基于單片機(jī)控制音樂門鈴開題報(bào)告

1.1題目背景：

隨著時(shí)代的前進(jìn)和發(fā)展，控制智能化、儀器小型化、功耗微小化得到廣泛關(guān)注。在這些領(lǐng)域中，單片機(jī)起到了舉足輕重的作用，這就把單片機(jī)的應(yīng)用提升到重要的地位，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)就成為新的技術(shù)熱點(diǎn)。

音樂門鈴就是基于單片機(jī)來控制的，悅耳動(dòng)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(shí)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(gè)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(gè)重要組成部分，被各商家和用戶所接受。人們已開始習(xí)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(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)人們對物質(zhì)生活的滿足，這將會(huì)日益成為今后的一個(gè)重要發(fā)展的方向。

1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況：

現(xiàn)代的電子式門鈴多種多樣，國內(nèi)外總體可分為兩大模塊，娛樂性門鈴和報(bào)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(shí)候不會(huì)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(shí)間可變的兩種聲音電子門鈴；報(bào)警門鈴則是防盜報(bào)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(bào)警。例如防盜報(bào)警多用門鈴，四功能電子門鈴報(bào)警器等。

2.1本課題研究的主要內(nèi)容：

本系統(tǒng)主要有LCD顯示提示，響鈴和外機(jī)按鍵等功能，要求完成完整的軟硬件電路設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)方法。主要功能是當(dāng)主人在家時(shí)，將開關(guān)打在“IN”，來訪者來時(shí)按鈴，LCD顯示：“Please wait for a moment!”并且音樂響起；當(dāng)主人不在家時(shí)，將開關(guān)打在“OUT”，來訪者來時(shí)按鈴，LCD顯示：“Please visit me later!”此時(shí)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(dāng)主人在家，但不愿意別人的打擾，這時(shí)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(diǎn)，而且提高了人性化的特點(diǎn)；還可以通過按下按鈕開關(guān)，聽到流行音樂旋律的電子音樂，按下開關(guān)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(shè)計(jì)框圖見圖1：

圖1硬件設(shè)計(jì)框圖

該設(shè)計(jì)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(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，定時(shí)器，串行口，中斷控制系統(tǒng)，以及時(shí)鐘復(fù)位電路等等。

    復(fù)位模塊是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。

    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(jìn)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(jī)的定時(shí)器定時(shí)中斷，將單片機(jī)上對應(yīng)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(diào)，使蜂鳴器可以發(fā)出悅耳的音樂，再加一個(gè)喇叭來實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲。

    按鍵模塊設(shè)計(jì)了4個(gè)按鍵，主人按鍵有三個(gè)：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(fù)位）：重新啟動(dòng)門鈴，讓門鈴恢復(fù)到最開始的狀態(tài)。第四個(gè)按鍵K4（拜訪者按鍵）：會(huì)產(chǎn)生高低電平使蜂鳴器發(fā)出悅耳的音樂。

    電源模塊：本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)見圖2：

 圖2軟件部分設(shè)計(jì)框圖

系統(tǒng)應(yīng)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(jìn)行初始化，掃描按鍵，若K3按下，則跳轉(zhuǎn)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(jié)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(shí)間，從而影響其發(fā)出的頻率，所以就產(chǎn)生的音樂。一段音樂需要兩個(gè)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(shí)間，利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)半周期的時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到了就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間，再對I/O反相，就可在I/O腳上產(chǎn)生優(yōu)美的樂曲。

3.1本課題研究的重點(diǎn)：

了解單片機(jī)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(dú)立設(shè)計(jì)電路硬件系統(tǒng)并仿真。  

3.2本課題研究的難點(diǎn)：

    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(huì)影響設(shè)計(jì)的進(jìn)度。如C語言，protel99等。

    ⑶   硬件焊接的技術(shù)問題。

4設(shè)計(jì)的進(jìn)度計(jì)劃：

第一學(xué)期：16-18周：搜集資料完成開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題答辯；

第二學(xué)期：1-3周：設(shè)計(jì)硬件原理圖；

4-5周：繪制PCB板，進(jìn)行元件焊接和電路板調(diào)試:

6-10周：編寫軟件程序；

11-14周：軟硬件聯(lián)調(diào)；

15-16周：撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯。

5 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）

指導(dǎo)教師：         年   月   日

6 所在系審查意見：

                                   系主管領(lǐng)導(dǎo)：       年   月   日