【正文】 ........22結論 ...........................................................................................................................................24參考文獻 ...................................................................................................................................25致謝 ...........................................................................................................................................26附錄 A 主文件程序 .................................................................................................................27附錄 B 播放文件程序 .............................................................................................................301 緒論以下是關于此次畢業(yè)設計的題目北京以及目的，國內(nèi)外研究狀況，題目研究方法還有論文構成和研究內(nèi)容的介紹。 題目背景及目的隨著時代的發(fā)展和進步，控制智能化、儀器小型化、功耗微小化得到廣泛關注。在這些領域中，單片機起到了舉足輕重的作用，這就把單片機的應用提升到重要的地位，單片機應用系統(tǒng)設計就成為新的技術熱點。 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。隨著單片機技術的飛速發(fā)展，通過單片機實現(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 [1]。由于電子音樂門鈴具有鈴聲悅耳動聽，價格低廉、耗電少等優(yōu)點，在現(xiàn)代家具中的應用越來越流行。有了電子音樂門鈴，在有客人在拜訪時，聽到的將不再是單調(diào)的提示等候音，而是不同凡響的流行音樂旋律、特效音等個性化的電子聲樂。 國內(nèi)外研究狀況目前在家庭住宅中使用的電子門鈴大多數(shù)是沒用音樂，只有簡單的叮咚叮當?shù)穆曇?，比較單調(diào)。其中絕大多數(shù)沒有按鈕提示以及其他功能，要不就是造價昂貴，諸多缺點。經(jīng)了解，現(xiàn)在市場上所有銷售的門鈴主要有以下幾種：敲擊式電子音樂門鈴，采用聲控觸發(fā)電路和音樂集成電路組成，通過一個可調(diào)電阻來控制喇叭的靈敏度，一個電容快速充電來維持后續(xù)工作；不用按鈕的音樂門鈴，采用紅外線發(fā)射接收電路和自激多諧振蕩電路構成，蕩發(fā)出的紅外線被人遮擋住的一瞬間，揚聲器就發(fā)出有沒動聽的音樂；帶們演示電路的音樂門鈴，采用低功耗交流繼電器 TLP3502 和高頻小功率管組成。只要按下門鈴按鈕就會同時打開門燈，使主人可以通過門鏡來識別來客身份。門燈經(jīng)一段時間的延時后自動熄滅；無限遙控門鈴，采用脈沖調(diào)制發(fā)射，及石英晶振穩(wěn)頻技術，實現(xiàn)遠距離遙控。 題目研究方法充分調(diào)查研究并且認真深刻學 51 芯片功能以及使用方法，掌握單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)流程、硬軟件系統(tǒng)設計以及相關工具軟件的使用方法，同時對被控的實際應用對象有更深入的了解，達到學以致用、系統(tǒng)地整合所學專業(yè)知識的目的，達到設計的系統(tǒng)抗干擾能力強、穩(wěn)定可靠、成本低廉、使用方便，滿足相關的功能要求。掌握單片機的體系結構、工作原理、指令系統(tǒng)與編程技巧以及相關接口技術，熟悉單片機開發(fā)工具并掌握單片機應用系統(tǒng)的設計開發(fā)流程；選擇并設計合理的補償算法與程序結構；掌握相應的抗干擾措施；設計出系統(tǒng)的硬件結構與接口電路，編寫相關軟件。 論文構成及研究內(nèi)容論文主要有緒論、電子音樂門鈴系統(tǒng)簡介（分析功能要求、系統(tǒng)原理與控制方法） 、系統(tǒng)硬件設計、系統(tǒng)軟件設計、系統(tǒng)調(diào)試與實現(xiàn)、結論、參考文獻、致謝、附錄各部分組成。研究內(nèi)容為開發(fā)研究出低成本音樂門鈴。本文利用單片機體積小、速度快、功能強、性能可靠、價格低廉等優(yōu)點，介紹了用 AT89C52 單片機設計電子音樂門鈴的方法，系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、功能穩(wěn)定。日后可在此基礎上進一步完善，如增加語音防盜報警功能、有人無人語音門鈴切換功能，甚至增加可視對講功能等。2 電子音樂門鈴系統(tǒng)簡介了利用單片機為主控制器設計電子門鈴的具體方法。該電子門鈴具有普通門鈴的功能，而且還具有一些擴展功能。 分析功能要求本設計要求是要完成低成本音樂門鈴設計，芯片可采用 51 芯片，89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。 [2]AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡版本。AT89C 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。主要特性：與 MCS51 兼容 ， 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器，壽命：1000 寫/ 擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間：10 年，全靜態(tài)工作：0Hz24MHz，三級程序存儲器鎖定， 1288 位內(nèi)部 RAM， 2 可編程 I/O 線，兩個 16 位定時器/ 計數(shù)器， 5 個中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 [2]。因為需要用到播放音樂功能，所以需要用到功放電路，其中采用 LM386 芯片, LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點的功率放大器，廣泛應用于錄音機和收音機之中。LM386 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器,主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為 20。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在 6V 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。 系統(tǒng)原理與控制方法利用單片機89C52產(chǎn)生樂曲音符，再把樂譜翻譯成計算機音樂語言，由單片機進行信息處理，在經(jīng)過信號放大，由喇叭放出樂曲聲。通過控制定時器的定時時間來產(chǎn)生不同頻率的方波，驅(qū)動喇叭發(fā)出不同音階的聲音，再利用延遲來控制發(fā)音時間的長短，即可控制音調(diào)中的節(jié)拍。把樂譜中的音符和相應的節(jié)拍變換為定常數(shù)和延遲常數(shù)，作為數(shù)據(jù)表格存放在存儲器中。由程序查表得到定時常數(shù)和延遲常數(shù)，分別用以控制定時分別代表某一頻率的聲音。 [3]以 STC89C52RC 為核心，加上芯片最小系統(tǒng)電路，按鈕，外圍電源，LM386 功放電路，揚聲器電路組成。該系統(tǒng)通過 STC89C52RC 單片機的中斷調(diào)用來實現(xiàn)將音符轉換為相應的電信號輸出到揚聲器，組成一首完整的音樂，并通過按鈕實現(xiàn)歌曲的轉換。 單片機發(fā)音概述一般來說，單片機不像其他專業(yè)樂器那樣能奏出多種音色的聲音，即不包含相應幅度的諧振頻率。單片機演奏的音樂基本都是單音頻率。因此單片機演奏音樂比較簡單，只需能清楚“音調(diào)” 和“節(jié)拍”兩個概念即可。音調(diào)表示一個音符唱多高的頻率。節(jié)拍表示一個音符唱多長的時間。知道了一個音符的頻率后，便可以讓單片機發(fā)出相應頻率的振蕩信號，從而產(chǎn)生相應的音符聲音。通過單片機的定時器進行定時中斷，在中斷服務程序中將單片機上完結 LM386 的 I/O 口來回置高電平或者是低電平的，從而讓揚聲器發(fā)出聲音。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，從而構成一首完整的音樂。 音調(diào)音調(diào)主要由聲音的頻率決定。對一定強度的純音，音調(diào)隨頻率的升降而升降；對一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨響度增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨響度增加而上升。 音調(diào)的高低還與發(fā)聲體的結構有關，因為發(fā)聲體的結構影響了聲音的頻率。 大體上，2022 赫茲以下的低頻純音的音調(diào)隨響度的增加而下降，3000 赫茲以上高頻純音的音調(diào)隨響度的增加而上升。例如，在音樂中常常把中音 C 上方的 A 音定位標準高音，其頻率F=440HZ，其余音均與其進行比較。F1 和 F2 為兩個音符，如果這兩個音符的頻率相差一倍時，也即 F2=2*F1 時，則稱 F2 比 F1 高一個頻程。在音樂中音符 1 與音符 2，音符 2 與音符 3……等等之間正好相差一個倍頻程，在音樂學中稱它相差一個八度音。在一個八度內(nèi)，有 12 個半音。由于人耳的聽覺效果，這 12 個音階的分度基本上是以對數(shù)的關系來劃分的。只要知道12 個音符的音高，也就是其基本頻率，就可以根據(jù)音符之間的倍頻關系得到其他音符的基本音調(diào)頻率 [3]。以標準高音 A 的頻率 F=440HZ，其對應的周期為：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。如果單片機采用定時器為工作方式 1，它以振蕩器的十二分頻信號為計數(shù)脈沖。設外接晶振的振蕩器頻率為 f，則定時器的預置初始值有以下公式來確定：Temp = 65536(50000/CurrentFre)*10/(12022000/SYSTEM_OSC)TH = Temp /256TL = Temp %256 節(jié)拍在音樂中，時間被分成均等的基本單位，每個單位叫做一個“拍子” 或 稱一拍。拍子的時值是以音符的時值來表示的，一拍的時值可以是四分音符（即以四分音符為一拍） ，也可以是二分音符（以二分音符為一拍）或八分音符（以八分音符為一拍） 。拍子的時值是一個相對的時間概念，比如當樂 曲的規(guī)定速度為每分鐘 60 拍時，每拍占用的時間是一秒，半拍是二分之一 秒；當規(guī)定速度為每分鐘 120 拍時，每拍的時間是半秒，半拍就是四分之一 秒，依此類推。拍子的基本時值確定之后，各種時值的音符就與拍子聯(lián)系在一起。例如，當以四分音符為一拍時，一個全音符相當于四拍，一個二分音符相當于兩拍， 八分音符相當于半拍，十六分音符相當于四分之一拍；如果以八分音符做為 一拍，則全音符相當于八拍，二分音符是四拍，四分音符是兩拍，十六分音 符是半拍 [4]。對于一拍的發(fā)音時間，如果樂曲沒有特殊說明，一般來說，一拍大約為400~450ms。對于計算機編程 節(jié)拍碼及節(jié)拍數(shù)如圖 [5]所示：圖 節(jié)拍碼及節(jié)拍數(shù)3 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心，加上外圍電源時鐘電路、LM386功放電路及揚聲器電路組成。Atmel公司的生產(chǎn)的AT89C51單片機是一種低功耗／ 1氐電壓、高性能的8位單片機，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層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，片內(nèi)集成4K 字節(jié)可改變程序Flash 存儲器，具有低功耗，速度快，程序擦寫方便等優(yōu)點，完全滿足本系統(tǒng)設計需要。系統(tǒng)通過P3連接功放電路從而驅(qū)動揚聲器產(chǎn)生電子聲樂，P1 口連接門鈴按鍵。 原理簡介總體設計方案本系統(tǒng)采用 STC89C52 作為系統(tǒng)核心，音樂是由音符組成．不同的音符是由相應頻率的振動產(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)生音頻林沖，只要算出某一音頡的周期 T，將此周期 T 除2．即為畢周期的時間。我們利用單片機的內(nèi)部定時器 TO，使其工作在計數(shù)器模式 MODEl 下．韌始化適當?shù)挠嫈?shù)值 THO 及 TLO 以計時這個半周期時間．每當計時時間到后就將輸出脈沖的 口反相．然后重復計時此半周期時間。再對 口反相．就可在單片機 引腳上得到此頻率的脈沖。 引腳脈沖接 LM386 作音頻功放，然后輔出到揚聲器．從而發(fā)出美妙的樂音 [6]。通過音頻功放電路，把信號輸出到揚聲器，播出美