基于單片機(jī)電子音樂(lè)門鈴設(shè)計(jì)6基于AT89C51單片機(jī)的電子音樂(lè)門鈴設(shè)計(jì)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(lè)門鈴的意義 3310352設(shè)計(jì)任務(wù) 3207043硬件電路設(shè)計(jì) 4279453.1系統(tǒng)總體框圖 4325303.2發(fā)射電路設(shè)計(jì) 5255323.3接收電路設(shè)計(jì) 6149753.4主控電路設(shè)計(jì) 7276773.5放音樂(lè)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 11104974系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 12252934.1單片機(jī)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(jiàn)問(wèn)題 16243344.5系統(tǒng)總體流程圖 1787535調(diào)試與實(shí)現(xiàn) 17204075.1焊接遇到的主要技術(shù)問(wèn)題 18141495.2功能的調(diào)試方法 19290396結(jié)束語(yǔ) 19278756.1意見(jiàn)及改進(jìn) 19182696.2設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì) 2012634結(jié)論與展望 2010069參考文獻(xiàn)： 20摘要:在當(dāng)今社會(huì)中，人們追求的已經(jīng)不單單是物質(zhì)上的滿足，更多會(huì)轉(zhuǎn)化為思想方面的滿足，隨著移動(dòng)無(wú)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(lè)功門鈴能更加豐富化越來(lái)越被重視，電子音樂(lè)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(duì)于使用物品也追求的更加高，特別是在人們的日常生活過(guò)程中，人們更樂(lè)于使用實(shí)用性以及可靠性的智能電子音樂(lè)門鈴產(chǎn)品，所以對(duì)智能化電子音樂(lè)門鈴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，在研究過(guò)程中，對(duì)于相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行了參考與借鑒。采用AT89C51單片機(jī)來(lái)作為主控制的芯片，外部有三極管來(lái)作為驅(qū)動(dòng)，用來(lái)傳播聲音，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用更加符合人們對(duì)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(wú)線；音樂(lè)門鈴；單片機(jī)前言處在國(guó)家經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展階段，人們對(duì)于精神世界的滿足需求越來(lái)越高，已經(jīng)不單單滿足于對(duì)常規(guī)的門鈴需求，因此電子音樂(lè)門鈴的設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，人們?cè)陂T鈴響起等待的過(guò)程中不單單是無(wú)聊的等待，還可以在等待的過(guò)程中享受著舒緩的音樂(lè)，保持著愉悅的心情，為應(yīng)對(duì)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(duì)于住宅的滿意度與舒適度。住宅智能化是大勢(shì)所趨，是時(shí)代發(fā)展的去向，是切實(shí)提高人們思想滿足感的行為，不斷滿足人們對(duì)于精神品質(zhì)生活的要求，相信經(jīng)過(guò)一代代人人們的努力，中將可以在研究電子音樂(lè)門鈴的過(guò)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(huì)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(jī)在其中起到了重要的作用，時(shí)代的發(fā)展速度日益提高，智能化的住宅功能需求也越來(lái)越高，安全和家庭智能化是大勢(shì)所趨。更多的國(guó)家愈發(fā)對(duì)相關(guān)研究加大投入，并且許多的公司也應(yīng)運(yùn)而生，大批量的智能住宅被建立起來(lái)。雖然我國(guó)對(duì)于智能住宅的研究沒(méi)有那么的深入，但是我國(guó)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(guó)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》被華東建筑設(shè)計(jì)研究院編制出來(lái)。這無(wú)不是展現(xiàn)出智能化的重要性個(gè)人層次，作為一個(gè)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(lè)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(lè)門鈴具有價(jià)格低廉、門鈴可以播放喜歡的音樂(lè)、耗電不多等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用中更加的廣泛。電子音樂(lè)門鈴可以讓我們?cè)谟锌腿藖?lái)訪時(shí)，按下門鈴聽(tīng)到的不會(huì)是雷打不動(dòng)的鈴聲，而是舒緩的電子聲樂(lè)，讓客人不僅僅是無(wú)聊的等待。1.2研究電子音樂(lè)門鈴的意義對(duì)比傳統(tǒng)的有線門鈴。無(wú)線門鈴使生活更加的方便。現(xiàn)實(shí)中如果不能及時(shí)接待來(lái)訪人員，可能會(huì)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(hào)和接收信號(hào)是通過(guò)電線傳輸至接收器，隨著一代代人們的努力，無(wú)線技術(shù)得到了迅速發(fā)展，就發(fā)展出無(wú)線門鈴，簡(jiǎn)單方便的安裝，可以有效避免麻煩，不會(huì)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(shí)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(lè)門鈴能夠播放出可選的自己喜歡的聲音，就好像手機(jī)鈴聲一樣多樣化。耗電量相對(duì)更小，開關(guān)內(nèi)安裝有自己的電源，不用時(shí)損耗極小。使用壽命較長(zhǎng)，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(jì)任務(wù)任務(wù)與要求：a.門鈴的音樂(lè)可以通過(guò)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(shí)損耗非常小c.門鈴按鍵按下有音樂(lè)響起；d.采用無(wú)線電進(jìn)行遙控，可穿越墻體等；e.工作過(guò)程中各工作互相不影響；f.主機(jī)也可以采用電池供電，方便安裝；g.主機(jī)有復(fù)位按鍵，可以隨時(shí)關(guān)閉音樂(lè)。

3硬件電路設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體框圖本次的設(shè)計(jì)的主要組成部分分別是：STC89C51單片機(jī)、電源、復(fù)位電路、晶振電路、放歌模塊和無(wú)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(jì)的遙控器的信號(hào)是由編碼芯片來(lái)進(jìn)行編碼的，發(fā)射信號(hào)是由超再生無(wú)線模塊來(lái)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(jì)由于無(wú)線[4]信號(hào)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(hào)的傳輸不僅要采用編碼的方式，還要保證各個(gè)系統(tǒng)之間的穩(wěn)定性，SC2262經(jīng)過(guò)不同的編碼組合，可以組合出上萬(wàn)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(jià)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(wàn)計(jì)，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(diǎn)：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(wàn)計(jì)。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(shuō)明名稱管腳說(shuō)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(dòng)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(huì)被熱釋電模塊影響，當(dāng)出現(xiàn)情況異常時(shí)，電源端就會(huì)啟動(dòng)，SC2262芯片就會(huì)開始工作就會(huì)讓發(fā)射模塊進(jìn)行信號(hào)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(jì)接收電路的設(shè)計(jì)是通過(guò)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(guò)高頻的接收和解調(diào)之后的信號(hào)是SC2262編碼集成電路編碼出來(lái)的串行信號(hào)，想要還原出控制信號(hào)數(shù)據(jù)，必須還要經(jīng)過(guò)相對(duì)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(duì)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(shí)，該電路會(huì)在17管腳輸出高電平，就表明解碼成功，同時(shí)在四位數(shù)據(jù)位上輸出相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，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(hào)不再發(fā)射信號(hào)時(shí)，SC2272對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)輸出位就會(huì)變?yōu)榈碗娖?。而鎖存功能是指當(dāng)發(fā)射信號(hào)不在發(fā)射信號(hào)時(shí)，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(hào)輸入被接收到。為了保證正確的解調(diào)出編碼信號(hào)，接收端還需要增加一級(jí)前置放大級(jí)，來(lái)增幅輸入SC2272的信號(hào)。SC2272的輸出端是通過(guò)各種接口來(lái)控制相對(duì)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(jì)主控電路設(shè)計(jì)是以STC89C51單片機(jī)為主的中央處理系統(tǒng)，單片機(jī)是一種多元件微型計(jì)算機(jī)，這些元件分別是時(shí)鐘部件繼承、定時(shí)器、ROM（程序存儲(chǔ)器）、CPU（中央處理器）、中斷系統(tǒng)、RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）和I/O接口電路。單片機(jī)具有小體積、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)并且物美價(jià)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(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)器周期：普通型為12時(shí)鐘，增強(qiáng)型為6時(shí)鐘可以任意選擇；（2）頻率范圍：0~40MHZ；（3）STC89C51RC對(duì)應(yīng)Flash空間：8KB；（4）內(nèi)部存儲(chǔ)器（RAM)：512B；（5）定時(shí)器\計(jì)數(shù)器：3個(gè)16；（6）通用異步通信口（UART）1個(gè)；（7）中斷源:8個(gè)；（8）有ISP(在系統(tǒng)可編程）\IAP(在應(yīng)用可編程),無(wú)需專用編程器\仿真器；（9）通用I\O口：32\36個(gè)；（10）外形封裝：PDIP封裝。（11）具有EEPROM功能（二）STC89C51單片機(jī)的引腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口是一個(gè)8位漏級(jí)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(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。當(dāng)P0口的管腳初寫入為1時(shí)，引腳的作用就是高阻抗輸入。P1口：端口P1是一個(gè)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(dòng)4個(gè)TTL的邏輯電平。對(duì)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(gè)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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是一個(gè)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(dòng)4個(gè)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(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）當(dāng)I/O端口作為輸入端口時(shí)，有兩種讀取模式：讀取端口和讀取引腳。讀端口時(shí)，事實(shí)上并不會(huì)從外部讀入數(shù)據(jù)，但是在經(jīng)過(guò)一些操作或轉(zhuǎn)換后，端口鎖存器的內(nèi)容就會(huì)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(shí)，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(hào)輸入端：需要在振蕩器復(fù)位器件時(shí)，給復(fù)位端加上一個(gè)短暫的高電平可使單片機(jī)的程序復(fù)位。ALE/PROG：作用是用來(lái)地址鎖存的，用來(lái)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(shí)，周期內(nèi)每臺(tái)機(jī)器兩次/PSEN有效。/EA/VPP：外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)，在低電平有效。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。STC89C51單片機(jī)正常工作時(shí)復(fù)位端電壓應(yīng)該保持在低電平狀態(tài)，當(dāng)該單片機(jī)的RST引入高電平，單片機(jī)的內(nèi)部就會(huì)執(zhí)行復(fù)位操作，通過(guò)撥動(dòng)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(jī)復(fù)位端即可得到一個(gè)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(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)，一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、電源、晶振電路、復(fù)位電路。單片機(jī)復(fù)雜功能的實(shí)現(xiàn)都是在最小系統(tǒng)為核心部分，再對(duì)最小系統(tǒng)進(jìn)行A/D擴(kuò)展和存儲(chǔ)擴(kuò)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(jī)，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(jī)與時(shí)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(jī)最小系統(tǒng)原理框圖(1)時(shí)鐘電路時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生一般由2種方式，分別是內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘是利用單片機(jī)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(shí)鐘是利用外部振蕩脈沖接入XTAL1或XTAL2，時(shí)鐘電路的結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。圖8STC89C51內(nèi)部時(shí)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(shí)提供一個(gè)復(fù)位信號(hào)，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(hào)就會(huì)消失不見(jiàn)。復(fù)位電路一般上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位電路原理是2μs以上的電平信號(hào)被單片機(jī)RST引腳接收到，只要保證電容的充放電的時(shí)間大于2μs，就能保證實(shí)現(xiàn)復(fù)位。除了上電自動(dòng)復(fù)位外，有的時(shí)候還需要按鍵來(lái)使系統(tǒng)復(fù)位。本次設(shè)計(jì)使用的就是按鍵復(fù)位的方式。按鍵復(fù)位是通過(guò)按鍵使電容處于一個(gè)短路的電路中釋放電能來(lái)加大電阻兩端的電壓來(lái)進(jìn)行復(fù)位操作。這次的復(fù)位操作是因?yàn)镽ST（9）端與電源Vcc接通而實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”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(jī)不用頻繁的查詢條件，就可以極大的提高單片機(jī)的工作效率，又能夠隨時(shí)的相應(yīng)中斷的要求。這些都是依靠片中斷系統(tǒng)來(lái)完成的。當(dāng)接收到中斷請(qǐng)求時(shí)，中斷的請(qǐng)求如果被中斷系統(tǒng)所允許，單片機(jī)就會(huì)先處理中斷請(qǐng)求然后再回頭處理主程序的斷點(diǎn)繼續(xù)工作。如果單片機(jī)沒(méi)有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時(shí)間可能會(huì)浪費(fèi)在查詢是否有服務(wù)請(qǐng)求發(fā)生的定時(shí)查詢操作上。不如采用中斷技術(shù)會(huì)極大的提高單片機(jī)的工作效率和大量的時(shí)間。3.5放音樂(lè)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)播放模塊是由三極管和電阻驅(qū)動(dòng)構(gòu)成，三極管將信號(hào)放大，然后傳輸?shù)嚼龋人鼛缀醪淮嬖谠肼?，音響效果較好。聲音驅(qū)動(dòng)電路如圖10所示：圖10聲音驅(qū)動(dòng)電路聲音驅(qū)動(dòng)電路三極管：它的作用是把小信號(hào)放大成大信號(hào)，可用作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，有三個(gè)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(lái)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(hào)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(shí)候，基極的電流I1也會(huì)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(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流I1越大集電極的電流I2也會(huì)越大，反之亦然；也就是說(shuō)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(guò)一個(gè)電阻R，那么也可以根據(jù)U=IR可以得到一個(gè)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(hào)的時(shí)候?yàn)榱朔乐狗糯笫д妫托枰獡碛泻线m的靜態(tài)工作點(diǎn)，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(shí)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(guò)三極管的閥值電壓，這是因?yàn)槿绻妷哼_(dá)不到閥值電壓的話，基極的電流就會(huì)被默認(rèn)為沒(méi)有電流，這樣的話基極的電流不會(huì)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(gè)適當(dāng)?shù)碾娏?，就可以保證這個(gè)電流與小信號(hào)相互疊加的時(shí)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(wú)法在減少了，信號(hào)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(hào)，還可以在輸入的集電極減少時(shí)，減小的信號(hào)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?yàn)殡娮枋枪潭ǖ闹?，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(shí)，這個(gè)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(shí)候，可以等效于開關(guān)閉合了。這個(gè)時(shí)候就可以把三極管當(dāng)作開關(guān)來(lái)使用：截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)基極電流為零時(shí)，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(shí)就可以把它看成一個(gè)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(jì)4.1單片機(jī)發(fā)聲概述一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)不像其他專業(yè)樂(lè)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(jī)發(fā)出的聲音大多為單音頻率。所以單片機(jī)只能演奏簡(jiǎn)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(gè)節(jié)拍的時(shí)間，一般一分鐘多少拍，確定一拍的時(shí)間是多少秒，確定每個(gè)音符的音長(zhǎng)。

知道音調(diào)以后，就能夠讓單片機(jī)振蕩信號(hào)的頻率，發(fā)出與頻率相對(duì)應(yīng)的音符聲音。使用單片機(jī)中的定時(shí)系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行定時(shí)中斷，在中斷服務(wù)過(guò)程需要中把單片機(jī)上使用完的I/O端口在高低電平循環(huán)，就能夠讓揚(yáng)聲器發(fā)出需要的聲音。通過(guò)節(jié)拍計(jì)算出每個(gè)音符所需要的時(shí)間，采用循環(huán)延時(shí)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)控制一個(gè)音符唱多長(zhǎng)的時(shí)間，從而構(gòu)成一首完整的音樂(lè)4.1.1音調(diào)聲音的頻率決定著音調(diào)。相對(duì)于純音的強(qiáng)度，音調(diào)與頻率成正比；相對(duì)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(lè)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(gè)音符A和B，如果音符A的頻率是音符B的2倍是時(shí)，就可以說(shuō)音符A比音符B高了一個(gè)頻程。

在音樂(lè)中有多個(gè)音符，如果音符之間相差了一個(gè)頻程，在音樂(lè)里面激素是說(shuō)音符之間差了一個(gè)八度音。在這個(gè)八度音內(nèi)，存在著十二個(gè)半音。因?yàn)槿藗兌渎?tīng)到聲音的實(shí)際效果，要知道12個(gè)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(duì)應(yīng)的周期為T=1/F=1/440=2272us，因此需要在單片機(jī)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(shuō)，單片機(jī)上定時(shí)器的中斷出發(fā)時(shí)間為1136us。假定單片機(jī)定時(shí)器采用的是工作方式1，單片機(jī)的計(jì)數(shù)脈沖是依靠振蕩器的十二分頻信號(hào)。設(shè)外接晶振的振蕩器頻率為f，則定時(shí)器的預(yù)置初始值可以根據(jù)公式來(lái)確定：Temp

=

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

=

Temp

/256

TL

=

Temp

%2564.1.2節(jié)拍在音樂(lè)中，把固定時(shí)間作為基本單位：每個(gè)單位被稱為一個(gè)“拍子”或“一拍”。拍子的劃分是以音符的劃分來(lái)表示的，一拍可以是四分音符（就是表示四分音符為一個(gè)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(shí)值不是固定的，樂(lè)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(shí)間是0.5秒，半拍就是0.25秒，依此類推。

一拍的發(fā)音時(shí)間沒(méi)有相對(duì)的時(shí)間規(guī)定，通常情況下來(lái)說(shuō)，一拍的時(shí)間在400~450ms的范圍。單片機(jī)的定時(shí)器可以讓單片機(jī)在計(jì)數(shù)器模式MODEl下工作．通過(guò)合適的的計(jì)數(shù)數(shù)值THO及TLO用來(lái)計(jì)時(shí)半個(gè)周期的時(shí)間．當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)時(shí)間到后就需要對(duì)脈沖的IO口進(jìn)行反向輸出．然后重復(fù)該記時(shí)操作。

通過(guò)對(duì)IO口的反相操作．就能夠在單片機(jī)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(guò)與三極管連接來(lái)作為音頻功放，然后輔出到揚(yáng)聲器．從而發(fā)出美妙的樂(lè)音。信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻功放電路就能夠輸出到揚(yáng)聲器，就能夠發(fā)出自己想要的音樂(lè)聲。只要一按下按鈕，就會(huì)有音樂(lè)播出，等一首歌播放完畢后，當(dāng)再次按下按鈕，就會(huì)播放下一首音樂(lè)，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(lè)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(yǔ)言軟件的開發(fā)系統(tǒng)，主要運(yùn)行于51內(nèi)核的單片機(jī)平臺(tái)。KeilC51軟件在開發(fā)上提供了較為豐富的庫(kù)函數(shù)以及具有強(qiáng)大功能的集成開發(fā)調(diào)試工具，另外KeilC51軟件在經(jīng)過(guò)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(yǔ)言還支持匯編和C語(yǔ)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(jì)軟件。Protel99SE要求必須在Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)環(huán)境中運(yùn)行的EDA電路設(shè)計(jì)軟件，該畫圖軟件采用的是設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，具有很強(qiáng)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(gè)32位的設(shè)計(jì)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(jì)等設(shè)計(jì)工作，利用Protel99SE畫圖軟件可以使得電路設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單、快捷，可以設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的印制電路板。Protel99SE軟件的特點(diǎn)：可生成三十多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表；強(qiáng)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(shí)運(yùn)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(jì)，該畫圖軟件包含一個(gè)強(qiáng)大的設(shè)計(jì)同步可以保證原理圖和PCB在設(shè)計(jì)上面的一致性，不僅可以對(duì)元器件標(biāo)號(hào)正向注釋，還可以對(duì)元器件進(jìn)行反向注釋；多圖紙的設(shè)計(jì)，一個(gè)原理圖具有多種組織圖紙方案，Prote199se將每一個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立方案，還可以設(shè)計(jì)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(guò)用CUPL語(yǔ)言與原理圖來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并能夠生成標(biāo)準(zhǔn)的JED下載文件；*PCB可設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)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(dòng)重鋪；提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版；放置漢字功能；可以實(shí)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(duì)于復(fù)雜封裝來(lái)說(shuō)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(dú)特的3D顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果；功能強(qiáng)大的CAM處理可以較容易的實(shí)現(xiàn)輸出需要的文件、清單、報(bào)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(duì)象按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)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(jiàn)問(wèn)題1.原理圖常見(jiàn)錯(cuò)誤：(1)ERC報(bào)告管腳沒(méi)有接入信號(hào)：a.創(chuàng)建封裝時(shí)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(méi)有完全連上；c.創(chuàng)建元件,當(dāng)pin的方向反向時(shí)，必須在非pinname接口連線。(2)元件跑到圖紙界外：沒(méi)有在元件庫(kù)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(shí)，不能使用annotate。2.PCB中常見(jiàn)錯(cuò)誤：(1)網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告NODE沒(méi)有找到：a.原理圖中的元件使用了PCB庫(kù)中沒(méi)有的封裝；b.原理圖中的元件使用了PCB庫(kù)中名稱不一致的封裝；c.初學(xué)者最容易犯的時(shí)沒(méi)有建立工程文件。（2）打印時(shí)總是不能打印到一頁(yè)紙上：a.創(chuàng)建PCB庫(kù)時(shí)沒(méi)有在原點(diǎn)；b.可能是在多次改變?cè)恢煤螅瑢?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(huì)初始化，開始調(diào)用播放音樂(lè)函數(shù)，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，然后根據(jù)按鍵來(lái)判斷取反播放，然后結(jié)束，如果按鍵沒(méi)觸發(fā)則會(huì)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(shí)現(xiàn)調(diào)試需要經(jīng)過(guò)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(guò)程，以及調(diào)試過(guò)程中遇到的困難和解決辦法。程序主要取自一個(gè)音樂(lè)播放程序，但沒(méi)有功率放大部分，更沒(méi)有多音樂(lè)輪流播放部分，按鈕部分。

在此基礎(chǔ)之上，首先是對(duì)其進(jìn)行一定的修改，在保留原來(lái)音樂(lè)播放程序的前提下，進(jìn)行主程序的設(shè)計(jì)，首先對(duì)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(dòng)程序，如果不是抖動(dòng)，則進(jìn)入音樂(lè)播放程序，直到音樂(lè)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(dòng)程序，如果不是抖動(dòng)，則再次進(jìn)入音樂(lè)播放程序，直到音樂(lè)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(dòng)程序，如果不是抖動(dòng)，則最后一次次進(jìn)入音樂(lè)播放程序，直到音樂(lè)播放完畢，回到循環(huán)起點(diǎn)，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(guò)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(tīng)到第一首音樂(lè)，在第一首音樂(lè)播放完畢后，再按下按鈕，聽(tīng)到第二首音樂(lè)，在第二首音樂(lè)播放完畢后，再次按下按鈕，聽(tīng)到第三首音樂(lè)，在第五首音樂(lè)播放完畢后，再按下按鈕，聽(tīng)到第一首音樂(lè)，如此類推。

程序在開始之初是用簡(jiǎn)單的中斷延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于編歌曲來(lái)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(gè)做音樂(lè)播放器的程序，他也是基于中斷延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)播放功能，但是他對(duì)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(lái)的音樂(lè)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(jì)是要制作一個(gè)門鈴，而不是音樂(lè)播放，考慮到設(shè)計(jì)需要，我們要實(shí)現(xiàn)的功能是按下按鈕，播放一小段音樂(lè)，停止，等待下一個(gè)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(duì)于該段程序中的主要保護(hù)手段，就是按鈕防治抖動(dòng)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(wèn)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(shí)，引線不宜過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短，否則會(huì)降低元器件的穩(wěn)定性或者過(guò)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(cuò)誤。3.集成電路的焊接，在焊接時(shí)，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(duì)準(zhǔn)，核對(duì)無(wú)誤后，先固定IC，焊接完后要檢查有無(wú)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(shí)，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(shí)，焊錫與電烙鐵接觸時(shí)間不要太長(zhǎng)，以免焊錫過(guò)多或是造成漏錫；也不要過(guò)短，以免造成虛焊。7.元件的腿盡量要直，而且不要伸出太長(zhǎng)。8.焊完時(shí)，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(gè)小音箱，將音響插上電源同時(shí)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(huì)發(fā)出滋滋的干擾聲，證明有信號(hào)發(fā)出，就可以調(diào)試主控板了。主控板裝上3節(jié)5號(hào)電池，首先檢測(cè)主控板有無(wú)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(jī)有無(wú)音樂(lè)發(fā)出，如果沒(méi)有那就給P2.5引腳高電平看下有無(wú)音樂(lè)發(fā)出，如果有證明是接收電路有問(wèn)題，反之是放音驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題。最后都調(diào)試好，就開始測(cè)試遙控距離，影響遙控具體的主要因素是天線，分別測(cè)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(zhǎng)度是遙控距離比較遠(yuǎn)的。6結(jié)束語(yǔ)6.1意見(jiàn)及改進(jìn)該電路用超再生無(wú)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(diǎn)。但隨著微電子技術(shù)、無(wú)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(wú)線音樂(lè)門鈴將滿足不了人們的生活需要，無(wú)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(lái)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(lè)響起。超外差無(wú)線技術(shù)比超再生更加穩(wěn)定，可以將無(wú)線技術(shù)換一下。6.2設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì)1、這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程中，容易想當(dāng)然，然后導(dǎo)致時(shí)間花費(fèi)較大。3、我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)一種對(duì)于之前所學(xué)的理論知識(shí)一次很好的檢驗(yàn)，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(shí)踐的過(guò)程中對(duì)于各種元件的理解與認(rèn)識(shí)更加深刻，對(duì)于平時(shí)理論學(xué)習(xí)存在疑惑的地方也有了醍醐灌頂?shù)母杏X(jué)，實(shí)踐出真知，古人誠(chéng)不欺我。4、此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，過(guò)程也是起起伏伏。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是讓我記憶深刻。我想說(shuō)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)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(lè)，看到自己親手做出的設(shè)計(jì)成果，也是有很大的觸動(dòng)，可能會(huì)有人覺(jué)得設(shè)計(jì)過(guò)程枯燥，但回過(guò)頭來(lái)想一下，感覺(jué)這次經(jīng)歷也是人生中的一筆寶貴財(cái)富。結(jié)論與展望這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我大學(xué)四年來(lái)學(xué)到知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，對(duì)于此次工作，首要考慮到的是低成本的概念，音樂(lè)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(jì)的主要亮點(diǎn)是功放電路采用最簡(jiǎn)