基于单片机的电子音乐门铃的设计 - 图文

基于单片机的电子音乐门铃设计

2 硬件电路的设计

2.1 电路总体框图

本设计采用AT89C51单片机作为主控制芯片，外部有按键开关电路，无线电模块，播放器电路，晶振电路，复位电路和电源电路构成。电路总体框图如图2.1所示。 电源电路晶振电路单无线模块片复位电路机播放器模块开关按键 图2.1 电路总体框图 2.2 主控电路的设计

主控制电路的设计是以AT89C51为中央处理系统，单片机也被称作微型计算机，它包含CPU、RAM、ROM、定时/计数器、中断系统、时钟和I/O接口[15-20]。

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因为单片机拥有体积小、价钱低、可靠性高、开发应用方便等优点，因此在当代电子技术方面和工业方面应用广泛，在电子产品中单片机的应用也很多，也是最活跃的领域之一。在控制领域中，人们更加注意到单片机的成本低、体积小、运行的可靠性，以及灵活性和操作便利的特点[8]。在各种电子仪器、仪表中使用单片机，可以使仪器仪表更加智能化，并且也可以使测试的自动化程度和精确度提高，使电子仪器仪表的硬件结构简化，同时也能够提高其性能价格比。而我们采用的AT89C51单片机，片内含可反复擦写的只读程序存储器4K bytes和随机存储数据128 bytes，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，能够为我们提供很多高性价比的应用场所，在各种控制领域都可以灵活应用[22-26]。

（一）AT89C51主要性能参数如下：

（1）、可重擦写Flash闪速存储器4K字节，擦写周期1000次； （2）、与MCS-51产品指令系统完全兼容；

（3）、全静态操作：0Hz-24MHz，三级加密程序存储器； （4）、128*8字节内部RAM，32个可编程I/O口线； （5）、2个16位定时/计数器，6个中断源；

（6）、可编程串行UART通道，低功耗空闲和掉电模式； （7）、工作电压：3.8-5.5V； （二）功能特性概述：

AT89C51提供以下的标准功能：Flash闪速存储器4K字节，内部RAM128字节，I/O口线32个，16位定时/计数器两个，5向量两级中断结构一个，全双工串行通信口一个，片内振荡器及时钟电路[13-14]。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但是允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。而且掉电方式保存RAM中的内容，但是振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。

（三）引脚功能说明： （1）、Vcc：电源电压端口； （2）、GND：接地端口；

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（3）、I/O端口；

①P0口：P0口是一组8位漏极开路的标准双向I/O端口，P0口有两个功能：一个是通用输入输出端口，另一个是作数据分时复用/地址总线。因而在P0口的电路中有一个多路转接电路（MUX）。在单片机内部控制信号的作用下，多路转接电路可以分别接通锁存器输出或地址/数据线。值得注意的是，当P0口作为一般的I/O口操作时，必须外接上拉电阻（10KΩ）才能有高电平输出，这时P0口做通用I/O口时与其他3个I/O口不同之处[8]。AT89C51单片机的P0口在没扩展外部存储器时，能够作为通用I/O口使用。但是在有扩展外部存储器时，只能作地址/数据线。实际中P0口作为常用的单片机系统的地址/数据线使用[10]。

②P1口：P1口是一个准双向I/O口，他是一个单纯的输入输出口，没有复用功能。P1口通常是作为通用的I/O口来使用的，在4个I/O口中，它的功能是比较单一的，只能做输入输出用。电路的内部带有上拉电阻，与场效应管（FET）共同组成输出驱动电路[8]。于是，P1端口作为输出端口使用时，能够向外提供推拉电流负载，不需要外接上拉电阻。当P1端口作为输入端口使用时，同样也须先向其锁存器输出高电平，使输出驱动电路的场效应管VT截止[10]。

③P2口： P2端口有两种用途：通用I/O端口、或八位地址总线。相同的是P2口电路也有一个多路转接电路MUX[8]。不同的是P2口作为地址总线时，功能比P0口要简单一些，仅提供地址高八位。能够作为通用I/O口来用，这时候多路转接电路开关倒向锁存器Q端，其功能与P1、P0口相同[10]。

④P3口：P3口具有双重功能，默认的是第一功能（通用I/O端口），通过编程可以设定为第二功能。P3口用于通用I/O功能时，第二功能输出端为高电平，保持与非门开通状态，维持从锁存器到输出通路的畅通。P3口的每一位均可单独地定义为第一功能I/O口或第二功能来用[8]。P3口的第二功能涉及控制总线控制信号、定时器、串行口、外部中断。P3口的特点是为了适应引脚信号第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑[10]。P3口第二功能如下表2-1。

（4）、RST：复位输入；

（5）、ALE：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节；

（6）、EA：外部访问允许；

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（7）、/PSEN：程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号； （8）、XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端； （9）、XTAL1：振荡器反相放大器的输出端。

表2.1 P3口的第二功能

P3口引脚 P3.0口 P3.1口 P3.2口 P3.3口 P3.4口 P3.5口 P3.6口 P3.7口 第二功能 RXD TXD /INT0 /INT1 T0 T1 /WR /RD 功能说明 串行输入 串行输出 外部中断0输入 外部中断1输入 定时计数器0外部输入 定时计数器1外部输入 外部数据存储器写信号 外部数据存储器读信号 用途 串并口转换、通信 同上 中断控制 中断控制 定时、外部计数 同上 控制总线（输出） 控制总线（输入） 2.3 发射电路

因为无线电信号容易受到外界环境的干扰，所以从系统的可靠性方面来讲，发射的控制信号采用编码的方式来发送，而且在同一个区域内要使多个系统能同时工作而且互不影响，所以无线电信号的编码我们用SC2262集成电路来完成，此电路具有4位数据信号和8位地址信号，采用不同的数据与地址的组合，能够编制上万种编码，完全能够满足同一个区域内互不影响。发射芯片地址编码输入有高电平“1”、低电平“0”和“开路”三种状态，数据输入有高电平“1”低电平“0”两种状态。由各数据、地址的不同接脚状态来决定，编码从输出端口Dout输出，通过红外发射管发射出去。输出的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1、OSC2外接的电阻决定载频频率，一般电阻选择在430k—820k之间。

SC2262-IR是2262系列用于红外遥控的专用芯片，它是一种CMOS工艺制造的低价位低功耗通用编码电路，SC2262-IR最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(接低电平，悬空，接高电平)，任意组合可一提供531441地址码，SC2262-IR最多可有6位(D0-D5)数据端管脚，设定的数据码和地址码从17脚串

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