梦见听到门铃声或者自己按响门铃，代表你将听到意外的消息，或被上级紧急传唤承担某项任务，或听到某个患病亲人的不幸消息。

　　梦见按门铃，或是你听到门铃声，表示可能会突如其来冲击，可能是工作上的突破带来了喜悦，但也可能是亲友间传来的不幸消息让你伤心不已。

　　梦见敲门，表示你正身陷困境，在工作上虽然很努力，但有可能会被工作调动的事情、或是职位升迁的问题给困扰了，而且没有人能够帮忙你，或是给你建议。

　　梦见有人敲门，通常象征有财运，或会有机会上门，要谨慎把握。

　　如果梦见有人按门铃，则预示你会收到远方朋友的消息。

　　梦见自己敲门，提醒你要慎重交友，以免被行为处事轻率不负责任的朋友卷入麻烦。

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1、商丘工学院毕业论文（设计）编号： 商丘工学院毕业论文（设计）题目： 基于51单片机的智能门铃设计 学 院： 信息与电子工程学院 专 业： 11级电子信息工程技术 班 级： 11电信1班 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 2014 年5月II摘 要随着互联网技术和信息通讯技术的飞速发展，信息化、智能化的浪潮正在席卷世界的每一个角落，智能门铃系统进入住宅，它正全方位地改变人类的社会生活，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。由于人们生活水平的不断提高，越来越重视住宅的质量、安全性以及信息的获取和管理，这又大大促进了智能门铃系统的发展。各种方便于生活的智能门铃系统开始进入人们的生活，以单片机为核心的智能

2、门铃系统就是其中之一。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果；它更让我们懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。 智能门铃系统是应用了单片机编程技术、串行通信而设计的一种电控信息管理的智能系统。本论文介绍了一种用单片机89C51来控制的智能门铃系统的工作原理，并给出了其完整的硬件电路和软件的设计方案与实现方法。 通过对“智能门铃系统”课题的学习和设计，使我了解89C51单片机的特性；进一步的掌握了单片机进行多机通信的原理，对以后的学习和工作做了一个很好的铺垫。 关键词：单片机；智能门铃；c语言编程III目 录1绪论21.1 智能门铃设计的原则21.2

3、研究内容及步骤22单片机32.1 单片机定义32.2 单片机应用领域42.3 89c51单片机简介52.4 89c51单片机主要特性63系统硬件设计123.1 元件及介绍123.2 硬件电路图154系统软件设置及校正184.1 软件任务分析184.2 程序流程图194.3系统校正20结 论21参考文献22IV 前言单片微机的出现是计算机技术发展史上的一个重要的里程碑，它让计算机从海量的数值计算进入到智能化控制领域。作为21世纪的工科大学生，不仅要熟练地使用通用微机进行各种数据处理，还要把计算机技术运用到专业领域或相关领域，即具有“开发”能力。随着技术的发展，单片机作为小型智能化控制设备得到了越

4、来越多的用途，特别是以单片机为核心的控制设备得到了实用性的发展，越来越用于社会和大众生活。 本设计就是在51单片机的基础上将传统门铃智能化，以方便社会和大众生活，作为智能化的门铃，拥有报警和红外探测多种功能，实用性高，适用于批量化和小型化生产。25基于51单片机的智能门铃（设计）1绪论1.1 智能门铃设计的原则 可靠性：系统应保证长期安全地运行。系统中的硬软件及信息资源应满足可靠性设计要求。安全性：系统应具有必要的安全保护和保密措施。抗干扰性：系统应具有较强的抗干扰性，对各类用户的误操作应有提示或自动消除的能力。 适应性：系统应对不断发展和完善的统计核算方法、调查方法和指标体系具有广泛的适应性

5、。可扩充性：系统的硬软件应具有扩充升级的余地，不可因硬软件扩充、升级或改型而使原有系统失去作用。实用性：注重采用成熟而实用的技术，使系统建设的投入产出比最高，能产生良好的社会效益和经济效益。先进性：在实用的前提下，应尽可能跟踪国内外最先进的计算机硬软件技术、信息技术及网络通信技术，使系统具有较高的性能指标。易操作性：贯彻面向最终用户的原则，使用户操作简单直观，易于掌握。 1.2 研究内容及步骤目前，单片机越来越广泛的运用到社会的各个领域，其中运用比较多的主要在大众生活方面、以单片机为控制中心的智能小系统。在本设计中，我们采用了单片机控制多模块设计，便于检查和维修。该设计的基本原理为以51单片机

6、作为控制单元，控制报警系统，由软件系统和硬件系统两部分组成。硬件系统主要包括：1、89c51单片机 它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器 （FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。2、石英晶体振荡器 它是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆

7、形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。商丘工学院毕业论文（设计）3、蜂鸣器 它是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 4、LED灯 它是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附 在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。软件系统主要用

8、C语言程序控制单片机使其正常工作。本文主要分为以下几个部分：第1章 对本课题的主要研究内容、目的、开发环境进行概括。第2章 对单片机的功能与组成进行了分析。第3章 对系统硬件的组成及设计进行了介绍。第4章 详细地对各模块的流程图及程序进行了叙述。第5章 介绍了对系统的校正2单片机2.1 单片机定义单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输

9、出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器，是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单

10、片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了基于51单片机的智能门铃（设计）飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上

11、电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。2.2 单片机应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几

12、乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：(1)在智能仪器仪表上的应用：单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵

13、活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。(2)在工业控制中的应用：用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统商丘工学院毕业论文（设计）等。(3)在家用电器中的应用：可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、

14、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。(4)在计算机网络和通信领域中的应用：现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。（5）单片机在医用设备领域中的应用：单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 （6）在各种大型电器中的模块化应用：某些专用单片

15、机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。现今的单片机技术已经相当成熟，因此成本也相对于别的新产品低，同时稳定性也会更加的好。基于这些考虑，本设计使用89C51进行控制。

16、2.3 89c51单片机简介89C51是低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存 储器（PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM),片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大。主要性能参数： 2k字节可重擦写闪速存储器 1000次擦写周期基于51单片机的智能门铃（设计）2.7V-6V的工作电压范围 全静态操作:0Hz-24MHz 两级加密程序存储器 128_8字节内部RAM 15个可编程I/O口线 2个l6位定时计数器 6个中断源 可编程串行UART通道 可直接驱动LED的输出端口 内置一个模拟比较器图2-1 89c51

17、单片机2.4 89c51单片机主要特性（1）标准功能2k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM,15个I/O口线,两个16位定时/计数器，个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,内置个精密比较器,片内振荡器及时钟电路。同时,89C51 可降至0HZ的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一 个硬件复位。（2）引脚功能说明Vcc:电源电压 ； GND:地 ； P1口:P1口是一组8位双向I/O口,P1.2-P1.7提供内

18、部上拉电阻,P1.0和P1.1内商丘工学院毕业论文（设计）部无上拉电阻,主要是考虑它们分别是内部精密比较器的同相输入端(AIN0)和相相输入端(AIN1),如果需要应在外部接上拉电阻。P1口输出缓冲器 可吸收20mA电流并可直接驱动LED。当P1口引脚写入“1”时可作输入端,当引脚P 1.2-P1.7用作输入并被外部拉低时, 它们将因内部的上拉电阻而输出电流(IIL)，P1口还在Flash闪速编程及程序校验时接收代码数据；P3口:P3口的P3.0-P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7个双向I/O口。P3.6没有引出,它作为一个通用I/O 口但不可访问,但可作为固定输入片内比较器的输出信号,

19、P3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口写入“1”时,它们被 内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL)； P3口还用于实现一些特殊功能，如下表2-1： 表 2-1：引脚功能特性P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INTO（外中断0）P3.3INT1（外中断1）P3.4T0(定时/计数器0外部输入)P3.5T1(定时/计数器1外部输入)P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST: 复位输入。RST引脚一旦变成两个机器周期以上高电平,所有的I/O口都将复位到“1”(高电平)状态,当振荡器

20、正在工作时,持续两个机器周期以上的高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期；XTALl:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端； XTAL2:振荡器反相放大器的输出端；振荡器特性：XTALl、XTAL2为片内振荡器的反相放大器的输入和输出端,如下图所示。可采用石英晶体或陶瓷振荡器组成时钟振荡器，如需从外部输入时钟驱动89C51,时钟信号从XTAL1输入,XTAL2应悬空。由于输入到内部电路是经过一个2 分频触发器，所以输入的外部时钟信号无需特殊要求,但它必须符合电平的最大和最小值及时序规范。（3）特殊功能寄存器基于51单片机的智能门铃（设计）片内特殊功能寄存器（SFR)空间存储

22、0111DPLDPHPCON0XXX000087H商丘工学院毕业论文（设计）并非存储区中所有的地址单元都被占用，未占用的地址单元亦不能使用，如果对其进行读访问一般返回为随机数,写访问也不确定。这些单元是为了以后利用这些未使用的地址单元扩展新功能而设置，所以用户软件不要对它们写“1”,在这种情况下, 新位的复位或不激活值总为“0”。（4）分支指令对于LCALL、LJMP、ACALL、AJMP、SJMP、JMPA+DPTR等指令，只要程序员记住这些分支指令的目的地址在程序存储器大小的物理范围内（89C51程序地址空间为：000H一7FFH单元),这些无条件分支指令就

23、会正确执行,超 出物理空间的限制会出现不可预知的程序出错。CJNE、DJNZ、JB、JNB、JC、JNC、JBC、JZ、JNZ等这些条件 转移指令的使用与上述原则一样,同样,超出物理空间的限制也会引起不可预知的程序出错。至于中断的使用，80C51 系列硬件结构中已保留标准中断服务子程序的地址。（5）与MOVX相关的指令，数据存储器89c51包含128字节内部数据存储器，这样,89C51的堆栈深度局限于内部RAM的128字节范围内，它既不支持外部数据存储器的访问,也不支持外部程序存储器的执行,因此程序中不应有MOVX指令。般的80C51汇编器即使在违反上述指令约束而写入指令时仍对指令进行汇编,用

24、户应了解正在使用的89C51微控制器的存储器物理空间和约束范围,适当地调整所使用的指令寻址范围以适应89C51。程序存储器的加密：89C51可使用对芯片上的两个加密位进行编程（P)或不编程（U)来得到如下表2-3所示的功能：表2-3：程序加密位保护类型加密方式LB1LB21UU无程序加密功能2PU禁止进一步进行Flash闪速编程3PP同方式2，同时禁止校验空闲模式：在空闲模式下,CPU保持睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态,这种方基于51单片机的智能门铃（设计）式由软件产生。此时,片内RAM和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。

25、1在不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“0”,或者在使用上拉电阻的情况下设置为“1”。应注意的是：在用硬件复位终止空闲模式时,89C51通常从程序停止一直到内部复位获得控制之前的两个机器周期处恢复程序执行。在这种情况下片内硬件禁止对内部RAM的读写，但允许对端口的访问,要消除硬件复位终止空闲模 式对端口意外写入的可能，原则上进入空闲模式指令的下一条指令不应对端口引脚或外部存储器进行访问。掉电模式在掉电模式下,振荡器停止工作,进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改

26、变RAM 中的内容，在Vcc恢复到正常工作电平前,复位应无效,且必须保持一定时间以使振荡器重启动并稳定工作。 P1.0和P1.1在不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“0”,或者在使用外部上拉电阻时应设为“l”。Fash闪速存储器的编程： 89C51是在擦除状态下(也即所有单元内容均为FFH时)用2k字节的片内PEROM代码存储阵列进行封装微控制器，其程序存储器是可反复编程的。代码存储阵列次编程一个字节，一旦阵列被编程，如需重新编程一非空(空为： FFH)字节，必须对整个存储器阵列进行电擦除. 内部地址计数器：89C51内部包含一个PEROM编程地址计数器，它总在RST上升沿到来时复位到000H

27、,并在XTAL1引脚上出现正跳变脉冲时进行加l计数。P1.0和P1.1在不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“0”,或者在使用外部上拉电阻时应设为“l”。 编程方法：要对89C51进行编程，推荐使用以下方法。 1.上电次序： 在Vcc和GND引脚之间加上电源。设置RST和XTALl为GND电平。 其它引脚置空,等待至少10ms以上。 2.置RST引脚为高电平,置P3.2引脚为高电平。商丘工学院毕业论文（设计）3.对引脚P3.3、P3.4、P3.5、P3.7按下表2-4正确组合加上逻辑高“H”或低“L”电平即可对PEROM进行编程操作。表2-4：方式PSTNPPP3.2/PROGP3.3P3.4P

28、3.5P3.7写数据码12VLLHHH读数据码HHLLHH写时钟112VLHHHH212VLHHLL片擦除12VL2HLLL读签名字节HHLLLL编程和校验方法如下:4.在000H地址单元对P1.0-P1.7输入数据代码字节。5.置RST端为+12V,激活编程。6.使P3.2跳变一次来编程PEROM阵列中的一字节或者加密位，写字节周期是自身定时的，一般需时1.2ms。7.当校验已编程的数据，使RST从+12V降到逻辑电平“H”,置P3.3-P3.7引脚到正确的电平即可从Pl口读取数据。8.对下一地址单元编程字节，使XTALl引脚正脉冲跳变一次使地址计数器加1,在P1口输入新的数据字节。

29、复5至8,可对整个2k字节阵列全部编程，直到目标文件结束。 10.下电次序：

元件及介绍89c51芯片一件，石英晶体振荡器、12VA23电池一节、常开按钮2个、部分阻容元件，蜂鸣器、LED灯各一件。89c51芯片在上一章已经讲过，这里就不多说了。3.1.1 石英晶体振荡器 图3-1 石英晶体振荡器商丘工学院毕业论文（设计）石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器（TCXO）、电压控制晶体振

31、荡器（VCXO）、恒温控制式晶体振荡器（OCXO）和数字化/p补偿式晶体振荡器（DCXO/MCXO）等几种类型。其中，无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种，在日本工业标准(JIS)中，称其为标准封装晶体振荡器（SPXO）。现以SPXO为例，简要介绍一下石英晶体振荡器的结构与工作原理。 石英晶体，有天然的也有人造的，是一种重要的压电晶体材料。石英晶体本身并非振荡器，它只有借助于有源激励和无源电抗网络方可产生振荡。SPXO主要是由品质因数（Q）很高的晶体谐振器（即晶体振子）与反馈式振荡电路组成的。石英晶体振子是振荡器中的重要元件，晶体的频率（基频或n次谐波频率）及其温度特性在很大程度上取决于其切割

32、取向。石英晶体谐振器的基本结构、（金属壳）封装及其等效电路。 只要在晶体振子板极上施加交变电压，就会使晶片产生机械变形振动，此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时，就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。3.1.2 蜂鸣器图3-2 蜂鸣器1蜂鸣器的作用 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。2蜂鸣器的分类 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。3蜂鸣器的电路图形符号 蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB

33、”、“JD”等）表示。蜂鸣器的结构原理：1压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,基于51单片机的智能门铃（设计）多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。2电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电

34、磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。3.1.3 LED灯LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附 在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“PN结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子

35、的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决 定的。发光二极管是由-族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子

36、被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数m以内产生。 理论和实践证明，光的峰值波长与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即 1240/Eg（mm） 式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光780nm红光），半导体材料的Eg应在3.261.63eV之间。比红光波长长红外光。商丘工学院毕业论文（设计）现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。3.

37、2 硬件电路图时钟与复位电路选择按键输入电路单片机音频发生器音频放大器蜂鸣器 图3-3 硬件电路设计框图音乐门铃的硬件电路由6个部分组成：单片机、时钟与复位电路、选择按键输入电路、音频发生器、音频放大器和蜂鸣器。音乐门铃的硬件电路设计框图如图-3.2.1所示。基于51单片机的智能门铃（设计） 3.2.1 时钟频率电路的设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作。在单片机内部有一个时钟振荡电路，只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度。图3-4 外部振荡电路商丘工学院毕业论文（设计）如图3-4所示，其为外部振荡电路，一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大

38、约延迟10ms后振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1，C2的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。C1，C2的典型值为20PF。单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数，常用fosc表示。图中时钟频率为12MHz，即fosc=12MHz，则时钟周期为1/12s。3.2.2 复位电路的设计单片机的第9脚RST为硬件复位端，只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位，复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，

39、其电路图如图3-5所示：图3-5 复位电路图3-5中由按键S13以及电解电容C3、电阻R7构成按键及上电复位电路。由于单片机是高电平复位，所以当按键S13按下时候，单片机的9脚RESET管脚处于高电平，此时单片机处于复位状态。当上电后，由于电容的缓慢充电，单片机的9脚电压逐步由高向低转化，经过一段时间后，单片机的9脚处于稳定的低电平状态，此时单片机上电复位完毕，系统程序从0000H开始执行。值得注意的是，在设计当中使用到了硬件复位和软件复位两种功能，由上面的硬件复位后的各状态可知寄存器及存储器的值都恢复到了初始值，而前面的功能介绍中提到了倒计时时间的记忆功能，该功能的实现的前提条件就是不能对单

40、片机进行硬件复位，所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后，基于51单片机的智能门铃（设计）将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。4系统软件设置及校正4.1 软件任务分析软件任务分析和硬件电路设计结合进行，哪些功能由硬件完成，哪些任务由软件完成，在硬件电路设计基本定型后，也就基本上决定下来了。软件任务分析环节是为软件设计做一个总体规划。从软件的功能来看可分为两大类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如测量，计算，显示，打印，输出控制和通信等，另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色的软件。这两类软件的设计

41、方法各有特色，执行软件的设计偏重算法效率，与硬件关系密切，千变万化。软件任务分析时，应将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义（输入输出定义）。在各执行模块进行定义时，将要牵扯到的数据结构和数据类型问题也一并规划好。各执行模块规划好后，就可以监控程序了。首先根据系统功能和键盘设置选择一种最适合的监控程序结构。相对来讲，执行模块任务明确单纯，比较容易编程，而监控程序较易出问题。这如同当一名操作工人比较容易，而当一个厂长就比较难了。软件任务分析的另一个内容是如何安排监控软件和各执行模块。整个系统软件可分为后台程序（背景程序）和前台程序。后台程序指主程序及其调用的子程序，这类程

42、序对实时性要求不是太高，延误几十ms甚至几百ms也没关系，故通常将监控程序（键盘解释程序）与操作者打交道的程序放在后台程序中执行；而前台程序安排一些实时性要求较高的内容，如定时系统和外部中断（如掉电中断）。也可以将全部程序均安排在前台，后台程序为“使系统进入睡眠状态”，以利于系统节电和抗干扰。商丘工学院毕业论文（设计）4.2 程序流程图开始按键 收到信号 N Y响过音乐1响1 N Y响过音乐2响2 N Y响过音乐3响3 N Y响过音乐4响4 N Y响过音乐5响5 N Y初始化图4-1 程序流程图基于51单片机的智能门铃（设计）4.3系统校正4.3.1 电路调试 1.将该设计焊接完成后，接通电源

43、，按下按钮，蜂鸣器输出音乐，LED灯闪亮，且在响音乐过程中，再次按下按钮均无效，说明成功。 2.当按下按钮，第一遍音乐响完后，再次按下按钮，第二首不同的音乐响起，以此类推，五首不同音乐循环播放，说明成功。4.3.2 安装1.将喇叭安装于盖子喇叭孔处，然后将塑胶用电烙铁熔化后固定喇叭，将两根喇叭线与喇叭上的引线焊牢。2.将面板上的LED灯装好，注意极性不要焊反，否则灯将不亮。3.从电源插座处引出两根电源线，若无法确认插座的电源极性，可以在不焊线时插上开关电源，用万用表测量三个引脚哪两个是电源端，然后拨下插头，从插座上焊出正、负电源线，然后与线路板上的接线端子相接，线路板上有标识，“+”端接正，另

44、一端接负。4.将盖子与底座装好，用固定螺丝固定。商丘工学院毕业论文（设计）结 论整个论文工作以智能门铃设计为目标进行展开，主要完成了硬件配置和控制程序的开发。希望对社会大众的生活起积极的作用。本文从单片机的产生、发展、结构及工艺流程的介绍分析开始进行了全局的研究设计，提出了基于51单片机智能门铃系统方式，并给出总体设计方案。首先对门铃系统的硬件需求进行分析，根据设计方案分析构建门铃系统硬件方面的具体设计要求、实现方式，详细介绍了控制系统主要硬件。其次对门铃系统的软件部分进行分析，从测试的结果来看，用户层软件基本上达到了设计要求。由于时间有限，期望的智能门铃系统需要我们进一步深入和研究：1.无线

45、控制系统正需要研究实现；2.进一步完善智能门铃的软件部分。基于51单片机的智能门铃（设计）参考文献1 何立民MCS-51系列单片机应用系统设计与接口技术，北京：航空航天大学出版社，19902 何立民单片机应用技术选编.北京：航空航天大学出版社，20003 谭浩强C语言程序设计第三版，北京：清华大学出版社 4 王松武.电子创新设计与实践. 【M】北京：国防工业出版社，2005.15 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。6 杨帮文.使用电子小制作精选.【M】北京：人民邮电出版社，2006.1。7 宋家友、张友汉.新编电子线路设计使用手册.【M】福建：福建科学技术，2007.6。8 谢自美.电子线路设计实验测试.【M】北京：华中科技大学出版社，2007.8。