单片机的多功能智能门铃的设计_软件设计
单片机的多功能智能门铃的设计__软件设计[20200102180029]
随着21世纪的到来，各种各样的建筑都朝着越来越智能化的方向发展。突出的是，当代高新技术和信息技术迅速发展成为智能建筑、智能小区，然后再进入到普通家庭。现代的社会家庭也更加注重追求信息安全、居住环境舒适和便捷的要求。单片机在其中有着非常重要的作用。凭借其控制能力强、使用灵活、体积小、可靠性和性价比高等优点普遍运用于生产生活的诸多领域。 本课题主要研究设计一种基于单片机AT89C51的多功能智能门铃，它具有防盗，报警，留言，提示等功能。主要采用AT89C51单片机同时结合ISD4004语音芯片、热释红外探测系统以及门把手上的压力传感器来完成此次的毕业设计。在软件方面，也同时配合着录音，放音，报警，键盘等子程序的设计。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:智能门铃,单片机,ISD4004语音芯片,红外传感器
目 录
1 引言 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究意义及应用场所 2
2 课题总体方案设计 2
2.1 研究内容 2
2.2 设计要求 3
2.3 总体结构框图 3
3 模块特性简介 4
3.1 AT89C51单片机 4
3.2 ISD4004语音芯片特性 5
4 软件设计 8
4.1 软件设计步骤 8
4.2 总流程图 9
4.3 主程序设计 10
4.4 子程序软件设计 14
5 系统仿真与调试 25
5.1 软件仿真 25
5.2 软件调试 26
5.3 软硬件联合调试 28
结论 29
致谢 30
参考文献31
附录A 电路原理图 32
附录B 实物图 33
1 引言
1．1 课题的研究背景
社会经济随着时代的进步而在不断的发展，人民生活水平也在一路提升。因此必须对传统的居住环境进行智能化的改造才能满足现代人们的生活需求，而从普通住宅小区到现代智能化改造也已经同时成为现代社会发展日益迫切的要求。不管是在城市还是农村，现在的居住坏境也越来越趋向居住城市里的商品房，但因居住小区的楼房相似楼层相似甚至连房门都相似，来客人时不仅难以分辨更难以得知主人是否在家。很多时候，当用户不在家，访客可能会有一些事情不能表述给用户，这样就给大家带来不便。当同时有些居心不良之人在门口逗留时，也给用户的财产带来了安全隐患。
为了适应时代的不同需求，有着各种功能的安全报警门铃、无线可视门铃、留言门铃、音乐门铃等各种针对不同功能的门铃应运而生，以满足社会生产生活所需要。随着时代的进步发展，一种结合多功能的智能门铃也由此诞生。智能门铃特征是具有人性化、智能化、多功能化还拥有比较高的价格比。有望能够通过这些功能对传统单一门铃进行一定改进。
单片机的发明出现和使用在社会集成化生产过程当中起着重要的作用，也使人类社会在历史的发展历程中迈下前进的一步。虽然它没有常见的PC体积大也不会在办公桌和控制台上占有显眼的位子，但它就像小螺丝钉一样，镶嵌在需要生产活动的每个角落。由于单片机有很好的控制能力使用也灵活，以及在很小体积上能有非常高的集成度，另外高可靠性和低成本的特点也使近年来它在智能化仪器仪表、机电一体化产品、控制系统、计算机网络及通信技术、家用电器等各个领域都得到了普遍的使用。同时促进了各行业技术升级以及产品的转化，对人们的生活质量的提高产生深刻而久远的影响，也使得我们的生活更加方便舒适，生活内容更加丰富多彩。
1.2 国内外研究现状
科技随着时代的发展而发展，越来越多的门铃在生活中开始普遍使用起来，在现代楼宇建筑中智能化应用起着举足轻重的作用。门铃有悠久的历史，其中电子门铃是当代社会中最普遍的。发展早期的门铃作用就是单纯地提醒主人有客人来访而替代了传统“咚咚咚”的敲门声。而传统的门铃的声音也较为单调均为叮咚声，其所具备的功能也较少，根本满足不了这个飞速发展的社会需要。目前常见的门铃功能还是很简单，访客无法得知用户是否在家，用户也难以知道其不在家期间是否有客人登门拜访。在这个基础上主要推出的是一款无线可视频对讲门铃，这种门铃虽然功能强大(能够面对面的进行交流)，实用性强(采用无线技术)，然而它拥有相当复杂的设备，因而价格高，导致性价比低。所以在普通家庭中安装这种门铃系统似乎不太适用。
智能门铃系统是一种用于电子控制智能化信息管理系统，其设计时采用了单片机编程和串行通信技术等。单片微型计算机已经作为一个小型控制设备得到越来越广泛的应用，且基于单片机控制的设备也已得到了实践的发展，多用于社会和大众生活。智能门铃因具有高实用性和可靠性：适合大批量的生产和小型化生产，也能保证系统可以长期安全地运行下去。安全性强：系统具有必要的安全保护。抗干扰性好：系统抗干扰能力强，对各类用户有提示和自动消除的操作能力。操作简单：实现以用户为导向的原则，使用户操作更加容易和直观。
1.3 研究意义及应用场所
本论文主要的研究内容是如何设计使得多功能智能门铃能够给用户带来更多的简单操作和人身财产安全。很多时候，当家中没有人，却又一些重要的访客前来拜访，却因为主人不在家而无法将某些重要的消息传递给主人，带来一些不便。同时，主人回家也无从得知出门之后是否有客人前来。当然可能会有居心不良的人在门口停留，给用户带来一定的安全隐患。因此，本次的设计主要针对这几项进行改善。使多功能智能门铃能够实现集用户语音提示播放，访客进行留言，用户播放访客留言消息，楼道照明和安全警报等多种不同功能于一体。
由于此次多功能智能门铃的设计主要是针对门铃系统用户的语音进行信息留言，访客留言，安全警报和楼道照明等方面进行的设计，因此它可以被很好的应用在各种住宅小区，员工或学生的集体宿舍，写字办公楼，宾馆等场所。
2 课程总体方案设计
2.1 研究内容
(1) 使用红外探测系统，将接收到的信号进行判断，如果有人则启动照明开关系统。以及通过红外传感器和压力传感器(是否按下门把手开关)来判断是否需要启动蜂鸣器来报警。
(2) 用户可以事先录下一段提示音。
(3) 有门铃按下，若有人在家就播放门铃声，用户可以选择按键开门，门铃声则会停止播放。
(4) 有门铃按下，播放门铃的音乐声，若无人在家则等音乐结束后播放用户留言。
(5) 无人在家则进行留言提示，访客可自行按下留言键进行留言。
(6) 用户到家后可以按下播放键来听取访客的留言消息等。
2.2 设计要求
(1) 编写软件，实现设计要求；
(2) 控制单片机端口，实现准确提示使用者，使用户操作简单方便；
(3) 通过单片机控制ISD4004语音芯片的工作，以实现其访客留言录音、播放、用户录制留言消息等功能；
(4) 通过红外检测电路以及门把手压力传感器检测前方有无访客，以及是否需要报警及照明。
2.3 总体结构框图
在此次设计中，有6个主要模块系统分别是录音系统、报警系统、键盘模块系统、压力传感器系统和红外探测模块系统等几部分组成。总系统模块框图如下图1所示。其中红外传感器系统采用的是热释红外传感器。录音系统模块主要采用的是ISD4004语音芯片。而压力传感器因为条件的限制，只采用了按键来代替使用。
图1 系统总体结构框图
随着21世纪的到来，各种各样的建筑都朝着越来越智能化的方向发展。突出的是，当代高新技术和信息技术迅速发展成为智能建筑、智能小区，然后再进入到普通家庭。现代的社会家庭也更加注重追求信息安全、居住环境舒适和便捷的要求。单片机在其中有着非常重要的作用。凭借其控制能力强、使用灵活、体积小、可靠性和性价比高等优点普遍运用于生产生活的诸多领域。 本课题主要研究设计一种基于单片机AT89C51的多功能智能门铃，它具有防盗，报警，留言，提示等功能。主要采用AT89C51单片机同时结合ISD4004语音芯片、热释红外探测系统以及门把手上的压力传感器来完成此次的毕业设计。在软件方面，也同时配合着录音，放音，报警，键盘等子程序的设计。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:智能门铃,单片机,ISD4004语音芯片,红外传感器
目 录
1 引言 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究意义及应用场所 2
2 课题总体方案设计 2
2.1 研究内容 2
2.2 设计要求 3
2.3 总体结构框图 3
3 模块特性简介 4
3.1 AT89C51单片机 4
3.2 ISD4004语音芯片特性 5
4 软件设计 8
4.1 软件设计步骤 8
4.2 总流程图 9
4.3 主程序设计 10
4.4 子程序软件设计 14
5 系统仿真与调试 25
5.1 软件仿真 25
5.2 软件调试 26
5.3 软硬件联合调试 28
结论 29
致谢 30
参考文献31
附录A 电路原理图 32
附录B 实物图 33
1 引言
1．1 课题的研究背景
社会经济随着时代的进步而在不断的发展，人民生活水平也在一路提升。因此必须对传统的居住环境进行智能化的改造才能满足现代人们的生活需求，而从普通住宅小区到现代智能化改造也已经同时成为现代社会发展日益迫切的要求。不管是在城市还是农村，现在的居住坏境也越来越趋向居住城市里的商品房，但因居住小区的楼房相似楼层相似甚至连房门都相似，来客人时不仅难以分辨更难以得知主人是否在家。很多时候，当用户不在家，访客可能会有一些事情不能表述给用户，这样就给大家带来不便。当同时有些居心不良之人在门口逗留时，也给用户的财产带来了安全隐患。
为了适应时代的不同需求，有着各种功能的安全报警门铃、无线可视门铃、留言门铃、音乐门铃等各种针对不同功能的门铃应运而生，以满足社会生产生活所需要。随着时代的进步发展，一种结合多功能的智能门铃也由此诞生。智能门铃特征是具有人性化、智能化、多功能化还拥有比较高的价格比。有望能够通过这些功能对传统单一门铃进行一定改进。
单片机的发明出现和使用在社会集成化生产过程当中起着重要的作用，也使人类社会在历史的发展历程中迈下前进的一步。虽然它没有常见的PC体积大也不会在办公桌和控制台上占有显眼的位子，但它就像小螺丝钉一样，镶嵌在需要生产活动的每个角落。由于单片机有很好的控制能力使用也灵活，以及在很小体积上能有非常高的集成度，另外高可靠性和低成本的特点也使近年来它在智能化仪器仪表、机电一体化产品、控制系统、计算机网络及通信技术、家用电器等各个领域都得到了普遍的使用。同时促进了各行业技术升级以及产品的转化，对人们的生活质量的提高产生深刻而久远的影响，也使得我们的生活更加方便舒适，生活内容更加丰富多彩。
1.2 国内外研究现状
科技随着时代的发展而发展，越来越多的门铃在生活中开始普遍使用起来，在现代楼宇建筑中智能化应用起着举足轻重的作用。门铃有悠久的历史，其中电子门铃是当代社会中最普遍的。发展早期的门铃作用就是单纯地提醒主人有客人来访而替代了传统“咚咚咚”的敲门声。而传统的门铃的声音也较为单调均为叮咚声，其所具备的功能也较少，根本满足不了这个飞速发展的社会需要。目前常见的门铃功能还是很简单，访客无法得知用户是否在家，用户也难以知道其不在家期间是否有客人登门拜访。在这个基础上主要推出的是一款无线可视频对讲门铃，这种门铃虽然功能强大(能够面对面的进行交流)，实用性强(采用无线技术)，然而它拥有相当复杂的设备，因而价格高，导致性价比低。所以在普通家庭中安装这种门铃系统似乎不太适用。
智能门铃系统是一种用于电子控制智能化信息管理系统，其设计时采用了单片机编程和串行通信技术等。单片微型计算机已经作为一个小型控制设备得到越来越广泛的应用，且基于单片机控制的设备也已得到了实践的发展，多用于社会和大众生活。智能门铃因具有高实用性和可靠性：适合大批量的生产和小型化生产，也能保证系统可以长期安全地运行下去。安全性强：系统具有必要的安全保护。抗干扰性好：系统抗干扰能力强，对各类用户有提示和自动消除的操作能力。操作简单：实现以用户为导向的原则，使用户操作更加容易和直观。
1.3 研究意义及应用场所
本论文主要的研究内容是如何设计使得多功能智能门铃能够给用户带来更多的简单操作和人身财产安全。很多时候，当家中没有人，却又一些重要的访客前来拜访，却因为主人不在家而无法将某些重要的消息传递给主人，带来一些不便。同时，主人回家也无从得知出门之后是否有客人前来。当然可能会有居心不良的人在门口停留，给用户带来一定的安全隐患。因此，本次的设计主要针对这几项进行改善。使多功能智能门铃能够实现集用户语音提示播放，访客进行留言，用户播放访客留言消息，楼道照明和安全警报等多种不同功能于一体。
由于此次多功能智能门铃的设计主要是针对门铃系统用户的语音进行信息留言，访客留言，安全警报和楼道照明等方面进行的设计，因此它可以被很好的应用在各种住宅小区，员工或学生的集体宿舍，写字办公楼，宾馆等场所。
2 课程总体方案设计
2.1 研究内容
(1) 使用红外探测系统，将接收到的信号进行判断，如果有人则启动照明开关系统。以及通过红外传感器和压力传感器(是否按下门把手开关)来判断是否需要启动蜂鸣器来报警。
(2) 用户可以事先录下一段提示音。
(3) 有门铃按下，若有人在家就播放门铃声，用户可以选择按键开门，门铃声则会停止播放。
(4) 有门铃按下，播放门铃的音乐声，若无人在家则等音乐结束后播放用户留言。
(5) 无人在家则进行留言提示，访客可自行按下留言键进行留言。
(6) 用户到家后可以按下播放键来听取访客的留言消息等。
2.2 设计要求
(1) 编写软件，实现设计要求；
(2) 控制单片机端口，实现准确提示使用者，使用户操作简单方便；
(3) 通过单片机控制ISD4004语音芯片的工作，以实现其访客留言录音、播放、用户录制留言消息等功能；
(4) 通过红外检测电路以及门把手压力传感器检测前方有无访客，以及是否需要报警及照明。
2.3 总体结构框图
在此次设计中，有6个主要模块系统分别是录音系统、报警系统、键盘模块系统、压力传感器系统和红外探测模块系统等几部分组成。总系统模块框图如下图1所示。其中红外传感器系统采用的是热释红外传感器。录音系统模块主要采用的是ISD4004语音芯片。而压力传感器因为条件的限制，只采用了按键来代替使用。
图1 系统总体结构框图
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