONG2 ：；三只小猫； 1DB62H ， 82H ，82H ， 62H， 98HDB92H ， 0B2H ， 0B2H ， 82H ， 98HDB62H ， 82H ，82H ， 52H， 68HDB92H ， 0B2H ， 0B2H ， 82H ， 98H； 2DB62H ， 82H ，82H ， 62H， 92H ， 92H ， 94HDB92H ， 0B2H ， 0B2H ， 92H ， 84H ， 94HDBDB0B8H ， 0B4H ，04H00HSONG3 ：；哈巴狗；1DB42H ， 42H ，42H ，52H ， 64H， 04HDB62H ， 62H ，62H ，72H ， 84H， 04HDB92H ， 92H ，82H ，72H ， 64H， 04HDB82H ， 82H ，52H ，62H ， 44H， 04H；2DB42H ， 42H ，42H ，52H ， 64H， 04HDB62H ， 62H ，62H ，72H ， 84H， 04HDB92H ， 92H ，82H ，72H ， 64H， 04HDB82H ， 82H ，52H ，62H ， 44H， 04HDB00HSONG4 ：；不倒翁；1欢迎下载精品学习资源DB84H ， 94H ，88HDB64H ， 54H ，68HDB84H ， 64H ，54H ，44HDB62H ， 82H ，42H ，62H ， 58H；2DB84H ， 94H ，88HDB64H ， 54H ，68HDB84H ， 64H ，54H ，44HDB52H ， 42H ，52H ，62H ， 48HDB00HSONG5 ：；妹妹背着洋娃娃；1DB84H ， 02H ，82H ，64H ， 54HDB64H ， 54H ，48HDB64H ， 02H ，52H ，44H ， 24HDB14H ， 24H ，18H；2DB24H ， 02H ，22H ，42H ， 24HDB44H ， 54H ，68HDB54H ， 02H ，52H ，84H ， 84HDB54H ， 64H ，48HDB00HEND七、设计小结：通过3个星期的实习，我懂得了许多；学会了常用的单片机掌握音乐门铃的用法；将所学到的理论学问应用于实际，使所学的学问得到进一步巩固，使这些学问得到提高，初步培育了单片机设计的独立设计，为今后的工作打下良好基础，树立正确的设计思路；在这次设计过程中遇到许多问题，通过老师的指导和帮忙，我们克服了这些困难解决了问题，提高明白决问题的才能；在这次设计中，我们要学会亲自去尝试，不要可怕失败；这次实习，使我们有了团队合作，培育了我们的团队合作精神；通过团队相互争论，许多问题都迎刃而解了；通过团队合作，使我们熟悉到：一个人的才能是有限的，只有相互合作，相互学习才能把事情做得更好；最终，这次实习是我熟悉到：我们现在的学问仍是薄弱，基础仍不够扎实；今后我们要更加努力学习专业学问，只有扎扎实实打好基础，才能在社会的竞争中处于不败之地；今后我们要努力改正自己的不足，发扬自己的优点；参考文献：【1】 李珍. 单片机原理与应用技术M . 北京：清华高校出版社， 2003年.【2】孙函芳. MCS-51/96单片机原理及应用 M. 北京： 北京航空航天高校出版社 , 1994年.欢迎下载精品学习资源【3】 刘进峰 . 电子制作实训 M . 湖北：中国劳动社会保证出版社2006年【4】张靖武. 单片机原理、应用与 PROTEUS仿真M . 北京：电子工业出版社，2007年.【5】陈明莹 .8051单片机课程设计实训教材M. 北京： 清华高校出版社 , 2003年.【6】王昊等 . 通用电子元器件的选用与检测 M . 北京：电子工业出版社 ,1996.【7】张毅刚等 . 单片机原理与应用设计 M . 北京：电子工业出版社 ,2005.欢迎下载