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隨著智能化家居普及程度的不斷增加，大眾對(duì)無(wú)線(xiàn)控制技術(shù)具備更高要求。我公司基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)是一種運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、安裝使用便捷的智能化門(mén)鈴系統(tǒng)。該系統(tǒng)發(fā)射電路由石英晶振穩(wěn)頻技術(shù)和脈碼調(diào)制發(fā)射技術(shù)共同組成，接收電路由超再生無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)接收模塊、整形、放大、解調(diào)、聲響等電路共同組成，具備傳輸距離遠(yuǎn)、性能強(qiáng)、功耗低等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)有線(xiàn)門(mén)鈴相比，表現(xiàn)出自身*優(yōu)勢(shì)。

一、無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴與單片機(jī)

近年來(lái)，受科技發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步影響，大眾對(duì)居住環(huán)境表現(xiàn)出更高的要求。住宅智能化正受到全社會(huì)越來(lái)越高的關(guān)注。作為居家生活中常用的提醒裝置，門(mén)鈴系統(tǒng)可以劃分為有線(xiàn)門(mén)鈴和無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴兩種。傳統(tǒng)有線(xiàn)門(mén)鈴安裝時(shí)需要布線(xiàn)，會(huì)對(duì)住宅美觀產(chǎn)生影響，且直接增加住宅裝修難度。與傳統(tǒng)有線(xiàn)門(mén)鈴相比，無(wú)線(xiàn)電子門(mén)鈴系統(tǒng)具備安裝簡(jiǎn)單、使用便捷且系統(tǒng)精巧性強(qiáng)等特點(diǎn)，在組成現(xiàn)代智能化家居系統(tǒng)的電子裝置中占據(jù)重要地位。無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)能夠通過(guò)播放音樂(lè)提醒主人有客來(lái)訪(fǎng)。有線(xiàn)門(mén)鈴的音樂(lè)播放部分與門(mén)鈴按鍵距離較近，當(dāng)房屋主人距離門(mén)鈴較遠(yuǎn)時(shí)，很容易出現(xiàn)聽(tīng)不到門(mén)鈴聲音，不能及時(shí)接待來(lái)客的情況，影響正常生活。無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)的按鍵和接收端電路能夠分開(kāi)安裝，根據(jù)用戶(hù)住宅面積、自身需求等因素確定接收電路安裝位置。此外，還具備多個(gè)接收端同時(shí)安裝功能，能夠?qū)嚯x問(wèn)題實(shí)現(xiàn)*解決。

當(dāng)今狀況下，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)在人們的日常生活中有了更加廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)逐漸被人們熟知。單片機(jī)又叫“微控制器"“嵌入式微控制器"“單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)"，適用于控制領(lǐng)域在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)主要由處理器、只讀存儲(chǔ)器ROM、易揮發(fā)性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM，I/O接口電路構(gòu)成。具備成本低廉、性能強(qiáng)大、體積精巧等特點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化、智能產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前的單片機(jī)系列中，51系列單片機(jī)代表性，是較為典型的一種。各種科技產(chǎn)品與單片機(jī)的結(jié)合能夠推進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)換代進(jìn)程，提升產(chǎn)品智能化水準(zhǔn)。例如智能洗衣機(jī)、智能彩電、智能冰箱、智能門(mén)鈴等。傳統(tǒng)門(mén)鈴安裝較為麻煩，安裝布線(xiàn)會(huì)影響房屋美感且音樂(lè)數(shù)量少，類(lèi)型單一。而智能化無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)設(shè)計(jì)精巧、安裝簡(jiǎn)單、使用便捷性高，不會(huì)影響房屋美感。無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)信號(hào)傳輸距離更長(zhǎng)，且能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)信號(hào)接收端同時(shí)安裝，避免出現(xiàn)物主聽(tīng)不到門(mén)鈴聲音錯(cuò)失訪(fǎng)客接待現(xiàn)象。此外，無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)包含更為豐富的音樂(lè)類(lèi)型，能夠有效滿(mǎn)足各類(lèi)住宅的需求。

二、基于51單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴的設(shè)計(jì)

1、無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴總體設(shè)計(jì)方案

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)以具備完善功能的無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴為設(shè)計(jì)目標(biāo)。系統(tǒng)功能要求實(shí)現(xiàn)以下內(nèi)容：(1)要求具備更遠(yuǎn)的無(wú)線(xiàn)傳輸距離，信號(hào)傳輸距離至少能夠達(dá)到10m以上，滿(mǎn)足穿墻需求。(2)系統(tǒng)包含鈴音更加豐富，提供5首能夠進(jìn)行切換的歌曲，每按一次門(mén)鈴進(jìn)行一次歌曲切換。(3)產(chǎn)品安裝更為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)更加精巧，使用更加方便。(4)無(wú)限音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)更加穩(wěn)定，有效消除誤報(bào)情況。

按下客戶(hù)端按鍵，信號(hào)經(jīng)編碼芯片進(jìn)行編碼處理后由D F數(shù)據(jù)發(fā)送模塊實(shí)施發(fā)送，主機(jī)超再生接收模塊負(fù)責(zé)信號(hào)接收，調(diào)用解碼芯片對(duì)接收到的信號(hào)實(shí)施解碼處理，之后發(fā)送至51單片機(jī)的處理器，進(jìn)而控制發(fā)聲系統(tǒng)。如果需要停止發(fā)聲，只要按下單片機(jī)復(fù)位按鍵就能將門(mén)鈴切換至初始狀態(tài)。整個(gè)設(shè)計(jì)方案經(jīng)仿真測(cè)試達(dá)到設(shè)計(jì)要求，符合設(shè)計(jì)預(yù)期功效后再進(jìn)入實(shí)際制造流程。

2、無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴的硬件設(shè)計(jì)方案

作為本次設(shè)計(jì)確定使用的負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)起到控制作用的主控芯片，51單片機(jī)具備較為低廉的價(jià)格和很高的采購(gòu)便捷度。51單片機(jī)外部構(gòu)成部分包括無(wú)線(xiàn)發(fā)送和無(wú)線(xiàn)接收模塊、發(fā)聲電路、電源電路、復(fù)位電路及時(shí)鐘電路。使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)的編程控制，同時(shí)可通過(guò)對(duì)程序?qū)嵤┬薷倪_(dá)到系統(tǒng)升級(jí)目標(biāo)。

進(jìn)行本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選用穩(wěn)定性較強(qiáng)的USB 5V直流電源作為為系統(tǒng)提供供電，結(jié)合單片機(jī)外部復(fù)位電路和時(shí)鐘電路共同組成系統(tǒng)，從根本上保證了系統(tǒng)的精巧性。進(jìn)行無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)發(fā)生電路設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到音頻震動(dòng)產(chǎn)生聲音，而音頻的震動(dòng)頻率直接決定聲音的高低度，頻率高產(chǎn)生高音，頻率低產(chǎn)生低音，因此采用數(shù)字電路中借助數(shù)字脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)喇叭震動(dòng)的方式產(chǎn)生聲音。進(jìn)行此次方案設(shè)計(jì)時(shí)，利用相關(guān)程序產(chǎn)生頻率，之后傳送至與喇叭驅(qū)動(dòng)電路相互連接的I/O端口上，最終通過(guò)喇叭產(chǎn)生聲音。利用相應(yīng)軟件控制音頻震動(dòng)頻率的高低產(chǎn)生不同的音調(diào)，結(jié)合延時(shí)函數(shù)產(chǎn)生各種不同的節(jié)拍。

無(wú)線(xiàn)傳輸模塊需要具備價(jià)位低廉，功耗小等特點(diǎn)，具備地址識(shí)別功能，能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)編碼和解碼處理，在無(wú)線(xiàn)傳輸電路中應(yīng)用十分廣泛。除編碼芯片之外，無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射模塊是構(gòu)成發(fā)射電路的另外一個(gè)重要部分。它負(fù)責(zé)對(duì)接收到的無(wú)線(xiàn)信號(hào)實(shí)施解碼處理，通常情況下需要與編碼芯片進(jìn)行配套使用。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，只有當(dāng)連續(xù)兩次檢測(cè)到發(fā)射部分地址碼與自身地址碼相同時(shí)，編碼芯片才會(huì)對(duì)遙控信號(hào)進(jìn)行確認(rèn)并對(duì)接收到的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)施解碼處理。具體表現(xiàn)為將與“1"對(duì)應(yīng)的輸出端設(shè)置為高電平且通過(guò)VT端進(jìn)行高電平輸出。

3、無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

對(duì)無(wú)線(xiàn)音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)包含的程序和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)秉持模塊化開(kāi)發(fā)原則，采用自上而下的設(shè)計(jì)順序。首先，對(duì)系統(tǒng)所有端口進(jìn)行初始化處理，接著運(yùn)行循環(huán)部分，當(dāng)檢測(cè)到按鍵被按下時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入抖動(dòng)程序。檢測(cè)到確認(rèn)按鍵被按下，則對(duì)遙控信號(hào)進(jìn)行確認(rèn)進(jìn)而運(yùn)行音樂(lè)播放程序，系統(tǒng)中設(shè)定的首音樂(lè)播放完成后，系統(tǒng)再次進(jìn)入等待狀態(tài)，等待按鍵按下。當(dāng)檢測(cè)到按鍵第二次按下時(shí)，系統(tǒng)再次運(yùn)行防止抖動(dòng)程序，如果確認(rèn)按鍵被再次按下，則開(kāi)始運(yùn)行音樂(lè)播放程序，播放系統(tǒng)設(shè)定的第二首音樂(lè)，直到播放完畢，系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)以此類(lèi)推。當(dāng)檢測(cè)到復(fù)位按鍵被按下時(shí)，單片機(jī)運(yùn)行復(fù)位程序，喇叭停止音樂(lè)播放。檢測(cè)到按鍵再次被按下，單片機(jī)重新開(kāi)始運(yùn)行程序，播放系統(tǒng)設(shè)定的首音樂(lè)。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案完成后，*行仿真模擬測(cè)試，實(shí)驗(yàn)完成確定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)符合標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)功能后采用洞洞板對(duì)實(shí)物進(jìn)行焊接。實(shí)物制造完成經(jīng)調(diào)試成功后，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸距離進(jìn)行測(cè)試。數(shù)據(jù)傳輸距離受天線(xiàn)長(zhǎng)度直接影響。如果要增加傳輸距離，就需要對(duì)天線(xiàn)長(zhǎng)度進(jìn)行延長(zhǎng)。經(jīng)仿真測(cè)驗(yàn)和實(shí)物測(cè)試，本次設(shè)計(jì)安裝方便、使用便捷且表現(xiàn)出較高的精巧性，具備實(shí)用價(jià)值。

伴隨時(shí)代發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步，大眾對(duì)自身居住環(huán)境有了更高的要求，住宅智能化逐漸得到社會(huì)的廣泛關(guān)注，尤其是對(duì)于面積較大的住宅，聽(tīng)不到敲門(mén)聲會(huì)為生活帶來(lái)很多不便。傳統(tǒng)有線(xiàn)門(mén)鈴布線(xiàn)時(shí)會(huì)影響住宅美觀且增加裝修難度。為解決此類(lèi)問(wèn)題，各種無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴開(kāi)始進(jìn)入大眾日常生活且自身優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯。文章對(duì)以51單片機(jī)為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)的無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴系統(tǒng)進(jìn)行介紹，期望為無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和提升用戶(hù)使用體驗(yàn)提供幫助。

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