基于单片机的电子音乐门铃的设计.doc

【标题】基于单片机的电子音乐门铃的设计 【作者】张涛 【关键词】单片机??音乐门铃? NE555??设计 【指导老师】朱斌 【专业】应用电子技术 【正文】1?绪??论1.1课题背景简介“门铃”在中国古代较少听说，一般是有钱的大户人家在大门上装有装饰性的门环，叫门的人可用门环拍击环下的门钉发出较大的响声，起到现代“门铃”的作用。“门铃”在外国电影的古代片中常有出现，也多是有钱的大户人家在门前吊着一只硕大的青铜手柄。马车夫将客人送到门前的时候，会顺便拉拉它牵动里面的铃当以示来人。这便是原始的门铃。在近代“门铃”不再是有钱人家的专利，“门铃”已在平民百姓人家广泛应用。各式各样的“门铃”比比皆是，“门铃”的作用也不仅仅是局限于给客人叫门用。最常见的“门铃”是前几年流行的“电子门铃”；一般安放两节5号电池在内，门外的触发电钮被人按动后，门内的“门铃”就“嘀嘟”地响几声。也有的是由IC片播放一段电子音乐的。后来演变到客人可以在门口与楼上家里的主人讲话，验明真身后主人再给客人开门。它们的缺点就是要消耗电源，特别是用电池的毛病较多，但用交流电的又怕临时停电。高级公寓里“门铃”算是这类中造价最昂贵的，不但可以叫门对话，还可以通过摄像头让家中的主人在屏幕上看到远在门外楼下的来客。1.2国内外研究现状目前在家庭住宅中使用的电子门铃多数没有音乐，只有简单的“叮咚”声，比较单调。其中绝大多数没有按钮提示和LED等显示功能，这给夜晚使用带来不便，客人难以找到门铃按钮。并且绝大多数没有按键信息的无线传送功能，给安装和使用带来诸多不便。现在市场上所销售的门铃主要有以下几种：1、敲击式电子音乐门铃，采用声控触发电路和音乐集成电路组成，通过一个可调电阻来控制喇叭的灵敏度，一个电容快速充点来维持后续工作；2、不用按钮的音乐门铃，采用红外线发射接收电路和自激多谐振荡电路构成，当发出的红外线被人遮住的一瞬间，扬声器就发出优美动听的音乐；3、带门延时电路的音乐门铃，采用低功耗交流继电器TLP3502和高频小功率管组成。只要按下门铃按钮就会同时打开门灯，使主人可以通过门镜来识别来客身份。门灯经一段时间的延时后自动熄灭；4、无线遥控门铃，采用脉冲调制发射，及石英晶振稳频技术，实现远距离遥控。1.3小结本章介绍了门铃的发展历程和现在市面上主流的门铃，对各种门铃进行了具体的分析，对后面门铃的研究和优化起到了铺垫的作用。本设计综合以上四类的音乐门铃的优点：采用了无线发送和接收；流行的音乐旋律；门铃按钮的提示以及彩灯闪烁等功能。2?电子音乐门铃系统简介2.1系统设计原理系统以AT89C51单片机为核心，加上外围电源时钟电路、LM386功放电路、扬声器电路、LED闪烁电路、无线传输电路组成。该系统通过AT89C51单片机的中断调用来实现将音符转换为相应的电信号输出到扬声器，组成一首完整的音乐。LED闪烁部分通过一个光敏电阻控制振荡电路输出高低电平，实现灯闪烁。无线传输部分采用TX315A无线传输模块来实现，工作频率为315MHZ。能任意的增加发射、接收组件。2.2单片机发音概述?一般说来，单片机不像其他专业乐器那样能奏出多种音色的声音，即不包含相应幅度的谐波频率。单片机演奏的音乐基本都是单音频率。因此单片机演奏音乐比较简单，只需弄清楚“音调”和“节拍”两个概念即可。?????◆音调表示一个音符唱多高的频率。?????◆节拍表示一个音符唱多长的时间。知道了一个音符的频率后，便可以让单片机发出相应频率的振荡信号，从而产生相应的音符声音。通过单片机的定时器进行定时中断，在中断服务程序中将单片机上外接LM386的I/O口来回置高电平或低电平，从而让扬声器发出声音。通过节拍计算出每个音符所需的时间，采用循环延时的方法来实现控制一个音符唱多长时间，从而够成一首完整的音乐。2.2.1音调所谓“音调”是音乐学中的名词，与平时所说的“高音”十分类似。在音乐中常把中音C上方的A音定位标准高音，其频率F=440HZ，其余音均与其进行比较。F1和F2为两个音符，如果这两个音符的频率相差一倍时，也即F2=2*F1时，则称F2比F1高一个倍频程。在音乐中音符1与音符?，音符2与?，....等等之间正好相差一个倍频程，在音乐学中称它相差一个八度音。在一个八度内，有12个半音。由于人耳的听觉效果，这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。只要知道12个音符的音高，也就是其基本频率，就可以根据音符之间的倍频程关系的到其他音符的基本音调频率。以标准高音为例：标准高音A的频率F=440HZ，其对应的周期为：T=1/F=1/440=2272us (1-1)因此需要在单片机I/O端口输出周期为T=2272us的方波脉冲，如图2.1：由