基于单片机的多功能门铃设计论文

基于单片机的多功能门铃设计论文内容摘要：

实现最多的功能。 操作模式也由地址端控制；当 A7 和 A6都为 1 时，其它地址端置高就选择某个（或某几个）模式。 因为操作模式和直接寻址互相排斥。 操作模式可由微控制器，也可由硬件实现。 其具体操作模式 [6]如表 31所示： 表 31 操作模式简表 ◎ A0（信息检索） —— 其可以在不知道其确切的地址快速跳过信息。 ◎ A1（ EOM 删除） —— 把多条分段信息合而为一，变成一条信息，仅在信息最后会留下一个 EOM标志。 ◎ A3（信息循环） —— 循环重放在存储空间起始处所在地的那条信息。 一条信息如果可以实现完全的占满存储空间，那么循环就会按顺序从头至尾进行。 ◎ A4（连续寻址） —— 正常操作中，当重放的时候如果遇到了 WOM 标志的时候，那么地址计数器就会实现复位。 当 A4 模式禁止地址计数器复位，就会使得信息可连续实现录入或者重放。 当芯片既不是录音又不是在放音的时候，就会把 A4 短暂拉低从而可使地址计数器复位为 0。 ◎ A A5—— 末用。 注： ISD1110系列只在将 A3 接高就可实现循环，操作同上。 控制循环的另一种方法是只用 /PLAYL 端；接低开始循环，变高循环结束 [7]。 放大器 D类放大器 也被称为“数字音频放大器”，其工作的原理其实就是利用脉宽调制技术，即 PWM。 所说的脉宽调制技术其实也就是研究如何把模拟音频信号的幅度调制成一系列矩形脉冲的宽度。 这样，一个模拟音频信号就变成了一系列宽度受到调制的等幅脉冲信号 [8]。 在传统 D类放大器中，用控制器将模拟或数字音频信号在被集成到功率后端设备中的功率 MOSFET 管放大之前转换成 PWM 信号。 这些放大器效率很高，使用很小的散热器或根本不需要散热器，且降低了对电源输出功率的要求。 联系实际，对于语音芯片中输出的语音，需对其进行功率放大，经过比对我选择了LMS386。 （ 1）定义： LM386 是一种音频集成 功放 ，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压 范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。 金陵科技学院学士学位论文 第三章 硬件设计 8 （ 2）特性： ◎ 静态 功耗 比较 低，约为 4mA，可用于电池供电； ◎ 工作电压范围宽， 412V 或者 518V； ◎拥有比较少的外围元件 ； ◎ 电压增益可 以 调 节 ， 范围是 20200； ◎其 失真度 比较低 ； （ 3）应用特点 [9]如下： LM386 主要应用于低电压消费类产品。 为使外围元件最少， 电压增益 内置为 20。 输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在 6V 电源电压下，它的静态功耗仅为 24mW， 这样就 使 LM386 特别适用于电池供电的场合。 主要参数见表 23。 表 32 LMS386 芯片主要参数表 本设计中采用的是放大增益为 20 的电路，如图 34 所示。 图 34 放大增益 =20 蜂鸣器简介 1．蜂鸣器的作用 蜂鸣器是一种一体化结构 的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件 [10]。 金陵科技学院学士学位论文 第三章 硬件设计 9 2．蜂鸣器的分类 蜂鸣器 的类型主要有两种，一种是压电式蜂鸣器，而另一种则是电磁式蜂鸣器 [11]。 由于 压电式结构简单耐用但音调单一音色差，适用于报警器等设备。 而电磁式由于音色好，所以多用于语音、音乐等设备。 故本次课程设计选用的是 电磁式蜂鸣器。 电磁式蜂鸣器 的组成结构主要由 振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等。 在 电源接通后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈， 则就会 有磁场产生于 电磁线圈 [12]。 在电磁线圈和磁铁的相互作用下，振动膜片 就会 周期性地振动发声。 ISD1420 的芯片以及外接电路 由设计要求可以得知，语音控制模块是本设计的核心部分，它主要由语音芯片ISD14放大哭、喇叭和话筒组成。 如下图所示。 而 ISD1420 和单片机相联是由语音芯片的 A0A7 脚直接连单片机的 脚，其放音和录音引脚分别由单片机的 和 控制，这样只要单片机 P1 口输出语音芯片内部的某个地址，再由 或 输出低电平信号，就可以进行放音或者录音。 图 35 ISD1420 语音电路原理图 金陵科技学院学士学位论文 第三章 硬件设计 10 人体红外感应模块 红外感应原理 热释电红外传感器是一种能 够 检测 出 人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。 热释电晶体 现在被 广泛 的应 用于红外光谱仪、红外遥感 和 热辐射探测器 等部分 ，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。 在现在社会它 正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。 热释电效应 原理类似于压电效应 ，是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。 热释电传感器是对温度敏感的传感器。 它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监 测范围内温度有 ΔT 的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷 ΔQ ，即在两电极之间产生一微弱的电压 ΔV。 由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。 热释电效应所产生的电荷 ΔQ 会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时， ΔT=0 ，则传感器无输出。 当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生 ΔT ，则有 ΔT 输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。 所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。 而经过比对，我具体选用了 HCSR501 模块。 红外探测 HCSR501的特性 HCSR501 是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口 LHI778 探头设计，不仅有比较高的灵敏度，而且具有比较强的可靠性，而且拥有超低电压的工作模式，因此可以被广泛地应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品 [13]。 电气参数如表 33所示： 表 33 HCSR501 电气参数 功能特点如下： 全自动感应； 金陵科技学院学士学位论文 第三章 硬件设计 11 光敏控制（可选择，出厂时未设）； 温度补偿 (可选择，出厂时未设 )； 两种触发方式：（可跳线选择）： a、不可重复触发方式 :即感应输 出高电平后，延时时间段一结束，输出就会自动的从高电平转变成为低电平； b、可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段之内，若感应到有人体在该活动范围内活动，则其输出将一直保持在高电平的状态上，直到感应不到人体存在后才延时将高电平变为低电平。 (默认设置 : 封锁时间 )； 输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 红外感应模块电路 由 HCSR501 的特性可以得到如下电路图 36： 图 36 红外电路原理图 键盘扫描电路的设计 键盘输入模块具体设计如下图 37所示。 按照设计要求，需要键盘一端接地，另一端分别接 51 单片机 、 、 ，只有这样，在按下按键的时候，该端口为高电平，按下按键后，该端口为低电平。 通过端口电位的变化来判断按键是否按下，从而调用不同的功能。 金陵科技学院学士学位论文 第三章 硬件设计 12 图 37 键盘扫描电路的原理图 照明电路 如下图 38所示，该照明电路的主要组成部分就是电阻、三极管以及二极管，其中电路一端接地，一端连接电源，而剩下一段则接单片机的 脚，以此实现供电。 图 38 照明电路的原 理图 整体电路图 综合以上各部分介绍，得电路图如图 39 所示。 金陵科技学院学士学位论文 第三章 硬件设计 13 图 39 总原理图金陵科技学院学士学位论文 第四章 软件设计 14 4 软件设计 keil 软件的介绍及应用 keilKeil C51 是 由 Keil Software 公司出品的 51 系列 兼容 单片机 C 语言软件开发系统。 Keil提供了包括 C编译器 、宏汇编、 连接器 、库管理和一个功能强大的 仿真 调试器等在内的完整开发 方案 ，通过一个集成开发环境（ uVision） [14]将这些部分组合在一起。 Keil 软件是目前最流行开发系列单片机的软件， Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功 能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（ uVision）将这些部份组合在一起。 程序设计流程图 系统程序主要由主程序和子程序两大部分组成。 主程序流程图如图 41所示。 其中主要包括 CPU初始化、 ISD1420 初始化及按键电路控制调用相应子程序。 图 41 主程序流程图 开 始K E Y 4 = = 0C P U 初 始 化I S D 1 7 0 0 初 始 化K E Y 0 = = 0门 铃K E Y 1 = = 0K E Y 0 = = 0 K E Y 2 = = 0 K E Y 3 = = 0删 除播 放录 音语 音 提 示结 束P 3 . 5 = = 1 超 过 一 分钟。 驱 动 蜂 鸣 器YNYNNN NNYYY YYN金陵科技学院学士学位论文 第四章 软件设计 15 键盘的判断程序 键盘是通过对键盘电平变化来判断键盘是否被按下，键盘没有按下的时候，单片机就将与键盘连接的端口识别为高电平，键盘被按下后，单片机就将与键盘连接的端口识别为低电平。 本设计中键盘一共有三个 ，分别与单片机的 P1 口三个引脚相连，键盘的程序设计流程图如图 42所示。 图 42 键盘判断程序流程图 门铃声程序编写与分析 根据硬件电路设计中可以知道，想要将语音录进语音芯片，从单片机 P1 口输出录音段首地址，进行延时和判断。 程序编写的思想如图 43 流程图所示。 金陵科技学院学士学位论文 第四章 软件设计 16 图 43 门铃声程序编写 录音程序编写与分析 和播放门铃一样，分段录音时将每段的首地址送到 P1 口，再送录音连接端口 低电平，给予延时，录音完毕，将 至 1。 程序如下： void StateHandle3(void) { u8 Temp。 if (FlagMa。