基于單片機電子音樂門鈴設(shè)計6基于AT89C51單片機的電子音樂門鈴設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u11092前言 2119351課題選擇背景及意義 2175431.1課題選擇背景 2166121.2研究電子音樂門鈴的意義 3310352設(shè)計任務(wù) 3207043硬件電路設(shè)計 4279453.1系統(tǒng)總體框圖 4325303.2發(fā)射電路設(shè)計 5255323.3接收電路設(shè)計 6149753.4主控電路設(shè)計 7276773.5放音樂驅(qū)動電路設(shè)計 11104974系統(tǒng)軟件設(shè)計 12252934.1單片機發(fā)聲概述 12294264.1.1音調(diào) 1374444.1.2節(jié)拍 1354894.2編程軟件KeilC51 14298884.3畫圖軟件Protel99SE 14142264.4Protel使用常見問題 16243344.5系統(tǒng)總體流程圖 1787535調(diào)試與實現(xiàn) 17204075.1焊接遇到的主要技術(shù)問題 18141495.2功能的調(diào)試方法 19290396結(jié)束語 19278756.1意見及改進(jìn) 19182696.2設(shè)計的收獲與體會 2012634結(jié)論與展望 2010069參考文獻(xiàn)： 20摘要:在當(dāng)今社會中，人們追求的已經(jīng)不單單是物質(zhì)上的滿足，更多會轉(zhuǎn)化為思想方面的滿足，隨著移動無線電科學(xué)技術(shù)和衛(wèi)星電子科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子音樂功門鈴能更加豐富化越來越被重視，電子音樂門鈴的發(fā)展需要我們繼續(xù)不斷的進(jìn)行探索和研究。隨著人們物質(zhì)生活的大幅提高，人們對于使用物品也追求的更加高，特別是在人們的日常生活過程中，人們更樂于使用實用性以及可靠性的智能電子音樂門鈴產(chǎn)品，所以對智能化電子音樂門鈴系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了研究，在研究過程中，對于相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行了參考與借鑒。采用AT89C51單片機來作為主控制的芯片，外部有三極管來作為驅(qū)動，用來傳播聲音，在現(xiàn)實應(yīng)用更加符合人們對于門鈴的要求，這樣性能穩(wěn)定，損耗比較小的門鈴，是家居首選的門鈴。關(guān)鍵詞:無線；音樂門鈴；單片機前言處在國家經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展階段，人們對于精神世界的滿足需求越來越高，已經(jīng)不單單滿足于對常規(guī)的門鈴需求，因此電子音樂門鈴的設(shè)計應(yīng)運而生，人們在門鈴響起等待的過程中不單單是無聊的等待，還可以在等待的過程中享受著舒緩的音樂，保持著愉悅的心情，為應(yīng)對人們?nèi)找嫣岣叩木褡非?，功能更加豐富的門鈴可以提高人們對于住宅的滿意度與舒適度。住宅智能化是大勢所趨，是時代發(fā)展的去向，是切實提高人們思想滿足感的行為，不斷滿足人們對于精神品質(zhì)生活的要求，相信經(jīng)過一代代人人們的努力，中將可以在研究電子音樂門鈴的過程中為智能化住宅添磚添瓦。1課題選擇背景及意義1.1課題選擇背景隨著當(dāng)今社會日新月異的變化，智能化、功耗微小化、小型化得到人們的廣泛關(guān)注。在這些領(lǐng)域中，單片機在其中起到了重要的作用，時代的發(fā)展速度日益提高，智能化的住宅功能需求也越來越高，安全和家庭智能化是大勢所趨。更多的國家愈發(fā)對相關(guān)研究加大投入，并且許多的公司也應(yīng)運而生，大批量的智能住宅被建立起來。雖然我國對于智能住宅的研究沒有那么的深入，但是我國的發(fā)展速度相當(dāng)迅速，相當(dāng)數(shù)量的智能化的住宅在我國一些大城市（如北京、上海、深圳等）興起。1995年7月上海市的《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》被華東建筑設(shè)計研究院編制出來。這無不是展現(xiàn)出智能化的重要性個人層次，作為一個初入電子的學(xué)習(xí)者，目前應(yīng)該考慮的是如何豐富智能住宅功能使其更加的智能化、技術(shù)路線更加安全與穩(wěn)定，電子音樂門鈴僅僅屬于智能化住宅的一小部分，但也需要人們的加倍努力。由于電子音樂門鈴具有價格低廉、門鈴可以播放喜歡的音樂、耗電不多等優(yōu)點，在應(yīng)用中更加的廣泛。電子音樂門鈴可以讓我們在有客人來訪時，按下門鈴聽到的不會是雷打不動的鈴聲，而是舒緩的電子聲樂，讓客人不僅僅是無聊的等待。1.2研究電子音樂門鈴的意義對比傳統(tǒng)的有線門鈴。無線門鈴使生活更加的方便?，F(xiàn)實中如果不能及時接待來訪人員，可能會引起客人的不快，認(rèn)為主人家不重視而引起不必要的麻煩。有線門鈴的發(fā)射信號和接收信號是通過電線傳輸至接收器，隨著一代代人們的努力，無線技術(shù)得到了迅速發(fā)展，就發(fā)展出無線門鈴，簡單方便的安裝，可以有效避免麻煩，不會影響裝修的美觀程度。而且傳播的范圍較于有線更為廣泛，能滿足各種住宅的門鈴需求。在實際的應(yīng)用中，遙控的距離是根據(jù)環(huán)境的因素變化而變化的。而且電子音樂門鈴能夠播放出可選的自己喜歡的聲音，就好像手機鈴聲一樣多樣化。耗電量相對更小，開關(guān)內(nèi)安裝有自己的電源，不用時損耗極小。使用壽命較長，功率消耗為0.6瓦，消耗極為小。按鈕可以裝在各種方便的位置，使用極為方便。2設(shè)計任務(wù)任務(wù)與要求：a.門鈴的音樂可以通過程序更改，在4到5首之間b.發(fā)射器采用電池供電，不用時損耗非常小c.門鈴按鍵按下有音樂響起；d.采用無線電進(jìn)行遙控，可穿越墻體等；e.工作過程中各工作互相不影響；f.主機也可以采用電池供電，方便安裝；g.主機有復(fù)位按鍵，可以隨時關(guān)閉音樂。

3硬件電路設(shè)計3.1系統(tǒng)總體框圖本次的設(shè)計的主要組成部分分別是：STC89C51單片機、電源、復(fù)位電路、晶振電路、放歌模塊和無線解碼模塊組成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖該設(shè)計的遙控器的信號是由編碼芯片來進(jìn)行編碼的，發(fā)射信號是由超再生無線模塊來進(jìn)完成的。遙控器的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。圖2遙控器硬件結(jié)構(gòu)圖3.2發(fā)射電路設(shè)計由于無線[4]信號容易受到外界因素的干擾，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，信號的傳輸不僅要采用編碼的方式，還要保證各個系統(tǒng)之間的穩(wěn)定性，SC2262經(jīng)過不同的編碼組合，可以組合出上萬的編碼，完全能夠滿足上述的條件與需求。地址編碼輸入的三種狀態(tài)分別是0、1和開路，數(shù)據(jù)輸入的兩種狀態(tài)分別是0和1。具體的狀態(tài)是由各數(shù)據(jù)、地址的接腳狀態(tài)共同決定的。SC2262集成電路用于紅外遙控[5]的芯片是SC2262-IR，該芯片的價格低廉，比較通用。該三態(tài)地址端管腳組合的地址碼多達(dá)百萬計，SC2262-IR的數(shù)據(jù)端管腳最多可有6位(D0-D5)。SC2262-IR編碼芯片的特點：元器件少、消耗少、CMOS工藝制造、數(shù)據(jù)可達(dá)6位、RC振蕩電阻數(shù)據(jù)可達(dá)6位，地址碼百萬計。使用較為廣泛如：酒店呼叫系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、電子遙控玩具等其它的電器遙控類型等。SC2262引腳圖如圖3所示，表1為引腳介紹。圖3管腳圖表1管腳說明名稱管腳說明A0-A111-8、10-13地址管腳，可置為(懸空)、1、0。D0-D57-8、10-13數(shù)據(jù)輸入端。Vcc18電源正端（＋）。Vss9電源負(fù)端（－）。TE14編碼啟動端，低電平有效，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射。OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2電阻決定振蕩頻率。OSC2Dout1517振蕩電阻振蕩器輸出端，。編碼輸出端。SC2262編碼電路和發(fā)射模塊的電源端都會被熱釋電模塊影響，當(dāng)出現(xiàn)情況異常時，電源端就會啟動，SC2262芯片就會開始工作就會讓發(fā)射模塊進(jìn)行信號發(fā)射。SC2262編碼電路的原理圖如圖4所示。圖4編碼與發(fā)射電路圖3.3接收電路設(shè)計接收電路的設(shè)計是通過現(xiàn)有的高頻接收模塊，穩(wěn)定性較高，可以極大的減少工作量,該電路的接收模塊是超再生接收，。經(jīng)過高頻的接收和解調(diào)之后的信號是SC2262編碼集成電路編碼出來的串行信號，想要還原出控制信號數(shù)據(jù)，必須還要經(jīng)過相對應(yīng)的解碼電路解碼。SC2272就承擔(dān)起解碼任務(wù)。SC2262編碼集成電路和SC2272解碼集成電路是一對專用于的編、解碼，當(dāng)接收模塊的八位地址數(shù)據(jù)與發(fā)射模塊的八位地址數(shù)據(jù)相同時，該電路會在17管腳輸出高電平，就表明解碼成功，同時在四位數(shù)據(jù)位上輸出相對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，后期可以根據(jù)解碼輸出的數(shù)據(jù)位輸出控制電路。SC2272還具有暫存功能和鎖存功能，暫存功能是指當(dāng)發(fā)射信號不再發(fā)射信號時，SC2272對應(yīng)數(shù)據(jù)輸出位就會變?yōu)榈碗娖健６i存功能是指當(dāng)發(fā)射信號不在發(fā)射信號時，SC2272的數(shù)據(jù)輸出端仍可以保持之前的狀態(tài)，直到新的信號輸入被接收到。為了保證正確的解調(diào)出編碼信號，接收端還需要增加一級前置放大級，來增幅輸入SC2272的信號。SC2272的輸出端是通過各種接口來控制相對應(yīng)的負(fù)載。電路圖如圖5所示。圖5數(shù)據(jù)解碼與接收電路3.4主控電路設(shè)計主控電路設(shè)計是以STC89C51單片機為主的中央處理系統(tǒng)，單片機是一種多元件微型計算機，這些元件分別是時鐘部件繼承、定時器、ROM（程序存儲器）、CPU（中央處理器）、中斷系統(tǒng)、RAM（數(shù)據(jù)存儲器）和I/O接口電路。單片機具有小體積、高穩(wěn)定性等優(yōu)點并且物美價廉，因此在電子技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能儀表[6]中單片機的應(yīng)用是最多、最活躍的其中之一。在控制領(lǐng)域中,現(xiàn)如今人們更注意計算機的低成本、物體大小、高性能。（一）STC89C51主要功能、性能參數(shù)如下：（1）內(nèi)置經(jīng)典的MSC-51內(nèi)核，機器周期：普通型為12時鐘，增強型為6時鐘可以任意選擇；（2）頻率范圍：0~40MHZ；（3）STC89C51RC對應(yīng)Flash空間：8KB；（4）內(nèi)部存儲器（RAM)：512B；（5）定時器\計數(shù)器：3個16；（6）通用異步通信口（UART）1個；（7）中斷源:8個；（8）有ISP(在系統(tǒng)可編程）\IAP(在應(yīng)用可編程),無需專用編程器\仿真器；（9）通用I\O口：32\36個；（10）外形封裝：PDIP封裝。（11）具有EEPROM功能（二）STC89C51單片機的引腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口是一個8位漏級開路雙向的I/O端口，名稱為P0.0~P0.7，P0口作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。當(dāng)P0口的管腳初寫入為1時，引腳的作用就是高阻抗輸入。P1口：端口P1是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，名稱為P1.0~P1.7，該端口的輸出緩沖器可以驅(qū)動4個TTL的邏輯電平。對P1端口管腳寫入1后，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，作為輸入使用。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，名稱為P2.0~P2.7，P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，名稱為P3.0~P3.7，P3端口的輸出緩沖器可以驅(qū)動4個TTL邏輯電平。P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）當(dāng)I/O端口作為輸入端口時，有兩種讀取模式：讀取端口和讀取引腳。讀端口時，事實上并不會從外部讀入數(shù)據(jù)，但是在經(jīng)過一些操作或轉(zhuǎn)換后，端口鎖存器的內(nèi)容就會被讀入到內(nèi)部總線，然后再寫回到端口鎖存器，僅當(dāng)讀取端口時，外部的數(shù)據(jù)才能夠?qū)嶋H的讀入內(nèi)部總線。RST：復(fù)位信號輸入端：需要在振蕩器復(fù)位器件時，給復(fù)位端加上一個短暫的高電平可使單片機的程序復(fù)位。ALE/PROG：作用是用來地址鎖存的，用來鎖存P0端口送出的低8位地址新用戶。/PSEN：為外部程序存取器。在程序存取指令時，周期內(nèi)每臺機器兩次/PSEN有效。/EA/VPP：外部程序存儲器選擇信號，在低電平有效。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。STC89C51單片機正常工作時復(fù)位端電壓應(yīng)該保持在低電平狀態(tài)，當(dāng)該單片機的RST引入高電平，單片機的內(nèi)部就會執(zhí)行復(fù)位操作，通過撥動按鍵開關(guān)，把電容直接短路，電源電壓加在電阻兩端，單片機復(fù)位端即可得到一個短暫的高電平而復(fù)位。最小系統(tǒng)電路如圖6所示。圖6單片機最小系統(tǒng)電路單片機最小系統(tǒng)是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，一般應(yīng)該包括：單片機、電源、晶振電路、復(fù)位電路。單片機復(fù)雜功能的實現(xiàn)都是在最小系統(tǒng)為核心部分，再對最小系統(tǒng)進(jìn)行A/D擴展和存儲擴展進(jìn)行的。

STC89C51是一種低功耗、高性能并且片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機，因此，選擇該芯片所構(gòu)成的最小系統(tǒng)電路更加穩(wěn)定，性能更高；最小的系統(tǒng)電路是由單片機與時鐘和復(fù)位電路相連接，最小系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖7單片機最小系統(tǒng)原理框圖(1)時鐘電路時鐘信號的產(chǎn)生一般由2種方式，分別是內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。內(nèi)部時鐘是利用單片機內(nèi)部的振蕩器然后在XTAL1和XTAl2兩端接接晶振就能構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器；外部時鐘是利用外部振蕩脈沖接入XTAL1或XTAL2，時鐘電路的結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。圖8STC89C51內(nèi)部時鐘電路(2)復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能就是在該系統(tǒng)上電時提供一個復(fù)位信號，使該系統(tǒng)內(nèi)部的電源保持穩(wěn)定，在穩(wěn)定后復(fù)位信號就會消失不見。復(fù)位電路一般上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位電路原理是2μs以上的電平信號被單片機RST引腳接收到，只要保證電容的充放電的時間大于2μs，就能保證實現(xiàn)復(fù)位。除了上電自動復(fù)位外，有的時候還需要按鍵來使系統(tǒng)復(fù)位。本次設(shè)計使用的就是按鍵復(fù)位的方式。按鍵復(fù)位是通過按鍵使電容處于一個短路的電路中釋放電能來加大電阻兩端的電壓來進(jìn)行復(fù)位操作。這次的復(fù)位操作是因為RST（9）端與電源Vcc接通而實現(xiàn)的。按鍵復(fù)位電路圖如圖9所示。圖9STC89C51復(fù)位電路（3）STC89C51中斷技術(shù)概述中斷技術(shù)[8]中的中斷就是“打斷”的意思，主要是用應(yīng)于“實時監(jiān)測”與“控制”，中斷的決定條件就是允許中斷的發(fā)生和發(fā)生條件，有了中斷就可以使單片機不用頻繁的查詢條件，就可以極大的提高單片機的工作效率，又能夠隨時的相應(yīng)中斷的要求。這些都是依靠片中斷系統(tǒng)來完成的。當(dāng)接收到中斷請求時，中斷的請求如果被中斷系統(tǒng)所允許，單片機就會先處理中斷請求然后再回頭處理主程序的斷點繼續(xù)工作。如果單片機沒有中斷系統(tǒng)，單片機的大量時間可能會浪費在查詢是否有服務(wù)請求發(fā)生的定時查詢操作上。不如采用中斷技術(shù)會極大的提高單片機的工作效率和大量的時間。3.5放音樂驅(qū)動電路設(shè)計播放模塊是由三極管和電阻驅(qū)動構(gòu)成，三極管將信號放大，然后傳輸?shù)嚼?，喇叭它幾乎不存在噪聲，音響效果較好。聲音驅(qū)動電路如圖10所示：圖10聲音驅(qū)動電路聲音驅(qū)動電路三極管：它的作用是把小信號放大成大信號，可用作無觸點開關(guān)，有三個極分別叫做集電極a、基極b、發(fā)射極e。排列方式有NPN和PNP兩種。下面我僅參考NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來闡述三極管放大電路的基本原理。（1）電流放大以共發(fā)射極的放大電路為例，即信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地，當(dāng)基極的電壓U1有很小變化的時候，基極的電流I1也會隨著電壓U1的變化而變化，在集電極電流I2受到基極電流I1的控制會有一個很大的變化，基極電流I1越大集電極的電流I2也會越大，反之亦然；也就是說基極電流控制集電極電流的變化。但在集電極電流的變化比集電極電流的變化大得多，這就是三極管的放大電流作用，I1的變化量與I2的變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)α（α=ΔI1/ΔI2;Δ表示變化量），三極管的放大倍數(shù)α的數(shù)值一般在幾十到幾百倍。如果電流I2流過一個電阻R，那么也可以根據(jù)U=IR可以得到一個放大的電壓，這是三極管的放大電壓作用。三極管在放大信號的時候為了防止放大失真，就需要擁有合適的靜態(tài)工作點，也叫做建立偏置電路，所以需要考慮偏置電路存在的必要性。（2）偏置電路在實際的放大電路中，如果不加偏置電路的話，基極的電壓必須要超過三極管的閥值電壓，這是因為如果電壓達(dá)不到閥值電壓的話，基極的電流就會被默認(rèn)為沒有電流，這樣的話基極的電流不會發(fā)生變化，就達(dá)不到放大的目的了，三極管的BE呈現(xiàn)非線性，所以在考慮到這種情況的發(fā)生，我們需要在三極管的基極增添一個適當(dāng)?shù)碾娏鳎涂梢员ＷC這個電流與小信號相互疊加的時候，就能達(dá)到使基極的電流發(fā)生變化，從而使集電極的輸出被放大，就起到了放大的效果，還有一重原因是如果不增添偏置電路的話，集電極的電路電流就是零，無法在減少了，信號減小，集電極就不反應(yīng)，但是加上了偏置電流，讓集電極事先擁有一定的電流，集電極的電流就能夠減少，這樣就不僅僅能夠放大信號，還可以在輸入的集電極減少時，減小的信號也能放大，所以偏置電路是必要性的。偏置電路的存在是為了使電路能正常工作的附加電路，為了達(dá)到某些條件而設(shè)置的電路稱為偏置電路。（3）開關(guān)作用關(guān)于三極管的飽和情況，是因為電阻是固定的值，所以最大電流為電源電壓與電阻的比值，集電極電流是由極限值的不可能一直的變大下去。即當(dāng)集電極電流的增大不在隨著基極的電流增大而增大時，這個狀態(tài)我們稱為三極管的飽和狀態(tài)。判斷三極管是否飽和可以根據(jù)公式：I1*α〉I2。當(dāng)三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)的時候，可以等效于開關(guān)閉合了。這個時候就可以把三極管當(dāng)作開關(guān)來使用：截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)基極電流為零時，集電極的電流為零這就處在截止?fàn)顟B(tài)，等效于開關(guān)斷開；飽和狀態(tài)，當(dāng)基極電流變的很大，導(dǎo)致三極管處于飽和狀態(tài)，等效于開關(guān)閉合。一般當(dāng)三極管主要工作在飽和或者截止的狀態(tài)時就可以把它看成一個開關(guān)，三極管的引腳如圖11所示。圖11三極管引腳介紹4系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1單片機發(fā)聲概述一般來說，單片機不像其他專業(yè)樂器那樣能奏出多種音色的聲音，即不包含相應(yīng)幅度的諧振頻率。單片機發(fā)出的聲音大多為單音頻率。所以單片機只能演奏簡單的聲音，要求不是很高，只要知道關(guān)于音調(diào)和節(jié)拍，確定每一個節(jié)拍的時間，一般一分鐘多少拍，確定一拍的時間是多少秒，確定每個音符的音長。

知道音調(diào)以后，就能夠讓單片機振蕩信號的頻率，發(fā)出與頻率相對應(yīng)的音符聲音。使用單片機中的定時系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)來進(jìn)行定時中斷，在中斷服務(wù)過程需要中把單片機上使用完的I/O端口在高低電平循環(huán)，就能夠讓揚聲器發(fā)出需要的聲音。通過節(jié)拍計算出每個音符所需要的時間，采用循環(huán)延時的方法來實現(xiàn)控制一個音符唱多長的時間，從而構(gòu)成一首完整的音樂4.1.1音調(diào)聲音的頻率決定著音調(diào)。相對于純音的強度，音調(diào)與頻率成正比；相對于純音的頻率中的低頻純音音調(diào)與響度成反比，而高頻純音的音調(diào)與響度成正比。

例如，在音樂中常常把中音上方的聲音定位標(biāo)準(zhǔn)高音，高音頻率F=440HZ，其余音均與其進(jìn)行比較。假如存在兩個音符A和B，如果音符A的頻率是音符B的2倍是時，就可以說音符A比音符B高了一個頻程。

在音樂中有多個音符，如果音符之間相差了一個頻程，在音樂里面激素是說音符之間差了一個八度音。在這個八度音內(nèi)，存在著十二個半音。因為人們耳朵聽到聲音的實際效果，要知道12個音階的頻率，就可以根據(jù)音符之間的倍頻關(guān)系得到其他音符的基本音調(diào)頻率[3]。以標(biāo)準(zhǔn)高音A的頻率F=440HZ，其對應(yīng)的周期為T=1/F=1/440=2272us，因此需要在單片機I/O端口輸出周期為T=2272us的方波脈沖，也就是t=T/2=2272/2=1136us。也就是說，單片機上定時器的中斷出發(fā)時間為1136us。假定單片機定時器采用的是工作方式1，單片機的計數(shù)脈沖是依靠振蕩器的十二分頻信號。設(shè)外接晶振的振蕩器頻率為f，則定時器的預(yù)置初始值可以根據(jù)公式來確定：Temp

=

65536-(50000/CurrentFre)*10/(12000000/SYSTEM_OSC)TH

=

Temp

/256

TL

=

Temp

%2564.1.2節(jié)拍在音樂中，把固定時間作為基本單位：每個單位被稱為一個“拍子”或“一拍”。拍子的劃分是以音符的劃分來表示的，一拍可以是四分音符（就是表示四分音符為一個節(jié)拍）、二分音符（表示二分音符為一拍）、八分音符（表示八分音符為一拍）。

拍子的時值不是固定的，樂曲的規(guī)定速度可以是多樣的，就好像當(dāng)每一拍占用的是1s，半拍是0.5秒，每分鐘就是60拍；每拍的時間是0.5秒，半拍就是0.25秒，依此類推。

一拍的發(fā)音時間沒有相對的時間規(guī)定，通常情況下來說，一拍的時間在400~450ms的范圍。單片機的定時器可以讓單片機在計數(shù)器模式MODEl下工作．通過合適的的計數(shù)數(shù)值THO及TLO用來計時半個周期的時間．當(dāng)計數(shù)器計時時間到后就需要對脈沖的IO口進(jìn)行反向輸出．然后重復(fù)該記時操作。

通過對IO口的反相操作．就能夠在單片機IO的引腳上得到該頻率的脈沖。IO端口的引腳上的頻率脈沖經(jīng)過與三極管連接來作為音頻功放，然后輔出到揚聲器．從而發(fā)出美妙的樂音。信號經(jīng)過音頻功放電路就能夠輸出到揚聲器，就能夠發(fā)出自己想要的音樂聲。只要一按下按鈕，就會有音樂播出，等一首歌播放完畢后，當(dāng)再次按下按鈕，就會播放下一首音樂，如此循環(huán)。該音頻功放電路可以奏出自己想要的不同旋律的音樂聲。4.2編程軟件KeilC51KeilC51是編程人員使用Keil從事C51開發(fā)的開發(fā)人員所使用的一款開發(fā)系統(tǒng)，是一種兼容C語言軟件的開發(fā)系統(tǒng)，主要運行于51內(nèi)核的單片機平臺。KeilC51軟件在開發(fā)上提供了較為豐富的庫函數(shù)以及具有強大功能的集成開發(fā)調(diào)試工具，另外KeilC51軟件在經(jīng)過匯編后的代碼效率極高，下面介紹KeilC51開發(fā)系統(tǒng)的組成功能以及使用。KeilC51軟件是一種既能編程[3]又能仿真一款軟件，它不僅支持匯編、C語言還支持匯編和C語言的混合編程。4.3畫圖軟件Protel99SEProtel99SE是澳大利亞PORTEL公司在八十年代末研制開發(fā)推出的一種EDA電路設(shè)計軟件。Protel99SE要求必須在Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)環(huán)境中運行的EDA電路設(shè)計軟件，該畫圖軟件采用的是設(shè)計庫管理模式，具有很強的的數(shù)據(jù)交換能力、開放性、3D模擬等功能，該畫圖軟件是一個32位的設(shè)計軟件，可以完成電路原理圖、印制電路板、可編程邏輯器件設(shè)計等設(shè)計工作，利用Protel99SE畫圖軟件可以使得電路設(shè)計變得簡單、快捷，可以設(shè)計出高質(zhì)量的印制電路板。Protel99SE軟件的特點：可生成三十多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表；強大的全局編輯功能；在原理圖里面選擇器件改變，PCB中相同的元器件也能夠被選擇并改變；同時運行原理圖和PCB，在打開的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò)；同步設(shè)計，該畫圖軟件包含一個強大的設(shè)計同步可以保證原理圖和PCB在設(shè)計上面的一致性，不僅可以對元器件標(biāo)號正向注釋，還可以對元器件進(jìn)行反向注釋；多圖紙的設(shè)計，一個原理圖具有多種組織圖紙方案，Prote199se將每一個設(shè)計當(dāng)作一個獨立方案，還可以設(shè)計模塊化原件，模塊也可被不同的方案重復(fù)使用；PLD支持通過用CUPL語言與原理圖來進(jìn)行設(shè)計，并能夠生成標(biāo)準(zhǔn)的JED下載文件；*PCB可設(shè)計32個信號層，16個電源-地層和16個機加工層；Prote199se可以幫我們進(jìn)行規(guī)則檢查；智能覆銅功能，覆鈾可以自動重鋪；提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計模版；放置漢字功能；可以實現(xiàn)和其它軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的交換；擁有智能封裝的導(dǎo)航，對于復(fù)雜封裝來說很友好；具有打印預(yù)覽功能，可以直觀的觀察到打印結(jié)果；獨特的3D顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果；功能強大的CAM處理可以較容易的實現(xiàn)輸出需要的文件、清單、報告；Protel99SE[2]畫圖軟件的工作環(huán)境是基于Windows界面，Prote199SE畫圖軟件包括：標(biāo)題菜單、主菜單、狀態(tài)欄、標(biāo)準(zhǔn)和繪圖工具欄、選擇對象按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。Protel99SE軟件界面如圖12所示。圖12Prtel99SE軟件界面4.4Protel使用常見問題1.原理圖常見錯誤：(1)ERC報告管腳沒有接入信號：a.創(chuàng)建封裝時給管腳定義了I/O屬性；b.創(chuàng)建或放置元件設(shè)置了不一樣的grid屬性導(dǎo)致接口與線沒有完全連上；c.創(chuàng)建元件,當(dāng)pin的方向反向時，必須在非pinname接口連線。(2)元件跑到圖紙界外：沒有在元件庫圖表紙中心創(chuàng)建元件。(3)創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表不能完全調(diào)入PCB。(4)使用自己創(chuàng)建的元件時，不能使用annotate。2.PCB中常見錯誤：(1)網(wǎng)絡(luò)載入時報告NODE沒有找到：a.原理圖中的元件使用了PCB庫中沒有的封裝；b.原理圖中的元件使用了PCB庫中名稱不一致的封裝；c.初學(xué)者最容易犯的時沒有建立工程文件。（2）打印時總是不能打印到一頁紙上：a.創(chuàng)建PCB庫時沒有在原點；b.可能是在多次改變元件位置后，導(dǎo)致PCB板外部有隱藏的字符，需要將該字符移到PCB板的里面。4.5系統(tǒng)總體流程圖系統(tǒng)總體程序就是當(dāng)開啟電源之后，中斷系統(tǒng)程序會初始化，開始調(diào)用播放音樂函數(shù)，當(dāng)按鍵被按下時，然后根據(jù)按鍵來判斷取反播放，然后結(jié)束，如果按鍵沒觸發(fā)則會直接結(jié)束，系統(tǒng)總體的流程圖如圖13所示圖13系統(tǒng)流程圖5調(diào)試與實現(xiàn)調(diào)試需要經(jīng)過大量的調(diào)試，才能達(dá)到理想中的效果，以下將分文硬件與軟件兩部分介紹此次調(diào)試的過程，以及調(diào)試過程中遇到的困難和解決辦法。程序主要取自一個音樂播放程序，但沒有功率放大部分，更沒有多音樂輪流播放部分，按鈕部分。

在此基礎(chǔ)之上，首先是對其進(jìn)行一定的修改，在保留原來音樂播放程序的前提下，進(jìn)行主程序的設(shè)計，首先對所有端口進(jìn)行初始化操作，然后不斷循環(huán)部分直到按鍵被按下，進(jìn)入防止抖動程序，如果不是抖動，則進(jìn)入音樂播放程序，直到音樂播放完畢，再次進(jìn)入等待按鍵按下部分，直到第二次按鍵按下，再次進(jìn)入防止抖動程序，如果不是抖動，則再次進(jìn)入音樂播放程序，直到音樂播放完畢，直到第三次按鍵按下，最后一次次進(jìn)入防止抖動程序，如果不是抖動，則最后一次次進(jìn)入音樂播放程序，直到音樂播放完畢，回到循環(huán)起點，等待第四次按鍵按下部分，如此類推。

經(jīng)Keil軟件的改進(jìn)后，生成的hex文件，再用開發(fā)板燒入程序，并通過stc-isp燒錄軟件燒錄后，最終得以完成。

再把燒錄好的STC89C51芯片擺放到已經(jīng)焊接好的電路板上，按下遙控按鈕，聽到第一首音樂，在第一首音樂播放完畢后，再按下按鈕，聽到第二首音樂，在第二首音樂播放完畢后，再次按下按鈕，聽到第三首音樂，在第五首音樂播放完畢后，再按下按鈕，聽到第一首音樂，如此類推。

程序在開始之初是用簡單的中斷延遲來實現(xiàn)，對于編歌曲來講需要很大的工作量，在網(wǎng)上查找大量的資料之后，找到了一個做音樂播放器的程序，他也是基于中斷延遲來實現(xiàn)播放功能，但是他對于歌曲編輯的靈活性，有很大的發(fā)展空間，所以我就采用了他的部分程序。

其次是主程序的編輯，原來的音樂播放程序只是假單的等待按鈕按下后，直接播放一首完整的歌曲后緊接著另外一首完整的歌曲歌。但是這次的設(shè)計是要制作一個門鈴，而不是音樂播放，考慮到設(shè)計需要，我們要實現(xiàn)的功能是按下按鈕，播放一小段音樂，停止，等待下一個按鈕，再播放，不斷循環(huán)。

想到的是在播放完一首歌曲后，進(jìn)入在此等待狀態(tài)。對于該段程序中的主要保護(hù)手段，就是按鈕防治抖動部分，因此在等待按鈕按下后，利用延遲程序判斷是否按鍵再次被按下。5.1焊接遇到的主要技術(shù)問題1.元器件的裝插焊接[1]應(yīng)遵循先小后大，先輕后重，先低后高，先里后外的原則2.在瓷介電容、電解電容及三極管等元件立式安裝時，引線不宜過長或者過短，否則會降低元器件的穩(wěn)定性或者過熱導(dǎo)致的元器件損壞。一般距離電路板面2mm，而且要注意電容的正負(fù)性，以防連接錯誤。3.集成電路的焊接，在焊接時，首先要弄清引線腳的排列順序，并與線路板上的焊盤引腳對準(zhǔn)，核對無誤后，先固定IC，焊接完后要檢查有無虛焊，連焊等現(xiàn)象，確保焊接質(zhì)量。4.焊錫之前需要先插上電烙鐵的插頭，給電烙鐵加熱。5.焊接時，焊錫與電路板、電烙鐵與電路板的夾角最好成45度，這樣焊錫與電烙鐵夾角成90度。6.焊接時，焊錫與電烙鐵接觸時間不要太長，以免焊錫過多或是造成漏錫；也不要過短，以免造成虛焊。7.元件的腿盡量要直，而且不要伸出太長。8.焊完時，焊錫最好呈圓滑的圓錐狀，而且還要有金屬光澤5.2功能的調(diào)試方法遙控器的調(diào)試是裝上12v電池，然后找一個小音箱，將音響插上電源同時聲音調(diào)到最大，讓遙控器與音箱離的進(jìn)一下，之后按下遙控器的按鍵。如果音箱會發(fā)出滋滋的干擾聲，證明有信號發(fā)出，就可以調(diào)試主控板了。主控板裝上3節(jié)5號電池，首先檢測主控板有無焊接短路，然后通電，保持遙控器與主控板比較近的距離，按下遙控按鍵，看主機有無音樂發(fā)出，如果沒有那就給P2.5引腳高電平看下有無音樂發(fā)出，如果有證明是接收電路有問題，反之是放音驅(qū)動的問題。最后都調(diào)試好，就開始測試遙控距離，影響遙控具體的主要因素是天線，分別測試，要有足夠的耐心，最終得出接收天線大約20cm左右，發(fā)射天線35cm左右的長度是遙控距離比較遠(yuǎn)的。6結(jié)束語6.1意見及改進(jìn)該電路用超再生無線技術(shù)，接收由解調(diào)、放大、整形、聲響電路組成，性能穩(wěn)定，遙控距離遠(yuǎn)，功耗低等特點。但隨著微電子技術(shù)、無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，無線音樂門鈴將滿足不了人們的生活需要，無線可視門鈴已逐漸走進(jìn)人們的生活。隨著生活節(jié)奏的加快，有訪客而主人不在家，則需要一種能夠紀(jì)錄來客的錄象門鈴，也可作為防盜設(shè)備。就該電路而言，可以加上紅外接收管，只要有人即可使門鈴音樂響起。超外差無線技術(shù)比超再生更加穩(wěn)定，可以將無線技術(shù)換一下。6.2設(shè)計的收獲與體會1、這次的畢業(yè)設(shè)計使我能夠完成必要的查詢與討論，提高了我的學(xué)習(xí)能力。2、在設(shè)計過程中，容易想當(dāng)然，然后導(dǎo)致時間花費較大。3、我在做畢業(yè)設(shè)計的同時一種對于之前所學(xué)的理論知識一次很好的檢驗，大多數(shù)的理論學(xué)習(xí)依靠死記硬背的學(xué)習(xí)效果不是很理想，但在實踐的過程中對于各種元件的理解與認(rèn)識更加深刻，對于平時理論學(xué)習(xí)存在疑惑的地方也有了醍醐灌頂?shù)母杏X，實踐出真知，古人誠不欺我。4、此次畢業(yè)設(shè)計，過程也是起起伏伏。此次畢業(yè)設(shè)計也是讓我記憶深刻。我想說，畢業(yè)設(shè)計的過程中可能存在困難，但在克服困難的巨大滿足感面前還是十分的快樂，看到自己親手做出的設(shè)計成果，也是有很大的觸動，可能會有人覺得設(shè)計過程枯燥，但回過頭來想一下，感覺這次經(jīng)歷也是人生中的一筆寶貴財富。結(jié)論與展望這次畢業(yè)設(shè)計，是我大學(xué)四年來學(xué)到知識的一次綜合運用，對于此次工作，首要考慮到的是低成本的概念，音樂門鈴在市面上一早就存在，想要繼續(xù)得以發(fā)展，必須在成本上下功夫，這次設(shè)計的主要亮點是功放電路采用最簡