基于mcu的智能音乐门铃设计

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1、4862004年全国第五届嵌入式系统学术交流套论文集基于MCU的智能音乐门铃设计陈存辉张新字胡骁哈尔滨工业太学电子与通信工程系，哈尔滨，150001摘要本文分析了家用门铃的主要功能和一般特点，在此基础上提出了由单片机系统(MCu)实现的智能化音乐门铃设计方案，阐述了该方案的硬件组成和软件编程。通过软件仿真和硬件制作调试表明这种门铃方便实用且工作稳定可靠，能够灵活地实现多种功能，是时当前普遍使用的一般门铃的重大改进。关键词音乐门铃，单片机，红外发射接收时管，识剐门铃作为一种便利的家用电子设备已得到了广泛的应用。当前普遍使用的按钮式门铃多

2、由分立元件加专用Ic实现，当按钮被按下时，其内部的多谐振荡电路被触发，控制扬声器发出类似“嘀哒”的响声。这种门铃的缺点是响声单涌，自动化程度低，易发生工作不稳定的情况。我们剥用集成化的单片机控制系统及传感器等设计的智能音乐门铃可奏出6首以上不同乐曲，能够自动识别访客并妻出音乐，乐曲可自动轮流切换，当门被打开时可自动停止演奏进人等待状态。1硬件系统构成在硬件设计中，我们尽量使用成形的模块化产品(如红外发射一接收对管和单片机系统)，并将其进行改造以适应该设计本身的需要。模块化的设计使得电路本身简捷、方便组装，有利于减少因硬件电路出现问题而

3、产生的系统故障，保证了系统的稳定运行。系统框图及电路原理图分别如图t和图2所示。圈1系统硬件框圈1．1中央控制器所采用的AT89C52是整个电路的核心控制部分，负责以下职能。●识别门铃按钮信号；当门铃按钮被按下后，单片机的P3．4口由高电平转为低电平，此时单片机转入相应的控制子程序，对“按钮被接下”这一时间作出反应，门铃播放乐曲。·识别开门信号：门被打开后，单片机的P0．0I：1由高电平转为低电平供单片机指令查询。●输出曲目信息：由P2口输出曲目序号并由LED显示。●存储六首乐曲的曲目：以数据表的形式存储乐谱。1．2红外识别模块由两对

4、红外发射一接收对管及电阻网络组成，实现如下功能。①识别访客：采用反射式对管实现。当有访客站在门前时，发射管发射的红外线经人体反射被接收管接收，迫使接收管输出低电平给单片机的P3．4口，单片机通过查询端口的方法检铡到该低电平信号，并调用子程序发出开门请求(奏乐)。为了提高识别灵敏度而采用LM324功率放大器来提高红外管发射功率，这样访客第六篇典型应用设计487805IKA圈2系统电路原理围无需站得很近就可以得到识别。考虑到可能有非访客经过，通过软件冗余方法，以识别一延迟一确认的运行步骤排除这种可能。②识别开门信号：对射式红外发射一接收对

5、管分别固定在门上和门框上，在门被打开的过程中两管对准接收管输出端电平由高变为低，单片机查询到该信号时即屏蔽P】0口，终止门铃发音，同时进入等待状态。1．3输出模块采用功率放大器LM386，该器件是常用的音频功率放大器，用于放大微弱音频信号，输出可直接驱动扬声器。1．4显示采用一个共阳数码管显示当前曲且信息．数码管由P2口直接驱动。1．5其余硬件部分电容的作用是去耦，减小噪声，滤除突变频率成分以使乐音柔美平滑。2软件系统的设计该系统软件基于MCS一51单片机汇编语言，以Medwin仿真软件作为开发平台。软件流程图如图3所示。系统的主干流

6、程比较简洁，仅显示了各种功能之同的顺序执行关系以及程序的大致走向。事实上，每个功能还分别交由不同的子程序实现，而每个子程序又有相对独立的算法及流程。2．1编程思想①模块化思想：为了便于测试并提高系统的执行效率，尽量减少主程序长度，将各个功能交由不同模块分别实现。②以软件实现硬件的原则：我们之所以用单片机完成这一系统，一大原因就是想要用一些通用器件实现某些特殊功能电路。以往音乐门铃电路基本上是基于专用音乐IC而设计的，通用性不高，电路过于具体，甚至用到一些特殊外围元件，而且功能不易拓展。而应用单片机软件编程很容易实现一些以往要硬件才能实

7、现的功能，且较件便于修改，可以通过修改软件的方法实现系统功能的改变或功能上的一定拓晨。而不必改变外部4882004年全国第五届嵌入式系统学术交流会论文集电路，既经济，又方便。2．2软件系统组成软件系统框图如图4所示，各模块功能说明如下所述。①访客识别响应模块：完成对访客的软件识别，并为调用曲目演奏模块作准备。其流程图如图5所示。②开门识别模块：以程序指令确认开门信号井中止发音。其流程图如图6所示。③曲目演奏模块：包含一个音符频率表和一个乐谱表。其中，音符频率表存储从“低音5”到“高音6”的乐音振动频率。乐谱表存储6支乐曲的乐谱。程序逗

8、行到该模块时t单片机采用查表方式分别调用乐谱表中的一个音符及其相应的振动频率，启动定时器，使P1．0输出该振动频率的渡形。主程序的循环定时保证了乐曲可持续演奏直到有开门信号。其流程图如图7所示。④显示模块：可视为～位计数