单片机的门铃设计 -毕业论文.docx

单片机的门铃设计 摘 要随着微电子技术、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，人们对居住环境的安全、方便提出了越来越高的要求，尤其是在智能化住宅中，人们迫切需要一种不仅安全可靠、使用方便等优点于一体的智能门铃产品，因此无线遥控音乐门铃系统的设计成为本课题研究的目标。 本文介绍了一种新型无线遥控音乐门铃,它采用具有编码功能的超再生无线模块，结合单片机利用中断产生的方波,成为一种声音动听、门铃按钮与声源之间免去连线、安装方便的新型遥控高音质门铃.这种门铃具有功耗低,电路简单可靠,抗干扰能力强,遥控距离远,电路体积小等优点,其接收电路连同主控机喇叭等于一体，可以随意放置在室内有220V交流电源的地方,本设计还可以用电池供电，更加方便！还可变换门铃各种音乐，使声音悦耳动听，满足不同人的生活需要，具有广阔的发展前景。关键词：无线遥控；音乐门铃；单片机AbstractWith the rapid development of microelectronic technology, wireless technology and the network technology and the improvement of people's living standard, put forward higher request people to safety, convenient living environment,especially in theintel ligent residential, people urgently need a not only safe and reliable, easy to useand other advantages of intelligent doorbell the product, so the design of wireless remote control music doorbell system has become the aim of the project. This paper introduces a new type of wireless remote control music doorbell, it adoptssuper regeneration wireless module with encoding function, combined .With SCMinterrupt generation Fang Bo, become a sound, the doorbell button and the sound source from the new remote connection, convenient installation and high quality door bell. This bell has the advantages of low power consumption, simple and reliable circuit, strong anti-interference ability, long distance remote control, has the advantages of small volume, the circuit, receiving circuit and the main controlmachine horn is equal to one, can be placed on a 220V AC power supply in indoorplaces, this design can also be powered by batteries, more convenient! Can alsotransform the doorbell music, make a pleasant voice, to meet different needs of life,with broad prospects for development.Key Words:   Wireless remote control doorbell music chip目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题的目的和意义11.1.1 课题的目的11.1.2 课题的意义11.2 课题背景1第2章 单片机的基本性质及特征22.1 单片机的基本性质22.2 单片机的应用3第3章 单片机的结构及功能33.1 单片机的结构3 3.2 单片机的功能5第4章 学习教程及焊接主要技术问题4 4.1 学习教程4 4.2 主要焊接技术问题4第5章 电路设计5 5.1 系统总体框图5 5.2 电源电路设计图5 5.3 发射电路设计6 5.4 接收电路设计8致 谢10参考文献11不要删除行尾的分节符，此行不会被打印第 III 页第1章 绪论1.1 课题的目的和意义1.1.1 课题的目的 本课题的目的由于电子音乐门铃具有铃声悦耳动听，价格低廉、耗电少等优点，在现代家具中的应用越来越流行。有了电子音乐门铃，在有客人在拜访时，听到的将不再是单调的提示等候音，而是不同凡响的流行音乐旋律、特效音等个性化的电子声乐。通过电子声乐为人类造福，让现代人享受到现代化的服务，从而提高国民整体素质，促进现代化建设。1.1.2 课题的意义 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，使用方便，极大地方便了大家的生活。如果在豪门大院或经常听不到门铃声的房主，有时总会不能及时接待来客，很是尴尬。传统的门铃布置采用导线将门铃的各个设备连接到一起，随着技术的发展，无线技术得到广泛的应用，这就出现了无线门铃！简便、灵活的无线安装设计，免去安装时的麻烦及支出，不影响装修美观。空旷地带遥控距离长达100米，超长的能达3000米，能满意各式住宅及高层楼宇需求。实际遥控距离视使用环境因素而变化。而且无线遥控音乐门铃能发出各种不同的优美音乐，用户可以通过程序选择喜欢的音乐。1.2 课题背景 在现代电子产品中，“叮咚”门铃以它成本低，方便快捷等优点占据了很大的市场空间。本课程设计是基于单片机的“叮咚”门铃，通过单片机控制输出频率，由音频功率放大器LM386放大给扬声器，使之发出叮咚声。虽然功能简单，但是由于其操作简单得到了广泛的应用。本文通过研究学习郭天祥的新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略制作出无线遥控音乐门铃。第2章 单片机的基本性质及特征 2.1 单片机的基本性质 51单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展。很多公司都有51系列的兼容机型推出，很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称自编程能力。2.2 单片机的应用 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。小到电话，玩具，手机，各类刷卡机，电脑键盘，彩电，冰箱，空调，电磁炉，大到汽车，工业自动控制，机器人，导弹导航装置，甚至是美国的火星车，这些设备里面都含有一个或者多个单片机 。单片机的数量不仅远超过PC机，甚至比人类的数量还要多。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一大批软硬件工程师。第3章 单片机的结构及功能3.1 单片机的结构一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储-内存）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片机。单片机是一种控制芯片，一个微型的计算机，而加上晶振，存储器，地址锁存器，逻辑门，七段译码器（显示器），按钮（类似键盘），扩展芯片，接口等那是单片机系统。3.2 单片机的功能·8位CPU·4kbytes程序存储器(ROM) (52为8K)·128bytes的数据存储器(RAM) （52有256bytes的RAM）·32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令·21个专用寄存器·2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级（52有6个）·一个全双工串行通信口·外部数据存储器寻址空间为64kB·单一+5V电源供电CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最佳振荡频率为6M12M。第4章 学习教程及焊接主要技术问题4.1 学习教程 知识上，其实不需要多少东西，会简单的C语言，知道51单片机的基本结构就可以了。一般的大学毕业生都可以了，自学过这2门课程的高中生也够条件。设备上，一般是建议购买一个仿真器，例如，的“双功能下载线”就具有良好的稳定性和较快的下载速度，上位机可扩展，可以下载更多的单片机及嵌入式芯片。通过实验，这样才可以进行实际的，全面的学习。日后在工作上，仿真器也大有用处。还有，一般光有仿真器是不行，还得有一个实际的电路，即学习板，如图，即为，单片机最小系统。学习板以强大的接口为主，单片机的学习分两方面，一方面是单片机的原理及内部结构，另一方面是单片机的接口技术。这些都是需要平时多积累，多动手，多思考，这样才能学好单片机技术。4.2 主要焊接技术问题1）元器件的装插焊接应遵循先小后大，先轻后重，先低后高，先里后外的原则，这样有利于装配顺利进行。 2）在瓷介电容、电解电容及三极管等元件立式安装时，引线不能太长，否则降低元器件的稳定性；但也不能过短，以免焊接时因过热损坏元器件。一般要求距离电路板面2mm，并且要注意电解电容的正负极性，不能插错。 3）集成电路的焊接，在焊接时，首先要弄清引线脚的排列顺序，并与线路板上的焊盘引脚对准，核对无误后，先固定IC，然后再重复检查，确认后再焊接其余脚位。由于IC引线脚较密，焊接完后要检查有无虚焊，连焊等现象，确保焊接质量。第5章 电路设计5.1 系统总体框图本设计采用STC89C51单片机作为主控制器，外部加上三极管驱动放音设备，超再生无线模块实现无线的链接。系统总体框图如下：图1 系统总体框图遥控器采用PT2262编码芯片对信号编码，由超再生无线模块发射信号。遥控器硬件结构图如下： 图2 遥控器硬件结构图5.2 电源电路设计 家用电压为220V，而本设计采用的电压是5V，如果不用电池的情况下，使用家用电的情况下，考虑采用典型的变压器降压，全波整流，电容滤波及集成电路稳压的思路进行设计。由于单片机及后续的无线接收电路等都用5 V作为工作电源，所以在经整流和滤波电路后再用三端集成稳压电路进行稳压，为后续电路提供稳定可靠的5 V直流电源，三端稳压集成电路采用LM7805。具体电路图如图3。 图3 电源供电电路图5.3 发射电路设计 由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠性考虑，发射的控制信号采用编码的方式进行传送，而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响，所以无线信号的编码由SC2262集成电路完成，该电路具有8位地址信号和4位数据信号，不同的地址与数据的组合，可以编制上万种编码，完全可以满足同一区域内互不影响地工作。发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从输出端Dout输出，通过红外发射管发射出去。 Dout输出的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1、OSC2外接的电阻决定载频频率，一般电阻可在430k820k之间选择即可。 SC2262-IR是2262系列用于红外遥控的专用芯片，它是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编码电路，SC2262-IR最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空，接高电平，接低电平)，任意组合可提供531441地址码，SC2262-IR最多可有6位(D0-D5)数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于遥控发射电路。 编码芯片SC2262-IR发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，当有按键按下时，SC2262-IR得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号。SC2262-IR的管脚图如图1所示，管脚说明如表1所示，性能参数如表2所示。 SC2262-IR特点：CMOS工艺制造，低功耗，外部元器件少，RC振荡电阻，工作电压范围宽：2.615v ，数据最多可达6位，地址码最多可达531441种。应用范围：车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其他电器遥控。图4 管脚图表1 管脚说明SC2262的电源端与发射模块的电源端受制于热释电模块，一旦发现异常就会开启SC2262芯片与发射模块的电源，一但SC2262芯片工作则会把已经固定的编码信号通过发射电路发送出去。其原理图如图5所示 5.4 接收电路设计接收电路的无线接收与解调部分采用的是现成的高频接收模块，可以简化设计工作，而且可靠性较好,接收模块采用的是超再生接收，具体的解调过程为：当发射器发送1时，相应的发射高频电路工作，接收部分就会相应地收到一个315 M的高频信号，使模块输出为1，当发射部分发送的是0时，发射高频部分停止工作，接收部分就输出为0，这样就实现了无线信号的传输。 经高频接收且解调出来的信号是编码集成电路SC2262编码后的串行信号，必须经相应的解码电路解码才能还原出控制信号数据。SC2272就担任了这个解码任务。SC2262和SC2272是一对专用的编、解码集成电路，当接收部分SC2272的8位地址数据与发射部分的8位地址数据相同时，就会在SC2272的17脚输出一个高电平，表示解码成功，同时在4位数据位上输出相应的数据信号，后续的输出控制电路就根据解码输出的数据位。 SC2272的暂存功能是指当发射信号消失时，SC2272的对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指，当发射信号消失时，SC2272的数据输出端仍保持原来的状态。直到下次接收到新的信号输入。为了能正确解调出调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入SC2272的信号幅度足够大。SC2272各输出端通过各种接口即可控制相应的负载。电路图如图6所示。 图6 数据解码与接收电路 致 谢本文是在薛泽利老师的带领和悉心指导下，使得这次的实验顺利完成。在课题的选择、进展及论文的撰写上无不倾注着薛泽利的心血。薛泽利渊博的知识、严谨的治学态度、诲人不倦的精神、平易近人的人生态度，将使我终生受益。老师在实验中的帮助与指导，使我对国内数字电子技术有了一定的认识，在操作中也增加了自己的动手能力，理论与实际结合起来，更好的处理工作中的事务。在此衷心地感谢薛泽利悉心的指导。参考文献1 数字电子技术基础简明教程 余孟尝2 新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略 郭天祥第 11 页