东南大学 短学期作业 科技论文

多功能电子门铃的设计与实现

【摘要】：给出了利用单片机为主控制器设计电子门铃的具体方法。该电子门

铃不仅具有普通电子门铃的功能, 而且还具有一些扩展功能。它的工作状态能够由用户自行设定, 并能够用不同的音乐声来区分不同类型的访问者, 并给来访者提供必要的语音和文字回应信息, 此外, 用户还可以对来访信息进行多方面的查询。

【关键词】：单片机; 电子门铃; 多功能

【引言】：目前市场上的门铃种类繁多, 既有功能比较简单的, 也有一些功能

较强的, 如可视对讲门铃等。本文介绍的电子门铃则主要从其它一此特殊功能的角度来设计。它通过对来访者提供一些LCD文字和语音的提示, 使它既能给来访者一个较好的感觉, 又能使主人(不在家时) 不错过一些来访者。此外, 它还具有复用性, 平时能够当作一般的时钟来用。

【正文】： 1. 系统设计

该电子门铃主要由AT89C52单片机、4×4键盘、DS1302时钟电路、AT24C02存储电路、放音电路、ISD1420语音电路、HD44780液晶显示电路等七部分组成。其系统原理框图如图1所示。本电子门铃设定有家人、朋友、陌生人三种类型的来访者, 系统可通过按键时间的长短区分来访者的类型。对每一种类型的来访者, 系统已设定了相应的音乐铃声, 并通过键盘由主人自由设置以对每一种来访者提供提示信息。该提示信息包括语音信息和LCD文字信息, 其中语音信息允

许用户设定四种情况, 比如用户设定: “请稍候, 随后就来开门”、“ 主人不在, 请以后来找”、“主人不在, 请拨打×××联系主人”、无语音提示等; 而LCD的文字信息则是与这四种语音提示信息相对应的, 系统设定有: “Wait for a moment”、“Please visit me later”、“Please call me: ×××”、LCD上无文字提示内容而只显示时间四种情况, 其中×××为电话号码。LCD显示的文字提示内容被保存于单片机中, 语音提示内容则保存在ISD1420语音芯片中。语音提示信息可以由主人自己录入到语音芯片中。对每一种来访者具体给出那一种语音提示及是否需要LCD显示相应文字的提示信息等设置情况, 均保存在AT24C02存储芯片中。

本系统可在来访者按动4×4键盘电路中的门铃键(0键) 后, 通过按键时间的长短判断来访者的类型, 然后放音电路播放相应的音乐, 之后存储电路记录该来访者的序号、具体时间、该类型来访者的总人次, 接着语音电路进行相应的语音提示, 同时LCD显示相应的文字提示。

2. 硬件设计

本系统采用单片机AT89C52为主控制器。该电子门铃的硬件电路如图2所示。

2.1 系统基本电路的设计

由于本系统的功能较多, 为了节约I/O口,故采用4×4矩阵键盘电路, 并选

用美国DALLAS公司的DS1302时钟电路。液晶显示电路与单片机之间则利用LCM显示控制器HD44780进行通信。发声电路采用单晶体管放大电路。

存储电路则采用PHILIPS公司的I2C总线串行256×8位E2PROM芯片AT24C02。对AT24C02的存储空间分配如下:

00H～01H: 家人来访的总人次; 02H～03H: 朋友来访的总人次; 04H: 陌生人来访的总人次;

05H: 在语音提示时, 是否需要LCD显示相应的文字提示; 06H: 对各类型来访者回应的设置;

07H: 为了记录下一条家人来访者的详细情况而记录它在AT24C02中的首地址;

08H: 为了记录下一条朋友来访者的详细情况而记录它在AT24C02中的首地址;

09H: 为了记录下一条陌生人来访者的详细情况而记录它在AT24C02中的首地址;

0AH～0FH: 记录主人的电话号码; 10H～5FH: 记录家人来访者的详细信息; 60H～BFH: 记录朋友来访者的详细信息;

C0H～FFH: 记录陌生人来访者的详细信息。每条来访者的详细信息占用8个存储单元,分别用于记录来访者的序号(占3个存储单元) 以及月、日、时、分、

秒(占1个存储单元) 等。 2.2

语音电路的设计

语音电路采用美国信息存储器件公司的语音芯片ISD1420。由于本电路只需要录音和放音,故ISD1420电路只需要工作在地址模式, A7为低电平, A0～A7 全部为地址输入引脚。

本系统只需要三段录音, 录音时间分别为4s、5s、11s, 对应的地址单元分别是: 00H～1FH、20H～47H、48H～A0H, 故只需要三条地址线就可以了, 连接方式是P26对应A6、P25对应A5、P23对应A3。ISD1420的REC录音引脚为低电平时, 开始录音, 该电平信号由单片机的P24引脚控制。录音时, 先通过单片机送出地址00H或20H或48H, 选好录音段, 然后置P24引脚为低电平即可录音。用户录制的语音每一段结束后,芯片自动设有段结束标志(EOM), 芯片录满后设有溢出标志(OVF)。利用ISD1420的录音指示端RECLED并接发光二极管可显示录音状态。平时呈高电平, 录音时呈低电平, 二极管发光; 录音完成后灯熄灭表示录音结束。

由于ISD1420可以通过PLAYE的电平边沿触发来控制放音, 故可用单片机的P37引脚来控制PLAYE。放音时, 先通过单片机送出地址00H或20H或48H, 选好放音段的起始地址, 再置P37为低电平, 就可控制ISD1420使其发出不同的声音,并在遇到段结束标志(EOM) 后自动停止放音。放音可通过ISD1420的扬声器输出引脚SP+、SP-连接LM386放大电路, 然后由喇叭输出

3. 软件设计

本电子门铃系统的软件设计工作量较大, 其代码有6 KB之多。该软件主要由主程序和相应事件处理程序两部分组成。 3.1

主程序

主程序流程如图3所示。主程序主要用来完成系统的初始化、时间显示和

按键扫描等工作。

3.2

相应事件处理程序的设计

相应事件的处理包括门铃键被按下时的响应、设置来访回应和电话号码、

来访信息的记录、查询、删除、录音、放音以及时间调整等。

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