单片机控制的无线门铃的设计与制作.doc

江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）题 目：单片机控制的无线门铃的设计与制作学 院：理学院专 业：电子信息科学与技术班 级：电科072班学 号：18号学 生：杨霞指导教师： 叶坤涛 职称：副教授时间：2011年6月3日江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）任 务 书理学院 电子信息科学与技术专业 2007级(2011届）2 班 杨霞 18号题 目 单片机控制的无线门铃的设计与制作专题题目（若无专题则不填）：原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：工作基础：微电子技术、无线电技术和网络技术的发展以及单片机技术及其领域的不断深入，我们开始对自身的居住坏境和生活水平提出了更高的要求，格式门铃应运而生。研究条件：在社会科技进步与发展的今天，无线技术产品的使用已经十分广泛现已阔至乡村小巷，它给我们带来的便利也已深入人心。加上对无线门铃的前期研究，出现了各种门铃。我们可以再次基础上加以改进和创新，得到我们想要的门铃。应用环境：传统的有线门铃和如今的无线门铃都应用于家里。随着门铃使用的时间的变长和使用家庭的增加，人们对此也进行了深入的研究，将它的使用范围和领域变大，研制出了不同类型的门铃，有可视门铃、报警门铃、遥控门铃、音乐门铃、感应门铃也可以将它们稍加改进变成防盗器等等。工作目的：为了满足广大群众对家庭环境的高要求、高标准，研制出了安全可靠而且使用方便的门铃，它的出台让我们向着智能化的发展又前进了一步。主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：本课题主要研究的是用单片机控制无线门铃系统，参考有关的书籍和资料，完成电路的设计、焊接、检查、调试和试机。在这过程中首先要确定课题的目标，有了目标才有前进的动力。然后需要用相关软件画出课题电路系统的原理图，再选择适当的元件，扎实的焊接技术，基本的故障排除和纠正能力，会使用基本的仪器对硬件进行调试完成课题任务让自己设计的门铃正常的工作。这些过程都需要耐心的反复检查、修改和调试，直到达到预期目的。本课题所研究的无线门铃系统主要由无线接收模块和无线发射模块组成。其中无线发射模块由门铃按键电路、单片机最小系统和无线发射电路构成；无线接收模块由门铃播放模块、单片机最小系统和无线接收电路构成。当接通电源后，分别调试接收和发射模块，两模块都正常工作后将两模块近距离放在一起进行调试，当按下按钮听得到音乐声后将两模块的距离拉大到20多米如果还能正常工作则说明无线门铃制作成功。主要指标和技术参数：1抗干扰能力强2程控距离较远3耗电少 日程安排：2010年12月5日-2011年1月15日 论文调研阶段，注重于对单片机控制和无线发射接收理论的学习，明白发射机的工作原理，以便以后单片机领域的开发和研制打下基础，提高设计能力，了解基本电路设计的流程2011年1月16日-2011年1月20日 提交任务书和开题报告2011年1月21日-2011年4月15日 查阅资料、完善设计提纲2011年4月16日-2011年5月15日 撰写论文初稿2011年5月16日-2011年5月26日 修改论文定稿2011年5月27日-2011年6月1日 打印论文、送审2011年6月 2日-2011年6月3日 准备PPT文稿、答辩主要参考文献和书目：1 张红润，易涛. 单片机应用技术教程M.北京：清华大学出版社.2003.10：1-102 李群芳，肖看.单片机原理、接口及应用嵌入式系统技术基础M.北京：清华大学出版社.2005.3:19-293 杨帮文. 使用电子小制作精选M.北京：人民邮电出版社.2006.1：20-70 4 于洪珍. 通信电子电路M.北京：清华大学出版社.2006.9：20-605 谢伟超. 无线电技术认知M.北京：席殊出版社.2003.5：10-906 王松武. 电子创新设计与实践M.北京：国防工业出版社.2005.1：15-657 傅劲松. 电子制作实例集锦M.福建：福建可续技术出版社.2006.1：25-1058 李亮军，李德民. 无线电基础与收音机M.重庆：重庆大学出版社.2006.5：1-709 张歌. 无线电制作DIY手册M.北京：中国水利水电出版社.2007.5：1-7010 欧伟明.何静.单片机原理与应用系统设计M.北京：电子工业出版社.2009：10-9011 张迎新. 单片机（微控制器）原理及应用M.北京：高等教育出版社，2009.6：10-9012 方立友. 微机原理及汇编语言实用教程M.北京：清华大学出版社.2007.2：1-7013 胡烨，姚鹏翼，江思敏.Protel 99 SE 电路设计与仿真教程M.北京：机械工业出版社.2005.4：1-8014 夏方林.一种基于单片机At89c2051的温湿度控制仪的设计.工业仪表与自动化装置J.1999（6），第6期:32-3415 夏方林.基于At89c2051的单户可视对讲门铃室内分机的设计J.中文核心期刊微机计算机.2004，第20卷第10期：1-6指导教师（签字）： 年 月 日江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告理学院 电子信息科学与技术专业 2007级(2011届）2 班 杨霞 18号 题 目：单片机控制的无线门铃的设计与制作本课题来源及研究现状：在人们生活水平和居住坏境的改善和提高下，人们开始对住宅提出了新的更高的要求。为了满足高要求的需要，我们研究出了各种门铃，有可视门铃、报警门铃、遥控门铃、音乐门铃、感应门铃在社会科技进步与发展的今天，无线技术产品的使用已经十分广泛现已阔至乡村小巷，它给我们带来的便利也已深入人心。在单片机技术的飞速发展的情况下以及其应用领域的不断深入，门铃配件的价格也在不断的下降，如今无线门铃已经是一个普通家庭可以轻松购买的起的物品。无线门铃的设计和安装简便、灵活，能够满足各式各样的住宅需求并且还免去了安装时的麻烦同时也不影响房子的美观。如果是在空旷的地带，它可以遥控长达100米，甚至是150米的距离。课题研究目标、内容、方法和手段：本课题主要研究的是用单片机控制无线门铃系统，参考有关的书籍和资料，完成电路的设计、焊接、检查、调试和试机。在这过程中首先要确定课题的目标，有了目标才有前进的动力。然后需要用相关软件画出课题电路系统的原理图，再选择适当的元件，扎实的焊接技术，基本的故障排除和纠正能力，会使用基本的仪器对硬件进行调试完成课题任务让自己设计的门铃正常的工作。这些过程都需要耐心的反复检查、修改和调试，直到达到预期目的。本课题所研究的无线门铃系统主要由无线接收模块和无线发射模块组成。其中无线发射模块由门铃按键电路、单片机最小系统和无线发射电路构成；无线接收模块由门铃播放模块、单片机最小系统和无线接收电路构成。当接通电源后，分别调试接收和发射模块，两模块都正常工作后将两模块近距离放在一起进行调试，当按下按钮听得到音乐声后将两模块的距离拉大到20多米如果还能正常工作则说明无线门铃制作成功。 毕业设计的目的是了解基本电路设计的流程，丰富知识和理论，巩固所学的知识，提高动手能力和实验能力，从而具备一定的设计能力。 本毕业设计注重于对单片机控制和无线发射接收理论的理解，明白发射机的工作原理，以便以后单片机领域的开发和研制打下基础，提高设计能力，培养创新能力，丰富知识理论，做到理论和实际结合。本课题的重要意义还在于能在进一步层次了解单片机的工作原理，内部结构和工作状态。理解单片机的接口技术，中断技术，存储方式，时钟方式和控制方式，这样才能更好的利用单片机来做有效的设计。设计论文提纲：目录第一章 绪论1.1无线门铃出现的背景1.2研究无线门铃的意义第二章 系统设计的总体方案2.1无线门铃的设计思路2.2单片机的选定2.2.1单片机的意义2.2.2单片机的选型2.3系统设计的任务和要求第三章 系统硬件电路设计3.1元器件清单3.2电路设计的原理图3.3电路原理的分析3.3.1单片机最小系统3.3.2门铃按键电路3.3.3无线发射和接收模块3.3.4门铃播放模块3.3.5系统工作原理第四章 系统软件设计第五章 系统调试与安装5.1.1焊接技术5.2功能的调试5.3创新思想5.4调试成功的成品第六章 结束语参考文献致谢附录附录A附录B关键词无线遥控门铃；单片机；STC89C52 日程安排：2010年12月5日-2011年1月15日 论文调研阶段，注重于对单片机控制和无线发射接收理论的学习，明白发射机的工作原理，以便以后单片机领域的开发和研制打下基础，提高设计能力，了解基本电路设计的流程2011年1月16日-2011年1月20日 提交任务书和开题报告2011年1月21日-2011年4月15日 查阅资料、完善设计提纲2011年4月16日-2011年5月15日 撰写论文初稿2011年5月16日-2011年5月26日 修改论文定稿2011年5月27日-2011年6月1日 打印论文、送审2011年6月 2日-2011年6月3日 准备PPT文稿、答辩主要参考文献和书目：1 张红润，易涛. 单片机应用技术教程M.北京：清华大学出版社.2003.10：1-102 李群芳，肖看.单片机原理、接口及应用嵌入式系统技术基础M.北京：清华大学出版社.2005.3:19-293 杨帮文. 使用电子小制作精选M.北京：人民邮电出版社.2006.1：20-70 4 于洪珍. 通信电子电路M.北京：清华大学出版社.2006.9：20-605 谢伟超. 无线电技术认知M.北京：席殊出版社.2003.5：10-906 王松武. 电子创新设计与实践M.北京：国防工业出版社.2005.1：15-657 傅劲松. 电子制作实例集锦M.福建：福建可续技术出版社.2006.1：25-1058 李亮军，李德民. 无线电基础与收音机M.重庆：重庆大学出版社.2006.5：1-709 张歌. 无线电制作DIY手册M.北京：中国水利水电出版社.2007.5：1-7010 欧伟明.何静.单片机原理与应用系统设计M.北京：电子工业出版社.2009：10-9011 张迎新. 单片机（微控制器）原理及应用M.北京：高等教育出版社，2009.6：10-9012 方立友. 微机原理及汇编语言实用教程M.北京：清华大学出版社.2007.2：1-7013 胡烨，姚鹏翼，江思敏.Protel 99 SE 电路设计与仿真教程M.北京：机械工业出版社.2005.4：1-8014 夏方林.一种基于单片机At89c2051的温湿度控制仪的设计.工业仪表与自动化装置J.1999（6），第6期:32-3415 夏方林.基于At89c2051的单户可视对讲门铃室内分机的设计J.中文核心期刊微机计算机.2004，第20卷第10期：1-6指导教师审核意见：指导教师（签字）： 年 月 日摘 要随着微电子技术、无线电技术和网络技术的快速发展，大幅度的提高了人们的生活水平，人们对居住环境的要求越来越高，如今，在智能住宅中，我们迫切需要一种安全可靠且使用方便的门铃，因此无线门铃的设计与制作成为本课题研究的主要目标。 “有朋自远方来，不亦乐乎”，在日常生活中经常会有客人来访，如果我们不能及时去开门，往往会让我们处于尴尬的情况。为了能够快速地知道有客人来访，故而出现了无线门铃。随着无线电技术的不断发展，它必定会更加方便我们的生活。在这些设计中单片机常常作为实时检测和自动控制应用系统的一个核心部件来使用。这里我采用的是STC89C52单片机作为中央处理芯片，只有当收到的信号与接收机发射的信号相匹配时，接收机便做出反应。由此，无线门铃就发挥其作用。我们也需要不断的去研究和创新，使无线门铃的发展朝着智能化、数字化、信息化的方向发展。实际的演示也证明了无线门铃为众多家庭用户带来了便利。 关键词：STC89C52；无线门铃；单片机AbstractWith the rapid development of micro-electron technology, wireless and network technology, peoples living standard has improved greatly. Nowadays, a better living environment has been requested by people, particularly in smart house. People urgently need one kind of doorbell, which is not only safe and reliable, but also convenient. Therefore the design and realization of the system of wireless doorbell becomes the research goal of this paper.“We are happy when our friends come”. Our friends often come to see us in daily life, and we may feel very sorry if we cannot quickly open the door for them.In a real-time single-chip microcomputer application system, microcontroller act as a core component. Chip STC89C52 has been used in this paper. Only when receiving the wireless doorbell signal, the receiver will have a response. Wireless doorbell system will have a good commercial value. A demonstration of the custom designed wireless doorbell would offer many home users more conveniences.Key Words: Chip STC89C52; Wireless doorbell; Single-chip Microcomputer 目 录第一章 绪论11.1无线门铃出现的背景11.2研究无线门铃的意义1第二章 系统设计的总体方案22.1无线门铃的设计思路22.2单片机的选定22.2.1单片机的意义22.2.2单片机的选型32.3系统设计的任务和要求8第三章 系统硬件电路设计93.1元器件清单93.2电路设计的原理图93.3电路原理分析123.3.1单片机最小系统123.3.2门铃按键电路133.3.3无线发射和接收模块143.3.4门铃播放模块163.3.5系统工作原理17第四章 系统软件设计18第五章 系统调试与安装245.1系统的安装245.1.1焊接技术245.2功能的调试255.3创新思想255.4调试成功的成品26第六章 结束语28参考文献29致 谢30附 录31附 录 A31第一章 绪论1.1无线门铃出现的背景在人们生活水平和居住坏境的改善和提高下，人们开始对住宅提出了新的更高的要求。为了满足高要求的需要，我们研究出了各种门铃，有可视门铃、报警门铃、遥控门铃、音乐门铃、感应门铃1在社会科技进步与发展的今天，无线技术产品的使用已经十分广泛现已阔至乡村小巷，它给我们生活上带来的便利也已深入人心。在单片机技术的飞速发展的情况下以及其应用领域的不断深入，门铃配件的价格也逐渐下降，如今无线门铃已经是一个普通家庭可以轻松购买的物品。21.2研究无线门铃的意义传统的门铃大都为有线门铃，而无线门铃则是相对于传统的有线门铃讲的。我们首先了解到经常会有些房主听不到门铃声或有时不能及时听到铃声以至于不能及时接待来访者，这种情况的发生往往会让人觉得很是尴尬。而无线门铃的出现让我们避免了这样的尴尬场面。再次，我们发现传统的有线门铃的布置通常是采用导线将其各个设备连接在一起，随着科学技术的发展，无线电技术也得到了广泛的应用，由此也就出现了无线门铃。它的设计和安装简便、灵活，能够满足各式各样的住宅的需求并且还免去了安装时的麻烦同时也不影响房子的美观。如果是在空旷的地带，它可以遥控长达100米，甚至是150米的距离。当然实际的遥控距离会因为其使用环境因素的不同而发生改变。例如，当门铃安装在太靠近金属性质的物品时就会缩短遥控的距离。与此同时，安装这种门铃耗电非常的少，不按动时基本不耗电，当用三节1.5V的电池供电时，一般它的正常的使用寿命为一年（按25次/天计算）。如果把接收模块运用变压电路进行插电使用，其消耗功率为1W，就等于一年只耗一度电。无线门铃的安装非常容易，一般的人都能独自完成安装并使用。当门铃装在室内时随意插入电源即可使用，其正常使用温度为60摄氏度。如今，使用无线电技术制成的无线门铃和无线防盗报警器已为大众所用。随着微电子技术、网络技术、无线电技术的不断发展、深入研究和人们生活水平的不断提高，功能更齐全、性能更好、产品更廉价、故障率更低的无线门铃将不断的被研究和生产出来。3第二章 系统设计的总体方案2.1无线门铃的设计思路单片机控制的无线门铃的设计的总体方案如下图：456无线发射板：图21 无线发射板工作原理无线接收板：图22 无线接收板工作原理本系统设计的方案结构分六大模块它们分别为：单片机最小系统、门铃按键电路、无线发射模块7、无线接收模块8和门铃播放模块。这几大模块将在第四章着重叙述。2.2单片机的选定在发射板和接收板中单片机起着主要的控制作用，所以在这里我所想叙述的是单片机的意义以及在不同的应用电路中如何选择所需要的最好的单片机的型号。2.2.1单片机的意义单片机是大规模集成电路技术发展产物，属第四代电子计算机。单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。它的特点是：高性能，高速度，体积小，价格低廉，稳定可靠，应用广泛。9 随着微控制技术（以软件代替硬件的高性能的控制技术）的不断发展和完善，单片机的应用必将导致传统微控制技术发生巨大的变化。即单片机的应用是对传统微控制技术的一场历史性变革。单片机（MCU）属于嵌入式计算机，它具有性能价格比高、可靠性高、体积小、功耗低、控制力强等许多优点，其应用已深入到工业、农业、科研、国防、以及日常生活等各个领域，在行业的技术改造、自动化进程、生产率的提高等方面起到了非常重要的作用。说到单片机的应用，我们会不禁想到它的强大的控制功能。事实证明也是如此，单片机的应用的主要功能在于其控制功能，概括起来可分为在控制系统中的离线应用和在线应用两个方面。不可否认的是单片机的应用已渗透到我们生活的各个领域中：键盘、鼠标、软驱、摄像机、录像机、飞机上的各种仪表的控制、自动化过程中的实时控制和数据处理、各种智能IC卡、通信、家电产品、民用豪华轿车的安全保障系统、全自动洗衣机的控制以及远程距离控制玩具还有自动控制领域的智能仪表、机器人、医疗器械以及各种智能机械等都是单片机的应用领域。由此，了解和掌握单片机的应用技术对我们来说具有划时代的意义。2.2.2单片机的选型单片机是无线门铃的核心部件，在满足设计要求的情况下应可能选择价格低廉、体积小、抗干扰性强、稳定可靠的单片机。STC89C5210是美国微芯科技公司的产品，其突出特点是功耗低，精简指令集，抗干扰性好，可靠性高。它是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能COMOS8位微处理器。所以在此我们选择此单片机，下面就让我们先了解下该单片机的一些主要功能特性。时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟信号可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式产生的时钟电路如图23（a）所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元器件，内部振荡器产生自激振荡。定时元器件通常由石英晶体和电容组成并联谐振回路构成。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间，电容值在530pF之间，电容值的大小对频率起微调的作用。外部方式产生的时钟电路如图23（b）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。在这里对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度（一般采用频率低于12MHz的方波信号）。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个供单片机使用的两相时钟状态周期P1和P2。图23（a） 内部方式时钟电路 图23（b） 外部方式时钟电路复位及复位电路复位操作复位是单片机的初始化操作，单片机在启动运行时，首先都需要进行复位，它的作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个初始状态工作。例如复位后，PC初始化为0000H，于是单片机自动从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器也有影响，它们的复位状态如下表所示。表21 复位后各寄存器的初始状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTP0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H复位信号及其产生外部复位引脚（RST）是复位信号的输入端，还有内部的看门狗在看门狗定时电路溢出时也会引起内部复位。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即二个机器周期）以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。产生复位信号的原理图：图24 复位信号原理图整个复位电路包括芯片内、外两部分，外部电路产生的复位信号通过复位引脚（RST）进入片内一个施密特触发器（起抑制噪声作用），再与片内复位电路相连。在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电自动复位（冷启动）和按键手动复位（热启动）两种方式。上电自动复位（冷启动）是指在关机（断电）的情况下，给单片机加电，上电瞬间，RC充电，RST引脚端出现正脉冲，只要RST引脚保持两个机器周期以上的高电平（通常设计时间大于10ms）就能使单片机有效复位。其电路如图25（a）所示。按键手动复位（热启动）有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图25（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图25（c）所示。图25（a） 上电复位图25（b） 按键电平复位图25（c） 按键脉冲复位上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持时间大于2个机器周期。本系统的复位电路采用图25（a）上电复位方式。STC89C52引脚的具体介绍如下：主电源引脚（2根）VCC（Pin40）：电源输入，5V电源GND（Pin20）：接地外接晶振引脚（2根）XTAL1（Pin19）：内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端XTAL2（Pin20）：内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出控制引脚（4根）RST/VPP（Pin9）：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位ALE/PROG（Pin30）：地址锁存允许信号输出信号/编程脉冲输入引脚PSEN（Pin29）：外部存储器读选通信号输出引脚EA/VPP（Pin31）：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口（Pin39Pin32）：P0.0P0.7引脚，8位双向I/O口线P1口（Pin1Pin8）：P1.0P1.7 引脚，8位准双向I/O口线P2口（Pin21Pin28）：P2.0P2.7引脚，8位准双向I/O口线 P3口（Pin10Pin17）：P3.0P3.7引脚，8位准双向I/O口线 STC89C52主要功能如下表所示：表22 STC89S52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash 只读存储器32个双向I/O口3个16位可编程定时/计数器中断256x8bit内部RAM2个串行中断时钟频率0-24MHz2个外部中断源可编程UART串行通道共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能2.3系统设计的任务和要求本课题采用的是STC89C52单片机控制制作无线门铃，而由该单片机的特点我们对该课题提出了以下几个任务和要求：发射器用电池供电、静态电流非常小、耗电低、节能（由单片机和cc1100芯片的工作电压、电流和功率可得此要求）采用无线电遥控，有一定遥控距离（此任务是该课题制作的核心）在同一区域范围内能同时使用多套系统且相互之间不影响（为防止一个区域内多套系统相互之间的干扰，提高无线门铃的应用领域）按下门铃按钮会响起铃声正常温度下能使用该产品（这里的正常温度为060摄氏度）具有一定的抗干扰能力第三章 系统硬件电路设计3.1元器件清单发射板：单片机（STC89C52）一片、按钮一个、电阻2个、电容3个、无线发射芯片一片、晶振一个接收板：单片机（STC89C52）、音乐芯片、无线接收芯片各一片、三极管一个、电阻2个、喇叭一个、电容3个、晶振一个3.2电路设计的原理图无线发射板块：11图31 单片机最小系统电路图32 门铃按键电路图33 无线发射电路图无线接收板块：1234 单片机最小系统电路图35 门铃音乐播放模块36 无线接收模块3.3电路原理分析3.3.1单片机最小系统如图31所示为系统单片机的最小系统，所谓单片机的最小系统是指单片机运行工作起来，所必须的最基本的电路组成，它由时钟电路、复位电路和电源电路组成。它的外围器件非常少，电路的建立简单因此其成本低。复位电路本课题系统采用的是自动上电复位方式如图25（a）由C2（10uF）和R2（10K）组成，该方式通常指，上电后，通过RC电路充电实现的。根据电容从零状态开始充电，电容两端的电压公式，其中，。可以得知，根据COMS电平标准，只要从零电压充电到0.55V的时间大于5ms即可完成上电自动复位。这样就可以算出的大小。通常选择R1=110K，C=1030F。时钟电路由原理图可知，系统采用的是内部时钟方式如图23（a），输入端为芯片的引脚XTAL1，输出端是引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡电路，在这里晶振用来构成振荡电路产生各种频率信号，电容起稳定作用。一般来讲，内部时钟方式所得的时钟信号比较稳定，所以较外部时钟方式如图23（b）应用广泛。图中的两个电容C3、C4的典型值是533pF，通常称之为起振电容。该电容的大小会影响振荡器频率的高低、起振的时间和振荡器的稳定性。晶体振荡器的频率范围通常是在1.212MHz，51单片机常用11.0592、12和24MHz。晶体频率越高，系统时钟频率越高，单片机运行的速度就越快。但反过来，运行速度快对存储器的速度要求就更高，对印制电路板的工艺也要求更高，即要求线路之间的寄生电容要小。晶体和电容要尽可能安装在单片机芯片的附近，以减少寄生电容的产生，更好地保证振荡器稳定、可靠的工作。为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性好的电容。电源电路图37 电源电路该单片机的工作电压范围为：3.5V5.5V，所以通常给单片机外接5V直流电源。本设计采用的是自制的电源，它的输入为220V输出为5V，因其不是该设计的重点所以它的工作原理及其电路分析篇幅在此略去。3.3.2门铃按键电路电路由电阻R1（10K）、电容（0.1uF）、按键组成。可以把R1看成是个上拉电阻，它的作用是给电路一个初始状态并防止输入端直接与电源连接对电路起限流作用，在此电路起控制作用的是按键，当按键被按下而后自动跳上时电路信号会发生抖动，电容在这里的作用就是去抖动。接通电源，给CTRL引脚一个初始状态（高电平状态），当按下按键又弹起后，CTRL引脚由高电平转至低电平后又变为高电平，因此，由于检测到下降沿信号所以产生外部中断控制信号。我们所选的按键为无锁按键，即按下按键后按键会自动弹起，产生一次下降沿信号，若选用有锁按键则CTRL引脚检测到下降沿信号一次而后一直处于低电平状态。这时如果想门铃再次工作则需要将按键按上来再按下去，这就与我们平时的习惯不相符，也会造成一些不必要的麻烦。3.3.3无线发射和接收模块cc1100芯片11cc1100是低成本真正单片机的UHF收发器，为低功耗无线应用而设计。电路主要设定为在315、433、868和915MHz的ISM（工业，科学和医学）和SRD（短距离设备）频率波段，也可以容易地设置为300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz的其他频率。RF收发器集成了一个高度配置的调制解调器。这个调制解调器支持不同的调制格式，数据传输率可达500kbps。通过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。cc1100为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。cc1100的主要操作参数和64位传输/接收FIFO（先进先出堆栈）可通过SPI接口（连续外围接口）控制。芯片的外接引脚介绍；SCLK（引脚1）：数字输入；连续配置接口，时钟输入。SO（GDO1）（引脚2）：数字输出；连续配置接口，数据输出，当CSn为高电平时为可选的一般输出脚。GDO2(引脚3)：数字输出；一般用途的数字输出引脚：测试信号、FIFO状态信号、时钟输出，从XOSC向下分割、连续输入TX数据。DVDD（引脚4）：功率（数字）；数字I/O和数字中心电压调节器的1.8-3.6V数字功率供给输出。DCOUPL（引脚5）：功率（数字）；对退耦的1.6-2.0V数字功率供给输出。GDO0（引脚6）：数字I/O；一般用途的数字输出脚：测试信号、FIFO状态信号、时钟输出，从XOSC乡下分割、连续输入TX数据。CSn（引脚7）：数字输入；连续配置接口，芯片选择。XOSC-1（引脚8）：模拟I/O；晶体振荡器脚1，或外部时钟输入。AVDD（引脚9）：功率（模拟）；1.8V-3.6V模拟功率供给连接。XOSC-2（引脚10）：模拟I/O；晶体振荡器脚。AVDD（引脚11）：功率（模拟）；1.8V-3.6V模拟功率供给连接。RF-P（引脚12）：RF I/O；接收模式下对LAN的正RF输入信号；发送模式下对LAN的正RF输出信号。RF-N（引脚13）：RF I/O；接收模式下对LAN的负RF输入信号；发送模式下对LAN的负RF输出信号。AVDD（引脚14）：功率（模拟）；1.8V-3.6V模拟功率供给连接。AVDD（引脚15）：功率（模拟）；1.8V-3.6V模拟功率供给连接。GND（引脚16）：地（模拟）；模拟接地。RBIAS（引脚17）模拟I/O；参考电流的外部偏阻器。DGUARD（引脚18）：功率（数字）；对数字噪声隔离的功率供给连接。GND（引脚19）：地（数字）；数字噪声隔离的接地。SI（引脚20）：数字输入；连续配置接口，数据输入。SPI接口SPI(Serial Peripheral Interface-串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置FLASH RAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS（有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI）。SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体讲比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。它应用于cc1100芯片中被用作配置和数据缓冲电路。即对于不同的应用通过配置SPI接口可使芯片的性能达到最优。图38 SPI接口无线发射和接收模块应用电路其原理图如图39，偏阻器R1用来设置一个精确的偏电流；C9、L2、C8、L1形成一个平衡转换器，用以将cc1100上的微分RF端口转换成单端RF信号（也用在直流模块上）；晶体振荡器用来调节振幅并带2个负载电容（C3和C5）。图39 cc1100收发模块电路原理图3.3.4门铃播放模块门铃播放模块由一个音乐芯片、三极管、电容和扬声器构成。如下图：图310 门铃播放模块图音乐集成电路是一种大规模的COMS集成电路，工作电压一般在1.5V3V的直流电源。其内部结构框图大致如下：311 音乐集成电路内部框图振荡电路产生的信号供各个电路使用，控制电路从存储器中读出代码，根据代码来控制节拍器和音调器协调工作，产生音乐的输出。在电路中接三极管进行放大送到喇叭，这样放出的音乐音质好，声音也更大。有时候虽然电路制作完全正确但喇叭无声，这是加上电容就可以解决此问题。所以电容的作用是减小三极管的放大倍数（放大倍数太大就会产生自激而受到抑制）。当然如果放大倍数适中的话，也可以不加电容。3.3.5系统工作原理由上面几大模块的分别解析，我们已经对该系统有了大致的了解。现在我们就综合分析下系统的工作原理。我们可以看到系统的几大模块并大致清楚的知道：在无线发射板块中，门铃按键电路控制单片机最小系统的工作，再由单片机最小系统控制无线发射模块发送信息。在无线接收板块中，无线发射模块发送的信息由接收模块接收并比较信息的准确性，再由单片机最小系统控制接收模块接收信息并控制门铃播放模块发出音乐铃声。这就是整个系统的工作原理。第四章 系统软件设计该课题用的是STC89C52单片机进行控制的无线门铃的制作与设计，因此在用单片机进行控制的过程中我们需要设计软件对控制对象进行控制，软件的开发平台是Keil uVision3。Keil是最常用和最方便使用的单片机开发软件。系统软件模块的程序流程图下所示。无线发射模块：图41 无线模块程序流图无线发射模块主程序：12#include #include cc1100.h/*函数名称：void Int1_Init(void)*函数描述：外部中断1的配置，配置为下降沿触发*入口参数：无*返回 值：无*/void Int1_Init(void)EX1 = 1;/允许INT1IE1 = 0;/清除标置位IT1 = 1;/下降沿触发EA = 1;void main(void)CC1100_Init();Int1_Init(); while(1)/RfSendPacket(RxBuf,8); /*函数名称：void Int1_Isr(void) interrupt 2*函数描述：外部中断1 服务程序，中断触发一次进行一次数据发送*入口参数：无*返回 值：无*/void Int1_Isr(void) interrupt 2unsigned char RxBuf8 = 0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08;EA = 0;/关总中断IE1 =