基于單片機(jī)的電子音樂門鈴設(shè)計說明書

..基于單片機(jī)的電子音樂門鈴設(shè)計題目：電子音樂門鈴設(shè)計學(xué)院：專業(yè)：______時間：摘要近幾年來,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(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)實現(xiàn)人們對物質(zhì)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。本設(shè)計是介紹了由AT89C51單片機(jī)來構(gòu)成電子音樂門鈴系統(tǒng)的工作過程,本系統(tǒng)主要完成該電子門鈴不僅具有普通電子門鈴的功能,而且還具有一些擴(kuò)展功能。它的工作狀態(tài)能夠由用戶自行設(shè)定等常規(guī)功能,并給來訪者提供必要的語音和文字回應(yīng)信息,此外。這給人們生活提供了很大的便利關(guān)鍵詞：電子門鈴目錄一、設(shè)計目的二、設(shè)計任務(wù)三、設(shè)計要求四、設(shè)計步驟〔流程五、設(shè)計原理六、設(shè)計內(nèi)容6.1硬件設(shè)計6.2單片機(jī)引腳說明6.3主要電路設(shè)計時鐘電路復(fù)位電路功率放大電路6.4軟件設(shè)計音樂符設(shè)計程序設(shè)計程序流程圖仿真界面圖編程七、設(shè)計小結(jié)參考文獻(xiàn)一、設(shè)計目的：1、動手焊接單片機(jī)硬件電路板,增進(jìn)對單片機(jī)的感性認(rèn)識,加深對單片機(jī)理論方面的理解。2、了解單片機(jī)的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用。3、了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計和制作過程、方法及實現(xiàn)。二、設(shè)計任務(wù)：1、了解單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu),設(shè)計相關(guān)電路原理圖；2、根據(jù)原理圖焊接硬件電路。3、實現(xiàn)所要求的功能。三、設(shè)計要求：1、要求理解單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu)；2、根據(jù)給出的主要芯片,設(shè)計相關(guān)電路原理圖；3、焊接電路板,檢測并調(diào)試。四、設(shè)計步驟〔流程：1、根據(jù)電子音樂門鈴原理設(shè)計相關(guān)電路圖；2、焊接電路板；3、編寫程序、檢測并調(diào)試。五、設(shè)計原理：音樂是由音符組成,不同的音符是由相應(yīng)頻率的振動產(chǎn)生。產(chǎn)生不同的音頻需要有不同固定周期的脈沖信號。要產(chǎn)生音頻脈沖,只要算出某一音頻的周期T<1／f>,然后將此周期T除以2,即為半周期的時間。我們利用單片機(jī)的內(nèi)部定時器TO,使其工作在計數(shù)器模式MODEl下．初始化適當(dāng)?shù)挠嫈?shù)值THO及TLO以計時這個半周期時間。每當(dāng)計時時間到后就將輸出脈沖的P1.0口反相。然后重復(fù)計時此半周期時間,再對P1.0口反相,就可在單片機(jī)Pl.0引腳上得到此頻率的脈沖。P1.0引腳脈沖接LM386作音頻功放,然后輔出到揚(yáng)聲器,從而發(fā)出美妙的樂音。例如設(shè)單片機(jī)晶振為12MHz,每計數(shù)一次用時1μs。我們要產(chǎn)生f低音DO,其頻率為392Hz,周期T=1／392=2551μs,半周期時間為1276μs。因此計數(shù)器應(yīng)每計數(shù)1276次時將P1.0口反相,即計數(shù)初值應(yīng)設(shè)定為<THxTLx>=QUOTE一1276=64260,就可得到低音D0。P3.5口作為控制門鈴的按鈕,每按一次,產(chǎn)生的電子樂音就改變一次,按完6次,再重復(fù)循環(huán)。6首歌曲分別為《生日快樂》、《兩只老虎》、《三只小貓》、《哈巴狗》、《不倒翁》、《妹妹背著洋娃娃》。六、設(shè)計內(nèi)容：傳統(tǒng)的電子音樂門鈴?fù)ǔ２捎梅至⒃驅(qū)Ｓ玫囊魳稩C制作。本文介紹一個用AT89C51單片機(jī)設(shè)計的電子音樂門鈴,僅需AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)再加一片LM386做音頻小功放驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)聲?？腿藖碓L時,按一下按鈕,門鈴就會奏出優(yōu)美的電子音樂聲；再按一下,門鈴又會奏出下一首電子音樂聲音．共可以奏出六首不同旋律的歌曲。6、1硬件設(shè)計電子音樂門鈴設(shè)計系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心加上外圍電源時鐘電路、LM386功放電路及揚(yáng)聲器電路組成。ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)是一種低功耗且電壓性能高的8位單片機(jī),內(nèi)部除CPU外,還包括128字節(jié)RAM,4個8位并行I/O口,5個中斷優(yōu)先級,2層中斷嵌套,2個16位可編程計數(shù)器,片內(nèi)集成4k字節(jié)可改變程序FLASH,具有低功耗、速度快、程序擦寫方便等優(yōu)點(diǎn),完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計需要,系統(tǒng)通過P1.0連接功放電路從而驅(qū)動揚(yáng)聲器產(chǎn)生電子樂聲,P3.5口接門鈴按鍵。電子音樂門鈴的電路連接圖如下圖1所示：6.2單片機(jī)引腳說明AT89C51單片機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片,引腳分布可如下圖2所示：圖2AT89C51單片機(jī)引腳分布圖P0.0~P0.7P0口8位雙向線〔在引腳的32~39號端子；P1.0~P1.7P1口8位雙向線〔在引腳的1~8號端子；P2.0~P2.7P2口8位雙向線〔在引腳的21~28號端子；P3.0~P3.7P3口8位雙向線〔在引腳的10~17號端子。1P0口有三個功能：外部擴(kuò)展存儲器時,當(dāng)作數(shù)據(jù)總線〔如圖中的D0~D7為數(shù)據(jù)總線接口外部擴(kuò)展存儲器時,當(dāng)作地址總線〔如圖中的A0~A7為地址總線接口不擴(kuò)展時,可作一般的I/O口使用,但內(nèi)部無上拉電阻,作為輸入輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。2P1口功能P1口只作I/O口使用,其內(nèi)部有上拉電阻。3P2口功能擴(kuò)展外部存儲器時,當(dāng)作地址總線使用；作一般I/O口使用,其內(nèi)部有上拉電阻。4P3口功能除了作為I/O口使用外〔其內(nèi)部有上拉電阻,還有一些特殊功能,由特殊寄存器來設(shè)置。當(dāng)作為輸入時,上拉電阻將其電位拉高,若輸入為低電平則可提供電流源,所以如果P0口作為輸入時,或處在高阻抗?fàn)顟B(tài),只有外接一個上拉電阻才能有效。5ALE/PROG地址鎖存控制信號在系統(tǒng)擴(kuò)展時,ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來,以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。PROG為編程脈沖的輸入端,在AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個4kB的程序存儲器〔ROM,ROM的作用就是用來存放用戶需要執(zhí)行的程序。我們?nèi)绾伟丫帉懞玫某绦虼嫒脒@個ROM中的呢？實際上是通過編程脈沖輸入采能寫進(jìn)去,而這個脈沖的輸入端口就是PROG。6PSEN外部程序存儲器讀選通信號在讀外部ROM時PSEN低電平有效,以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作：內(nèi)部ROM讀取時,PSEN不動作；外部ROM讀取時,在每個機(jī)器周期會動作兩次；外部RAM讀取時,兩個PSEN脈沖被跳過不會輸出；外接ROM時,與ROM的OE腳相接。7EA/VPP訪問程序存儲器控制信號接高電平時：CPU讀取內(nèi)部程序存儲器〔ROM接低電平時：CPU讀取外部程序存儲器〔ROM。8031單片機(jī)內(nèi)部是沒有ROM的,因此在應(yīng)用8031單片機(jī)時,這個腳時一直接低電平的。8RST復(fù)位信號當(dāng)輸入的信號連續(xù)2個機(jī)器周期以上高電平時即為有效,用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作,當(dāng)復(fù)位后程序計數(shù)器PC=0000H,即復(fù)位后將從程序存儲器的0000H單元讀取第一條指令碼。9XTAL1和XTAL2外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時,此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時,用于接外部時鐘脈沖信號。10VCC電源+5V輸入11GND接地6.3主要電路設(shè)計AT89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī),因此,這種芯片構(gòu)成的系統(tǒng)簡單、可靠。本設(shè)計利用單片機(jī)芯片構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)時,主要是將單片機(jī)街上時鐘電路和復(fù)位電路。其應(yīng)用特點(diǎn)：◆有可供用戶使用的大量I/O線◆內(nèi)部存儲器容量有限◆應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性時鐘電路AT89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路,但要形成時鐘,必須外部附加電路。AT89C51單片機(jī)的時鐘產(chǎn)生方法有兩種：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式,即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。震蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求,單電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響,CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值,但在60pF到70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計中,震蕩晶體頻率選擇12MHZ,電容選擇20pF。在設(shè)計印刷電路板時,晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝,以減少寄生電容,更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠工作。復(fù)位電路AT89C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個施密特觸發(fā)器來抑制噪聲。在每個機(jī)器周期的S5P2,施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次,然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要VCC的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率采用12MHZ時C取10μF,R取1kΩ。本設(shè)計就是用上電復(fù)位。復(fù)位時,ALE和PSEN成輸入狀態(tài),片內(nèi)RAM不受復(fù)位影響；復(fù)位后,PC指向0000H,單片機(jī)從起始地址0000H開始執(zhí)行程序。所以單片機(jī)運(yùn)行出錯或進(jìn)入死循環(huán),可按復(fù)位鍵重新啟動。在次單片機(jī)中,沒有完全使用這些默認(rèn)值,而是通過在程序中對單片機(jī)進(jìn)行初始化。復(fù)位電路采用的是簡單的上電復(fù)位電路,此電路要求要保證在RESET引腳上提供10毫秒以上穩(wěn)定的高電壓。這種上電復(fù)位利用電容器充電來實現(xiàn)。當(dāng)加電時,電容C充電,電路有電路流過,構(gòu)成回路,在電阻R上產(chǎn)生壓降,RESET引腳為高電平；當(dāng)電容C充滿電后,電路相當(dāng)于斷開,RESET的電位與地相同,復(fù)位結(jié)束。復(fù)位時間與充電的時間有關(guān),充電時間越長復(fù)位時間越長,增大電容或增大電阻都可以增加復(fù)位時間。功率放大電路LM386是音頻功率放大器。輸入端以地位參考,同時輸出端以地位參考,被自動偏置到電源電壓的一半,在5V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。本實驗采用LM386的封裝形式8引線雙列直插式。6.4軟件設(shè)計音樂符設(shè)計首先建立音樂,把音樂的音符找出。建立各個音符的定時常數(shù)T值表,編寫程序時我們把T值表按順序建立在"TABLE"欄。每個發(fā)音符使用一個字節(jié),字節(jié)的位〔簡譜碼代表音符的節(jié)拍。如果1拍為0.4秒,4分之一秒就是0.4秒。只要設(shè)定延時時間就求得節(jié)拍的時間。假設(shè)4分之一為1DELAY,則一拍應(yīng)為4DELAY,依次類推。所以只要求出4分之一的DELAY時間。其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)。4分之一拍的延時在此我們設(shè)為125ms,節(jié)拍碼如表：表1音符對應(yīng)的簡譜碼、頻率、定時常數(shù)音符簡譜碼頻率〔Hz定時常數(shù)〔T低ＳＯ１３９２６４２６０低ＬＡ２４４０６４４００低ＴＩ３４９４６４５２４中ＤＯ４５２３６４５８０中ＲＥ５５８７６４６８４中ＭＩ６６５９６４７７７中ＦＡ７６９８６４８２０中ＳＯ８７８４６４８９８中ＬＡ９８８０６４９６８中ＴＩＡ９８８６５０３０高ＤＯＢ１０４６６５０５８高ＲＥＣ１１７５６５１１０高ＭＩＤ１３１８６５１５７高ＦＡＥ１３９７６５１７８高ＳＯＦ１５６８６５２１７不發(fā)音０表２節(jié)拍碼及節(jié)拍數(shù)節(jié)拍碼節(jié)拍數(shù)１１／４拍２２／４拍３３／４拍４１拍５１又１／４拍６１又１／２拍８２拍Ａ２又１／２拍Ｃ３拍Ｆ３又３／４拍程序設(shè)計：本系統(tǒng)采用MCS-51匯編語言編程。軟件程序由主程序、定時器TO中斷服務(wù)程序和延時子程序組成。系統(tǒng)初始化后,系統(tǒng)掃描按鍵<P3.5口的電平>判斷是否有鍵按下,有鍵按下時,根據(jù)按下鍵的次數(shù),向音頻字符碼指針賦以不同歌曲的地址,通過定時器TO中斷子程序使P1.0口輸出相應(yīng)頻率的音頻脈沖,以達(dá)到發(fā)聲目的。主程序流程圖如圖3所示。程序流程圖如下圖3所示：主程序開始〔1主程序開始演奏樂曲等待按鍵,是否有按鍵初始化定時器初始化變量演奏樂曲等待按鍵,是否有按鍵初始化定時器初始化變量 N Y 圖3程序流程圖仿真界面圖仿真界面圖如下圖4：圖4仿真界面編程如下：MAIN：ORG 00H ；主程序的起始地址JMP START ；跳至主程序 ORG0BH ；TIMER0中斷起始地址 LJMP TIM0 ；跳至TIMER0中斷子程序START：MOV TMOD,#00000001B ；設(shè)TIMER0在MODE1 MOV IE,#10000010B ；中斷使能P3.4,$ ；第一次按T0？ CALL DELAY1 ；消除抖動 JNB P3.4,$ ；T0放開？ MOV 31H,#00 ；按T0計數(shù)指針初始值為00HSTART0： MOV 30H,#LOWSONG ；取簡譜碼指針〔第1首NEXT： MOV A,30H MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR ；至相關(guān)頁取碼 MOV R2,A ；低4位為音符的節(jié)拍 JZ END0 ；檢查簡譜碼是否已結(jié)束〔有無00？ ANL A,#0FH ；取節(jié)拍〔低4位 MOV R5,A ；存入R5節(jié)拍的時間 MOV A,R2 SWAP A ANL A,#0FH ；取音頻值<高4位> JNZ SING ；是否為0,是0則不發(fā)音 CLR TR0 JMP D1SING： DEC A ；因0不列入 MOV 22H,A ；存入〔22H RL A ；乘2 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR ；至TABLE取碼,取T的值 MOV TH0,A ；取到的高位字節(jié)才存入TH0 MOV 21H,A ；取到的高位字節(jié)存入〔21H MOV A,22H ；在載入取到的音符碼 RL A ；乘2 INC A ；加1 MOVC A,A+DPTR ；至TABLE取相對的低位字節(jié)計數(shù)值 MOV TL0,A ；取到的低位字節(jié)存入TL0 MOV 20H,A ；取到的低位字節(jié)存入〔21H SETB TR0 ；啟動TIMER0D1： CALL DELAY INC 30H ；取簡譜碼指針加1 JMP NEXTEND0： CLR TR0 ；停止計數(shù)器 MOV A,31H ；載入計數(shù)器指針 XRL A,#00H ；是否按第1次 JNZ END1；不是則跳至END1 P3.4,$ ；按第2次？ CALL DELAY1；消除抖動 JNB P3.4,$ ；放開否？ INC 31H；計次地址〔31H加1 MOV 30H,#LOWSONG1 ；第2首歌指針 JMP NEXTEND1： MOV A,31H ；載入計數(shù)器指針 XRL A,#01H ；是否按第2次 JNZ END2；不是則跳至END2 P3.4,$ ；按第3次？ CALL DELAY1；消除抖動 JNB P3.4,$ ；放開否？ INC 31H；計次地址〔31H加1 MOV 30H,#LOWSONG2 ；第3首歌指針 JMP NEXTEND2： MOV A,31H ；載入計數(shù)器指針 XRL A,#02H ；是否按第3次 JNZ END3；不是則跳至END3 P3.4,$ ；按第4次？ CALL DELAY1；消除抖動 JNB P3.4,$ ；放開否？ INC 31H；計次地址〔31H加1 MOV 30H,#LOWSONG3 ；第4首歌指針 JMP NEXTEND3： MOV A,31H ；載入計數(shù)器指針 XRL A,#03H ；是否按第4次 JNZ END4；不是則跳至END4 P3.4,$ ；按第5次？ CALL DELAY1；消除抖動 JNB P3.4,$；放開否？ INC 31H；計次地址〔31H加1 MOV 30H,#LOWSONG4 ；第5首歌指針 JMP NEXTEND4： MOV A,31H ；載入計數(shù)器指針 XRL A,#04H ；是否按第5次 JNZ END5；不是則跳至END5 P3.4,$ ；按第6次？ CALL DELAY1；消除抖動 JNB P3.4,$ ；放開否？ INC 31H；計次地址〔31H加1 MOV 30H,#LOWSONG5 ；第6首歌指針 JMP NEXTEND5： JMP START；回到第1次位置TIM0： PUSH ACC ；將A的值暫存于堆棧 PUSH PSW ；將PSW的值暫存于堆棧 SETB RS0 ；設(shè)工作寄存器庫1,RS0=1,RS1=0 CLR RS1 MOV TL0,20H ；重設(shè)計數(shù)值 MOV TH0,21H CPL P1.0 ；將P1.0位反相 POP PSW ；至堆棧取回PSW的值 POP ACC ；至堆棧取回A的值 RETI ；返回主程序DELAY：MOV R7,#02 ；延時125毫秒D2： MOV R4,#125D3： MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D3 DJNZ R7,D2 DJNZ R5,DELAY ；決定節(jié)拍 RETDELAY1：MOV R4,#20D4： MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D4 RET ORG 300H ；定時常數(shù)T值表TABLE： DW 64260,64400,64524,64580 DW 64684,64777,64820,64898 DW 64968,65030,65058,65110 DW 65157,65178,65217 ；音符節(jié)拍碼數(shù)據(jù)表SONG： ；生日快樂 ；1 DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0B4H,0A4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0C4H,0B4H,04H ；2 DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H DB 0B4H,0A4H,94H DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H DB 0C4H,0B4H,04H DB 00HSONG1： ；兩只老虎 ；1 DB 44H,54H,64H,44H DB 44H,54H,64H,44H DB 64H,74H,88H DB 64H,74H,88H ；2 DB 82H,92H,82H,72H,64H,44H DB 82H,92H,82H,72H,64H,44H DB 44H,84H,48H DB 44H,14H,48HDB 00HSONG2： ；三只小貓；1DB 62H,82H,82H,62H,98HDB 92H,0B2H,0B2H,82H,98HDB 62H,82H,82H,52H,68HDB 92H,0B2H,0B2H,82H,98H；2 DB 62H,82H,82H,62H,92H,92H,94HDB 92H,0B2H,0B2H,92H,84H,94HDB 0B8H,0B4H,04HDB 00HSONG3： ；哈巴狗 ；1 DB 42H,42H,42H,52H,64H,04H DB 62H,62H,62H,72H,84H,04H DB 92H,92H,82H,72H,64H,04H DB 82H,82H,52H,62H,44H,04H ；2 DB 42H,42H,42H,52H,64H,04H DB 62H,62H,62H,72H,84H,04H DB 92H,92H,82H,72H,64H,04H DB 82H,82H,52H,62H,44H,04H DB 00HSONG4： ；不倒翁 ；1 DB 84H,94H,88H DB 64H,54H,68H DB 84H,64H,54H,44H DB 62H,82H,42H,62H,58H ；2 DB 84H,94H,88H D