基于单片机的电子门铃设计说明

课程设计

2010——2011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)=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，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)代表音符的高低，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，则1拍应为4 DELAY，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

表２节拍码及节拍数

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，以达到发声目的。主程序流程图如图2所示。

图２

定时器TO

中断服务程序流程图如图3

所示。

图３仿真界面如下：

源程序：

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 001B

LJMP TIM1

MAIN: MOV TMOD,#10H

SETB ET1

SETB EA

MAIN1: MOV 60H,#00H NEXT: MOV A,60H

MOV DPTR,#SONG

MOVC A,A+DPTR

MOV R1,A

JZ STOP

ANL A,#0FH

MOV R6,A

MOV A,R1

SWAP A

ANL A,#0FH

JNZ SING

CLR TR1

AJMP DT

SING: DEC A

MOV 22H,A

RL A

MOV DPTR,#TABLE