基于单片机的音乐门铃设计

机械与电子工程学院

课程设计报告

课程名称单片机课程设计

设计题目音乐门铃的设计

所学专业名称电气自动化

班级自动化114

学号2011210873

学生姓名唐菊生

指导教师王炳庭

年月日

任务书

设计名称：音乐门铃的设计

学生姓名：唐菊生指导教师：王炳庭

起止时间：自2014 年 5 月 5 日起至2014 年 5 月18 日止

一、课程设计目的

此次课程设计是完成电子门铃的设计与实现，为此我们从网上查阅了相关知识，利用自己所学的知识和老师的指导，完成了此次设计。该设计包括设计的基本原理，电子门铃的硬件设计，电子门铃的软件设计等。

二、课程设计任务和基本要求

1.了解单片机的编程.电路的分析方法以及系统控制原理

2. 电子音乐门铃的电路图设计。

3. 电子音乐门铃控制程序的编写。

4. 电子音乐门铃的制作。

指导老师评价表

目录

摘要与关键词 (1)

第一章基本原理 (2)

1.1 前期工作 (2)

1.2电路结构 (2)

1.3单片机选型 (2)

1.3.1 AT89C2051单片机定时器的工作原理 (2)

1.3.2 AT89C51单片机的优点 (2)

第二章音乐门铃的硬件设计 (3)

2.1 电源模块电路 (3)

2.2复位模块电路 (3)

2.3按键模块电路 (4)

2.4门铃模块电路 (4)

第三章音乐门铃的软件设计 (5)

3.1定时器/计数器的运用 (5)

3.2程序流程图 (5)

3.3源代码 (6)

第四章系统调试仿真 (7)

心得与体会 (8)

参考文献 (9)

摘要与关键词

摘要:

由于电子音乐门铃具有铃声动听，价格低廉，耗电少等特点，在现代家居中的应用越来越流行。有了电子音乐门铃，在客人拜访时，听到的将不再是单调的提示等候音，而是不同凡响的流行音乐旋律，特效音等个性化的电子声乐。音乐是由音符组成。声音的频率范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线的高电平和低电平，则在该线口就能产生一定频率的矩形波，接上扬声器就能发出一定频率的声音，若再利用延时控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调。要奏出准确地控制乐曲节奏，常用节拍来表示。现在对于我们可以利用单片机演奏乐曲，我们可以从单片机的基本发音实验出发。我们知道，声音的频谱范围约在几时到几千赫兹，能利用程序来控制单片机口线的高电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，街上扬声器就能发出一定频率的声音，我们在利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调而发出美妙的音乐。

该设计以AT89C51为芯片组成的一个音乐门铃解决方案，在设计系统硬件电路的基础上，实现了电子门铃系统软件设计，该系统设计主要包括电源、按键模块等。经过系统测试，证明达到了设计要求

关键字：AT89C51 ; 音乐门铃; 单片机

第一章基本原理

1.1 前期工作

通过大家对单片机的学习，能够通过keilC软件编写C语言程序，并且能够在Proteus仿真软件上成功的运行。

1.2电路结构

音乐门铃的硬件电路由6个部分组成：单片机、时钟与复位电路、选择按键输入电路、音频发生器、音频放大器和扬声器。音乐门铃的硬件电路设计框图如下。

图1-1 音乐门铃硬件电路设计框图

1.3单片机选型

1.3.1 AT89C2051单片机定时器的工作原理

单片机AT89C51有2个定时器T0、T1, 它们有4种工作方式, 分别是工作方式0、工作方式1、工作方式2、工作方式3, 除方式3外,T0 和T1有完全相同的工作状态。工作方式0为13位工作方式, 即最大的计数次数为213；工作方式为16位工作方式, 即最大的计数次数为216；工作方式2为8位工作方式, 即最大的计数次数为工作方式为位工作方式, 即最大的计数次数为28；对于工作方式3只适合于定时器0。在单片机的特殊功能寄存器中有6个寄存器（TH1、TH0、TL1、TL0、TMOD、TCON）是用来控制单片机的定时器的,通过编程对这些特殊功能寄存器的读写就可以控制单片机的两个定时器T0、T1。TH0、TH1是分别用来存放定时器0和定时器1的计数初值的高8位,TL0 、TL1是分别用来存放定时器0和定时器1的计数初值的低8位。TMOD是用来设定定时器的工作状态, TCON中有定时器的标志位, 单片机可以根据这些标志位来查询定时器的工作状态。

1.3.2 AT89C51单片机的优点

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

第二章音乐门铃的硬件设计

该系统在完成总体设计方案的基础上，完成系统硬件电路的设计，硬件电路主要包括电源模块、复位模块、按键模块和门铃电路模块等。

2.1 电源模块电路

图2-1电源电路

2.2复位模块电路

图2-2 复位电路

2.3按键模块电路

2-3 按键电路2.4门铃模块电路

2-4 门铃电路

第三章音乐门铃的软件设计

3.1定时器/计数器的运用

利用单片机的内部定时器/计数器0，使其工作在模式1，定时中断，然后控制P3.0引脚的输出每次取反，就可以在P3.0的引脚输出相应的方波频率。改变计数初值就可以改变频率。即要产生音频输出方波，首先要算出某一音频的周期，然后将此周期除以2，得到半个周期的时间。定时器的定时时间等于半个周期，定时时间到就将输出脉冲取反，重复上述过程，就可在P3.0脚上的某一音频的脉冲。

3.2程序流程图

图3-1 程序流程

3.3源代码

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit Key = P1^7;

sbit DoorBell = P3^0;

uint p = 0;

void Timer0() interrupt 1

{

DoorBell = ~DoorBell;

p++;

if(p<400)

{

TH0 = (8192-700)/32;

TL0 = (8192-700)%32;

}

else if(p<800)

{

TH0 = (8192-1000)/32; TL0 = (8192-1000)%32;

}

else

{

TR0 = 0;

P = 0;

}

}

void main()

{

IE = 0x82;

TMOD = 0x00;

TH0 = (8192-700)/32;

TL0 = (8192-700)%32;

while(1)

{

if(Key == 0)

{

TR0 = 1;

while(Key==0);

}

第四章系统调试仿真

当按下图中“按铃”按钮时，会发出滴答的声音。

图4-1 电子门铃仿真

心得与体会

作为自动化专业的大三学生，我觉得做此次设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。

在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做单片机课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。

其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：C语言、模拟和数字电路知识等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。

参考文献

[1] 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计与接口技术 .北京航空航天大学出版社，1990

[2] 任涛等.闪速存储器数据及应用简明速查手册.电子工业出版社，1997

[3] 何立民.单片机应用技术选编.北京航空航天大学出版社，2000