论文总字数：20134字

目 录

摘要 I

Abstracts II

1.引言 1

1.1设计背景 1

1.2设计目的和意义 1

2.多功能门铃的总体设计方案 2

2.1设计要求 2

2.2设计方案 2

2.3设计原理 2

3.硬件部分设计 3

3.1 主控模块 3

3.1.1 STC89C52单片机 3

3.1.2 复位电路 4

3.1.3 晶振电路 5

3.1.4下载电路 5

3.2 ISD4004语音模块 5

3.2.1 ISD4004芯片简介 5

3.2.2 ISD4004引脚功能 6

3.2.3 ISD4004的工作原理 7

3.2.4 ISD4004语音电路 8

3.3 人体红外感应模块 9

3.3.1 红外感应原理 9

3.3.2 HC-SR501红外感应器特性简介 10

3.3.3 红外感应电路 11

3.4 键盘扫描电路设计 11

3.5照明电路 12

3.6联动报警电路 12

3.7总体电路图 13

4.软件设计 14

4.1 Keil C51 IDE简介 14

4.2 程序设计流程图 14

4.3 按键判断程序编写 15

4.4录放音程序编写 17

4.4.1放音子程序 17

4.4.2录音子程序 20

4.5报警照明程序编写 24

4.6 中断计时程序的编写 25

5.系统调试及实现 26

5.1 Keil仿真调试 26

5.2 Proteus仿真调试 27

5.3 系统硬件实现及成果展现 29

5.4 结果分析 29

6.总结与感想 30

参考文献 31

致 谢 32

多功能智能门铃的设计与实现

周月明

, China

Abstracts: Nowadays, the focus of People's Daily life is becoming more and more intelligent and convenient. Unlike conventional doorbells which only own one function and one kind of sound ‘Ding-Dong’, intelligent doorbells always have many kinds of functions, such as recording, leaving words, and warning etc. Based on the principle of modularity, the STC89C52 microcontroller was used as the core to design of multi-functional intelligent doorbell, whose control function can be used to drive other chips. To make full use of the recording and playback function of the voice chip ISD4004, it is under the control of the microcontroller with the addition of infrared detector and buzzer, resulting in strengthening the whole bell system’s practicality and safety.

In this design of intelligent doorbell system, as the button is pressed, the switch will simulate the change of the gate magnetic information. According to the change of gate magnetic information, doorbell decides to play the doorbell or the voice of prompting message. If master is at home, it will play the doorbell; otherwise, it will play the voice of prompting message.The microcontroller controls the lights by receiving the signal change of infrared detector. Finally, the doorbell uses the count of microcontroller timer/counter to decide whether to open the buzzer and the linked switch or not.

Keywords: STC89C52 microcontroller; ISD4004 voice chip; infrared detector

1.引言

1.1设计背景

单片机的出现，是人类机械智能化道路上迈出的的重要一步，在其出现以前，智能化、自动化要想应用到日常生活，是很难想想的，它们往往被应用在科研工作和大型工业化生产中。然而随着单片机的出现并不断升级更新，它凭借着自身控制能力强、体积小、价格便宜以及易于产品化生产的优势，迅速运用于智能仪表仪器、工业自动化生产、智能通信领域、消费类家电产品等领域。与此同时，智能化产品也日益成为人们日常生活经常常提及的话题。

而本次毕业设计所提到的智能门铃，也因为单片机的普及而较以往的门铃出现了翻天覆地的变化。传统印象中，伴随着我们一代人记忆的传统式门铃，其往往只是拥有“叮咚”声的功能，虽然这已经能满足其作为门铃的基本需求，但是功能过于单一，也存在着很大的缺陷，比如主人在不在家，客人往往也不能知晓；主人一旦外出，一些突发消息也无法被告知；晚上的时候，没有办法实现自动照明；而且陌生人在门外长时间逗留时，主人也无法知到，很容易造成安全隐患。

现在的门铃市场上，也有着很多不同种类的智能门铃在销售，功能也是各式各样。而本次毕业设计所设计出的门铃，就解决了上述传统门铃的缺陷，且增加了一些便捷化的功能，能让客户用的方便。

1.2设计目的和意义

近些年来，随着中国社会经济的快速发展，人们的生活条件水平和品质意识逐步在提高，而他们对各种产品的舒适性和安全性的要求也相对越来越高，这些都导致了产品的设计逐渐向智能化和便捷化去发展。此处设计的多功能智能门铃也符合了这样的原则。它以单片机为核心，兼具红外探测、报警和录放音等功能。即便主人不在家，录音功能也能够将一些信息保存下来，比如，物业想要将一些消息告之住户，而住户又不在家中，物业就可以用门铃携带的录音功能将信息录下来，然后住户回家时，用放音功能就可以获取信息，省去了专门告诉的麻烦；门铃的报警功能更是更是能够加强住户居住环境的安全性，一旦发现可疑人员，装在警卫室的联动开关，更是能够通知小区保安上门检查情况。

此次设计的目的，就是为了便捷人们的日常生活，为现在城市高速运转的生活挤出更多的时间，同时也加强传统门铃所缺乏的安全保障功能。

2.多功能门铃的总体设计方案

2.1设计要求

本次毕业设计的多功能智能门铃，需要能够实现当有人靠近时，红外探测模块能够识别人体红外信号，然后开启照明电路，并根据单片机定时器计算出的时间长短来打开蜂鸣器和联动报警开关。同时，当门铃上有键按下时，能够对其进行判定并选择录音和放音功能，总共能够录3条语音，超过3条则覆盖第一条，并从此再开始录音。利用开关来模拟门磁信息，当有人在家时，按下门铃，则播放的会是门铃声，而没有人在家时，通过变更门磁信息，则门铃会播放提示留言的语音。此外，门铃还人性化的加入了DIY功能，能够自己通过按键录制自己喜欢的门铃声和留言提示声音。

2.2设计方案

本次设计，主要分成硬件以及软件两个部分。

硬件部分是对门铃电路方面的设计，以模块划分，主要有语音、红外检测、按键扫描、照明电路和报警等几部分。以STC89C52单片机为核心，让按键输入指令，然后再通过单片机控制分别各模块实现具体功能。

软件部分则是利用C语言进行单片机软件程序的编写，实现硬件电路上的各种功能，主要包括按键扫描程序、录音放音程序、灯光和报警的开关程序的编写。

2.3设计原理

根据设计要求和方案，本次多功能智能门铃系统的设计原理图如下:

扬声器

麦克风

控制开关

红外探测

单片机

按键

语音芯片

报警

图2-1 系统流程图

3.硬件部分设计

3.1 主控模块

3.1.1 STC89C52单片机

STC89C52是宏晶科技生产的一款8051系列单片机，具有高速、低功耗、强抗干扰能力等优点。它拥有8位CPU和8K字节可编程Flash存储器，使用经典MCS-51内核。在嵌入式设计方面，能够提供实用简便的解决办法。

1. 主要参数特性

①两种时钟/机器周期，可根据设计需要，自行选择6或12两种时钟/机器周期；

②两种工作电压，5 V单片机下为5.5-3.8 V，3 V单片机下为3.8-2.0V；

③工作频率范围为0-40 MHz,实际可达到48 MHz;

④用户应用程序空间8 K，片上集成了512字节RAM；

⑤32个通用I/O口，即P0/P1/P2/P3口

⑥拥有ISP和IAP，无需专用编程器和仿真器，可以直接使用串口下载程序；

⑦拥有EEPROM功能；

⑧3个16位定时/计数器，外部中断4路，下降沿或低电平触发；

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