基于單片機控制音樂門鈴開題報告

1.1題目背景：

隨著時代的前進和發(fā)展，控制智能化、儀器小型化、功耗微小化得到廣泛關注。在這些領域中，單片機起到了舉足輕重的作用，這就把單片機的應用提升到重要的地位，單片機應用系統(tǒng)設計就成為新的技術熱點。

音樂門鈴就是基于單片機來控制的，悅耳動聽的電子門鈴為家庭生活帶來歡快的氣息，來訪的客人只需用手指輕觸門外的按鈕按鍵，蜂鳴器就可發(fā)出連續(xù)“嘟”音或叮咚的音樂門鈴聲。為了讓等待在門口的來客感受到音樂和享有愉悅的心情，減少等待的煩躁，實現(xiàn)有播放音樂功能的電子門鈴，并且通過對來訪者提供一些LCD文字，使它也能給來訪者一個較好的感覺。

1.2研究意義：

近幾年，隨著市場上智能化樓宇的不斷升溫，門鈴系統(tǒng)已作為智能化辦公室和智能化住宅小區(qū)的一個重要組成部分，被各商家和用戶所接受。人們已開始習慣用門鈴系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵鑰匙去管理各通道門，這使門鈴系統(tǒng)得到了飛躍性的發(fā)展。隨著單片機技術的飛速發(fā)展，通過單片機實現(xiàn)人們對物質生活的滿足，這將會日益成為今后的一個重要發(fā)展的方向。

1.3國內外相關研究情況：

現(xiàn)代的電子式門鈴多種多樣，國內外總體可分為兩大模塊，娛樂性門鈴和報警門鈴。娛樂性門鈴顧名思義就是供人娛樂，讓來訪者在等待主人開門的時候不會無聊。比如可視門鈴，音樂門鈴，音樂門鈴身高器，腳踏式門鈴，鳴響時間可變的兩種聲音電子門鈴；報警門鈴則是防盜報警用的門鈴，其特征就是如果盜竊者推門或推門而入是接通門鈴發(fā)出鈴聲向主人報警。例如防盜報警多用門鈴，四功能電子門鈴報警器等。

2.1本課題研究的主要內容：

本系統(tǒng)主要有LCD顯示提示，響鈴和外機按鍵等功能，要求完成完整的軟硬件電路設計方案與實現(xiàn)方法。主要功能是當主人在家時，將開關打在“IN”，來訪者來時按鈴，LCD顯示：“Please wait for a moment!”并且音樂響起；當主人不在家時，將開關打在“OUT”，來訪者來時按鈴，LCD顯示：“Please visit me later!”此時不響音樂。系統(tǒng)帶有選擇按鍵控制功能，對主人是否在家提供主觀上的選擇，當主人在家，但不愿意別人的打擾，這時也可以將選擇按鍵控制為“OUT”，這樣不僅具有控制方便簡單和靈活性大的特點，而且提高了人性化的特點；還可以通過按下按鈕開關，聽到流行音樂旋律的電子音樂，按下開關的次數(shù)不同，切換3中種不同的歌曲，并顯示“HELLO，WELCOME TO MY NEW HOME！”字樣。

2.2本課題硬件設計框圖見圖1：

圖1硬件設計框圖

該設計所用主要芯片是AT89C51，現(xiàn)對各組成部分的情況介紹如下：中央處理器，內部數(shù)據(jù)存儲器，內部程序存儲器，定時器，串行口，中斷控制系統(tǒng)，以及時鐘復位電路等等。

    復位模塊是單片機的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，也需要按復位鍵以重新啟動。

    顯示模塊是利用LCD1602液晶顯示的物理特性，通過外加電壓對顯示區(qū)域進行控制，可以顯示英文字符。

    音頻發(fā)生模塊采用的方法就是通過單片機的定時器定時中斷，將單片機上對應蜂鳴器的 I/O口來回取反，或者說來回清零，置位，從而讓蜂鳴器發(fā)出聲音，再通過改變頻率控制音調，使蜂鳴器可以發(fā)出悅耳的音樂，再加一個喇叭來實現(xiàn)揚聲。

    按鍵模塊設計了4個按鍵，主人按鍵有三個：按下K1(IN)鍵，門鈴開始工作，屏幕顯示歡迎光臨；按下K2(OUT)鍵，門鈴不工作，只有屏幕顯示主人不在家。K3（復位）：重新啟動門鈴，讓門鈴恢復到最開始的狀態(tài)。第四個按鍵K4（拜訪者按鍵）：會產生高低電平使蜂鳴器發(fā)出悅耳的音樂。

    電源模塊：本設計采用的電壓是2.2V-5.5V，可以用4節(jié)1.5V的干電池作為電源。

2.3本課題軟件部分設計見圖2：

 圖2軟件部分設計框圖

系統(tǒng)應用程序主要用來完成系統(tǒng)的初始化、按鍵掃描和LCD顯示等工作。先對程序進行初始化，掃描按鍵，若K3按下，則跳轉到掃描按鍵；反之則掃描K1鍵，K1按下，則LCD顯示“Please wait for a moment!”，再掃描K4按鍵，若K4按下，開始響鈴，響鈴結束后再次掃描按鍵K4，若K4按下，則切換音樂，反之則回到掃描按鍵。若K1開始沒有按下則LCD顯示“Please visit me later!”不響音樂。

響鈴的原理：音樂的延遲程序控制高低電平的持續(xù)時間，從而影響其發(fā)出的頻率，所以就產生的音樂。一段音樂需要兩個元素，即音符和節(jié)拍。音符的發(fā)音主要靠不同的音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（頻率的倒數(shù)），然后將此周期除以2，即為半周期的時間，利用定時器計時這個半周期的時間，每當計時到了就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復計時此半周期時間，再對I/O反相，就可在I/O腳上產生優(yōu)美的樂曲。

3.1本課題研究的重點：

了解單片機AT89C51的工作原理和主要功能，蜂鳴器的響音控制原理，LCD的顯示原理，然后獨立設計電路硬件系統(tǒng)并仿真。  

3.2本課題研究的難點：

    ⑴   軟件中切換音樂的程序編寫，需要查詢更多的資料來解決。

    ⑵   軟件的使用不熟練會影響設計的進度。如C語言，protel99等。

    ⑶   硬件焊接的技術問題。

4設計的進度計劃：

第一學期：16-18周：搜集資料完成開題報告，準備開題答辯；

第二學期：1-3周：設計硬件原理圖；

4-5周：繪制PCB板，進行元件焊接和電路板調試:

6-10周：編寫軟件程序；

11-14周：軟硬件聯(lián)調；

15-16周：撰寫畢業(yè)論文，準備答辯。

5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）

指導教師：         年   月   日

6 所在系審查意見：

                                   系主管領導：       年   月   日