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1、 摘要： 3 1 緒論 3 1.1?國內外研究現(xiàn)狀 4 1.2課題研究的背景及意義 4 2.系統(tǒng)設計總述 4 2.1 系統(tǒng)設計方案與原理 4 2.2 AT89C51單片機的引出及特點 5 2.2.1 AT89C51D的功能 6 2.3熱釋電紅外探測器 7 2.3.1 HN911紅外探測器原理及特點 7 2.3.2 HN911紅外探測器的特點補充 7 2.4 ADC0809簡介 8 3.系統(tǒng)硬件及電路 8 3.1鍵盤輸入電路 8 3.2復位 9 3.3顯示電路 9 3.4?揚聲器驅動電路 10 4.軟件設計 10 4.1程序方框圖 10 4.2

2、模/數轉換測量 12 4.3數據采集 12 5.結束語 13 6.致謝 13 感應式門鈴的設計 摘要：門鈴的出現(xiàn)大大簡化了生活的方便性，隨著現(xiàn)代社會的日益發(fā)展，普通門鈴已不能滿足人類的生活需要。本論文基于單片機的感應門鈴設計是以單片機為基礎設計造價相對低廉；論文設計運用熱釋電紅外傳感器的基本原理，設計一個置于店鋪門口的用于迎接顧客的紅外感應式門鈴。它可根據顧客的進出情況作出不同的反應。研究結果表明門鈴電路設計方案能達到預想的效果，當現(xiàn)場情況發(fā)生變化時，揚聲器立即發(fā)出聲音，恢復原狀時則不提示，并可以根據需要來設置不一樣的聲音。利用51系列單片機進行低成本感應式門

3、鈴的設計，能夠簡化系統(tǒng)構成、降低設計成本、增強系統(tǒng)性能,滿足多種復雜場合的控制需求。 關鍵詞：熱釋電紅外傳感器；單片機；揚聲器 Abstract：The advent of doorbells greatly simplifies the convenience of life, and as the modern society grows, the ordinary doorbell cannot meet the needs of human life. This paper is based on a single chip, which is designed to be r

4、elatively inexpensive based on a single chip. The paper designs the basic principle of thermal emission infrared sensor, and designs an infrared sensor doorbell which is used to greet customers at the door of the shop. It can respond differently depending on the customer's going in and out. The resu

5、lts show that the doorbell circuit design scheme can achieve expected effect, when the situation changes, speaker sound, immediately restorable is not prompt, and can according to need to set up different voices. The use of 51 series microcontroller for low cost induction door bell design, can simpl

6、ify the system structure, reduce design cost and enhance the system performance, meet the control demand a variety of complex situations. Keywords : Pyroelectric infrared sensor; microcontroller; speaker 1 緒論 1.1?國內外研究現(xiàn)狀 當下國內外對感應門鈴的研究大致可分為兩種，即：光感應式和紅外感應式。對光感式門鈴影響最大的就是光照；它是利用光的反射原理，

7、當人物體遮擋住光照時，它的主要原件光敏電阻就會感受到光的變化進而其阻值也發(fā)生很大的變化，進而對電路產生作用；一定情況下還受被感應物反射率的影響；缺點就是在黑暗或晚上時，不能工作。這樣為了彌補缺陷，紅外感應式門鈴隨即產生。它會感應被感應物的特定紅外線，進而來觸發(fā)電路。 光感式門鈴優(yōu)點之一就是價格便宜，但是誤報率高，因為它感應的核心器件是光敏電阻，光敏電阻對可見光大部分波長都反應變化，故光線變化可能會觸發(fā)門鈴反應；紅外感應式門鈴的價格雖然昂貴，但它相對于光感式門鈴，誤報率是極低，這樣我們就從元器件的價格上來進行更好的選擇，來補全感應式們的高成本問題。 紅外傳感器的產生對現(xiàn)代生活產生的影響是巨大

8、的，但為了能適應生活形態(tài)的復雜性，進而就需要更加先進的門鈴來彌補空缺?；趩纹瑱C的感應式門鈴就是在不同的需求下產生不同的效果，很好的與現(xiàn)代社會進行了銜接。 1.2課題研究的背景及意義 門鈴在我國的歷史中可以延伸很多年以前，門鈴的產生對人類的生活方式產的影響也是巨大的；隨著時間的洗禮，門鈴的發(fā)展也發(fā)生了翻天覆地的變化。古時的門環(huán)到現(xiàn)在的有線門鈴再到無線門鈴，無一不在體現(xiàn)門鈴的發(fā)展。其用途也從發(fā)聲來提醒主人到發(fā)聲來歡迎客人的轉變，歡迎客人的延伸就是防盜門鈴；感應式門鈴就這樣從中被發(fā)明出來。 感應式門鈴的用途場所很多，超市、商場、工廠；如果作為防盜鈴的話，可以應用于銀行、金店等一些特別重要場所

9、。但是現(xiàn)在市面上也出現(xiàn)了一些類似的感應式門鈴，各種缺陷也應運而生。靈敏度低，價格貴，壽命短等等。所以現(xiàn)實是急需要研究出靈敏度高，價格低，壽命長，并且還讓其感應更準確，功能更完善，能讓感應式門鈴在各種應用場合中完美地起到迎賓、醒主和防盜報警作用。 2.系統(tǒng)設計總述 2.1 系統(tǒng)設計方案與原理 經過查閱大量文獻資料和對主要元器件的研究，本設計采用新型的實用的紅外探測模塊HN911，ADC0809數模轉換器和89C51單片機構成整個設計的核心元件。89C51具有兩個定時器T0與T1。通過控制定時器初值T0和T1，來實現(xiàn)端口輸出不同占空比的脈沖波形。89C51控制簡單，價格低廉，且利用89C5

10、1構成最小系統(tǒng)，可以縮小系統(tǒng)體積，同時應用到了鍵盤與顯示模塊，使用方便直觀，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。 整個設計的總程序框圖如圖1所示，系統(tǒng)采用的主要硬件設備以熱釋電紅外探測器以及單片機為主，其他用到了ADC0809模/數轉換器，鍵盤，數碼管，揚聲器和電源等，這章著重介紹單片機的結構和功能，以及熱釋電紅外探測器HN911。通過熱釋電紅外探測器的探測使信號經ADC0809進行數模轉換傳入單片機與其控制電路，實現(xiàn)對子電路的控制以及對數據進行核心處理，使門鈴能夠準確的發(fā)出聲音。因為51單片機的正常工作條件的特殊之處，所以這里就需要用到穩(wěn)壓電源；本設計系統(tǒng)的控制流程首先就得紅外感應，采集紅

11、外信號，在經過ADC0809模/數轉換，將信號傳入單片機，使單片機發(fā)出信號來控制觸發(fā)電路，最后使門鈴發(fā)出聲音。然后通過單片機的按鍵功能和LCD液晶顯示功能，能靈活的控制和顯示門鈴的實時鈴聲。這樣就可以達到需要什么樣的鈴聲就按相應的鍵盤來控制門鈴。 圖1 總程序框圖 2.2 AT89C51單片機的引出及特點 回顧近代社會，發(fā)展之迅速，科技產品更新快之驚人。從四五十年代的超大型計算機到現(xiàn)在的微型計算機。人類的創(chuàng)新文明越來越強大；小的功能強大的產品越來越多。單片機就是微型計算機其中的代表產品之一；經過了幾十年的研究，單片機也是有了很大的改善，功能也越來越完善。經過嚴格的篩選

12、與實驗，最終選用AT89C51型單片機來作為本設計的核心元件。 AT89C51單片機的不僅自身功能強大，而且還可與MCS-51 兼容。它可在0Hz-24MHz的大范圍中實現(xiàn)全靜態(tài)工作，128×8位內部RAM，32可編程I/O線，兩個16位定時器/計數器，5個中斷源等等；AT89C51的優(yōu)點相對于其他的一些單片機還是很多的，選用它對整個設計有著決定性的作用。 AT89C51單片機的管腳圖如下圖2 管腳說明如下： VCC：供電電壓； GND：單片機接地引腳； P0口， P1口，P2口和P3口都是8位I/O接口。此單片機特殊的一點就是P3口都有第二功能，讓AT89C51更加顯得功能強

13、大。 圖2 89C51管腳圖 2.2.1 AT89C51D的功能 （1）中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)是單片機的特有功能，并且在本設計中也充分的運用到了此作用。當單片機CPU收到內部或者外部的功能請求時，中斷系統(tǒng)就會中斷正在進行的程序。當運用在此設計中就體現(xiàn)在，當有客人進入時，門鈴響起；這時又一客人進入，就會中斷第一位客人的感應鈴聲，再一次的重新響起鈴聲。 （4）鍵盤接口：顧名思義，鍵盤就是一個人機的一個互動接口。設置的鍵盤可以很好的控制鈴聲的類型。讓其在社會中有更多的用途 （5）數碼管顯示：單片機的作用至關重要，對設計的測量和控制尤為重要。測控的同時，如果能夠把控制結果以某一種形

14、式形象的顯示出來，這樣我們就可以更好的掌握情況，以便來控制此設計產品。AT89C51就很好的做到了這一點，它使用的是八斷的數碼管顯示器。目前就只有共陰極和共陽極兩種。共陰極數碼管的所有引腳應接到公共的低電平，當某一段發(fā)光二極管為高電平時，相應的一段發(fā)亮；共陽極與之相反。 2.3熱釋電紅外探測器 熱釋電紅外探測器實現(xiàn)的功能就是以非接觸形式感應人體輻射的紅外線能量的變化，然后變?yōu)殡娦盘杹眚寗诱麄€電路。如果我們使用傳統(tǒng)的探測模塊來進行紅外探測，所用到的有光學感應系統(tǒng)，熱釋電紅外傳感器，信號的濾波和信號的放大。器件的數量多以及各項功能的復雜性，即此處用到一新型紅外探測模塊HN911。 2.3.1

15、 HN911紅外探測器原理及特點 HN911是一款新型熱釋電紅外探測器，采用雙列6腳直插式封裝；HN911集傳統(tǒng)探測模塊于一體，并且它還能在特別不理想的環(huán)境中將人物體的紅外輻射信號辨別出來來觸發(fā)系統(tǒng)，這樣就保證了其運行穩(wěn)定性。突出的一點就是它的靈敏度非常好，對于這樣一種感應式門鈴，就需要一種靈敏度高的感應探測器。HN911的管腳圖如圖3所示。 圖3 HN911管腳圖 2.3.2 HN911紅外探測器的特點補充 HN911也具有很強的溫度穩(wěn)定性；當探測器在感應時，如果環(huán)境溫度升高，背景紅外輻射就很強，對人物體的感應探測就產生很大的影響，所以就加入了內部溫度補償電

16、路來填補這個缺點。 2.4 ADC0809簡介 熱釋電紅外探測器感應物體發(fā)出信號，因為單片機只接受數字信號，所以為了能讓AT89C51能很好的接受信號，此處就需要引進模數轉換器。根據性能和功能等的綜合考慮，用ADC0809模/數轉換器來進行模數轉換。 ADC0809模/數轉換器是使用最多的轉換器之一，其性能優(yōu)越（轉換時間短、起?？刂品奖恪⒐ぷ鳒囟确秶鷱V、功耗也低），引腳眾多，并且采用雙列直插式包裝，最好的就是能與AT89C51能很好的連接起來，能讓整個設計有序的進行下去，真是缺其不可。 ADC0809的引腳圖如圖4所示 圖4 ADC0809引腳圖 3.系統(tǒng)硬件及電路 3.

17、1鍵盤輸入電路 本系統(tǒng)采用非編碼鍵盤，如下圖4所示。 通過按鍵，可以控制感應門鈴的鈴聲類型（在設計門鈴的時候會提前在揚聲器設置例3種不同類型的鈴聲語或音樂，通過單片機的按鍵進行控制），鍵盤的連接方式如圖，一側接地，另一側分別接單片機P0.0,P0.1,P0.2口。 圖5 鍵盤按鍵電路 3.2復位 任何一個東西都不是完美無缺的，當然就包括我的這個門鈴設計系統(tǒng)；有時會出現(xiàn)死機的情況。所以為了能阻止這些問題，就用到了復位電路對單片極重新賦值讓其重新開始工作。 3.3顯示電路 論文的上部分已經介紹了八段的數碼顯示管。這里我們就選用了TS1620字符液晶顯示模塊。此液晶顯示模塊其

18、具有功耗低、無電磁輻射、壽命長、價格低、接口方便等顯著優(yōu)點。它多被用到了小型電腦、測量儀器中。 圖6 89C51與TS1620連接圖 3.4?揚聲器驅動電路 本揚聲器驅動電路是由三極管和電阻驅動組成，三極管具有放大的功能。三極管將信號放大然后輸入到揚聲器，這樣幾乎沒有任何干擾，音響效果比較好。播放電路如圖6所示。 圖7? 鈴聲播放電路 圖中所示揚聲器引腳接單片機P2.7口，當有信號傳輸過來時揚聲器引腳就會由初始的低電平變?yōu)楦唠娖?，驅動于揚聲器發(fā)出聲音。前邊也提過，會在揚聲器中提前設置3種或更多的鈴聲，這樣就會可以實現(xiàn)一物多用的情況，實現(xiàn)真正意義上的功能拓展。 4.軟件

19、設計 4.1程序方框圖 系統(tǒng)主程序如下圖8所示，整體的設計就是用熱釋電紅外探測器HN911來采集信號，基于單片機的控制作用來實現(xiàn)整個感應門鈴的鈴聲類型的選擇。因為AT89C51需要用ADC0809來對信號進行數模變換，所以ADC0809在次設計中有著至關重要的角色。 程序流程圖如圖8所示。 圖8 系統(tǒng)主程序流程圖 4.2模/數轉換測量 模/數（A/D）轉換測量子函數用來控制對ADC0809的模擬輸入電壓進行A/D轉換，并將對應的數值移入內存單元。其程序流程如圖9. 圖9??A/D轉換測量流程圖 流程圖能形象的把整個模/數轉換表示出來，從中也看出了其智能

20、的一面；EOC為A/D轉換結束引腳。當EOC取高電平時，轉換結束，然后才開始接下來的順序。 4.3數據采集 進行數據采集，就需要用到數據采集模塊；通過熱釋電感應探測器，采集模擬信號，然后通過A/D轉換成電信號，在傳入單片機中，最后驅動整個電路，發(fā)出優(yōu)美的鈴聲。數據采集是整個系統(tǒng)的第一步驟，重中之重；只有設計好這一步接下來的設計內容才能有序的往下進行，最后能成功設計出感應式門鈴的成品。 圖10為數據采集流程圖 圖10 數據采集流程圖 5.結束語 轉瞬間四年的大學生活即將結束，想當初剛入學時想著畢業(yè)論文距離我還是很遙遠；但是現(xiàn)在我也通過努力終于完成了我的這篇畢業(yè)設計論文。 本設計

21、采用集功能齊全的熱釋電紅外探測器HN911，并且利用單片機AT89C51控制和模數轉換ADC0809，利用ADC0809模數轉換將紅外信號傳輸進單片機AT89C51。ADC0809與單片機銜接的電路簡單，節(jié)省了大量的端口資源，為功能拓展做了很好的基礎。本設計成品基本用于超市，商場門鈴，為迎接顧客而設計；接下來就是特別之處，單純的迎接顧客顯得此設計尤為單調，所以可以通過單片機的鍵盤設置，來進行門鈴的功能拓展（例：可以設置為報警器等）；當然這些都需要提前在揚聲器中提前設置好。 關于本次設計由于設計經驗的不足和理論知識的局限性，結果不是很如意，可能有些功能無法實現(xiàn)。通過這次的實踐我也認清了自身的不

22、足，學到的知識不扎實導致設計之初都無從下手。所以接下來我會不斷的對我這片論文進行不斷的拓展與探究，用理論聯(lián)系實際來進行自身的提高。實踐是才是檢驗真理的唯一標準。 6.致謝 在本次畢業(yè)設計，從最初剛剛構思，到現(xiàn)在成形，得到了指導老師以及同學極大的幫助，在這里要特別感謝他們。同時，期到圖書館查訊并借閱了大量的資料，并在網上參考了別人的論文，期刊等等。我發(fā)現(xiàn)在這段時間里，大學的知識好像是有學習了一遍。本設計雖然涉及不多，但是對單片機的應用部分還是有了較大的鞏固和提高。加深了我對一些單片機容易模糊的知識點的認知。 參考文獻 [1]?Antoni?Rogalski．Infrared?dete

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