基于单片机控制的无线门铃的设计论文.docx
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摘 要
为了使人们在家中能快速地知道有客人来，故设计了无线门铃。
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。
无线门铃由于无线电信号容易受环境因素的干扰，所以采用了
AT89C2051单片机作为中央处理芯片，使得该系统的功能扩展比较方便我们将发射器发送的数据进行编码，只有收到与接收机配套的遥控器发射的信号时，接收机才会做出反应。
实际演示证明，无线门铃为众多家庭用户提供了方便。
关键字：
无线门铃、单片机、芯片AT89C2051、无线传输、发射与接收WirelessDoorbellSystemDesign
Inordertomakepeoplequicklyknowthecomingguestsathome,sowedesignedthedoorbell.Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,thesingle-chipmicrocomputerapplicationsarecontinuallydeepening,andatthesametimepromotethetraditionalcontroloftheincreasinglytechnicalupdates.Inthereal-timedetectionandcontrolofthesingle-chipmicrocomputerapplicationsystem,microcontrollerasacorecomponentthatonlySCMknowledgeisnotenough,andalsoonspecifichardwarestructure,hardwareandsoftwarecombinationwilltobeperfect.Asthewirelessdoorbellcanimpactbytheradiosignals,SoweusingAT89C2051asacentralprocessingchipmicrocontroller,Makesthesystemmoreconvenientextensionswillbetransmittertosendencodeddata.Onlyreceivematchingremotecontrolandreceiversignalemitted,thereceiverwillrespondto.Practicaldemonstrationofthat,wirelessdoorbellofferedmanyhomeusersmoreconvenient.
KeyWords：
Wirelessdoorbell；Single-chipMicrocomputer；ChipAT89C2051；Wirelesstransfer;Transmitterandreceiver
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
一、无线门铃介绍 2
1 无线门铃前景 2
2 无线门铃开发背景 2
二、无线技术发展 3
1 无线技术的选择 3
2 AT89C2051介绍 5
2．1AT89C2051功能特性概述 5
三、单片机技术基础 11
1 单片机定义 11
2 单片机简介 11
3 单片机应用领域 12
四、系统硬件设计 16
1 元件 16
2 焊接介绍 16
3 原理图 16
五、系统软件设计 17
1程序设计方法 23
2程序时序图：
23
3汇编源程序 23
4C语言源程序 24
六、系统调试 24
1 调试 25
2 安装 25
3 试机 26
结 论 27
引 言
本文所提的是无线门铃系统，参考有关的书籍和资料，完成电路的设计、焊接、检查、调试，再根据硬件和单片机知识写程序，然后调试最终达到准确无误的。
在这过程中需要选择适当的元件，合理的电路图扎实的焊接技术，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，会熟练的运用汇编语言编写程序，会用相关的软件对自己的程序进行翻译，并烧进芯片中，要与接收机统一通信协议，要耐心的反复检查、修改和调试，直到达到预期目的。
无线门铃主要由无线接收、数据解码、数据处理、音效电路、功放电路和电源电路组成。
整机接收频率315M，数据解码采用市面上用得较多的PT2272专用解码芯片，可靠性及稳定性较好；数据处理的任务由单片机完成，用于区分报警信号、门铃信号，同时接受各种操作指令，完成相应的操作，当接收到报警信号后驱动报警电路，发出响亮的警车报警声，当收到的是门铃信号时，就发出音乐声。
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。
本毕业设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。
硬件部分介绍：
无线门铃电路的设计，单片机AT89C2051的功能和其在电路的作用。
介绍了AT89C51的管脚结构和每个管脚的作用及各自的连接方法。
还介绍了硬件的焊接过程，及在焊接时遇到的问题和应该注意的方面。
硬件焊接好后的检查电路、不装芯片上电检查及上电装芯片检查。
软件部分：
在了解电路设计原理后，根据原理和目的画出电路流程图，，编写程序编写完程序还要进行编译，这就必须会使用编译软件。
最后介绍了毕业设计做完后的结论以及制作过程中的心得体会。
一、无线门铃介绍
1无线门铃前景
我国从70年代开始引进、研制、使用无线门铃。
经过发展，也有了现在的音乐门铃以及报警门铃，也有了集无线门铃和无线防盗报警器于一身的无线门铃报警器。
采用了AT89C2051单片机作为中央处理芯片，使得该系统的功能扩展比较方便我们将发射器发送的数据进行编码，只有收到与接收机配套的遥控器发射的信号时，接收机才会做出反应。
当有人按门铃时，系统播放动听的音乐声，当需要作为防盗报警器用时，只要按动手中的遥控器将报警器设置成布防状态，此时报警器“嘟、嘟”响两声后便进入布防状态，这时只要有人在红外线探头监控范围内走过时，系统就发出响亮的110警车报警声。
2无线门铃开发背景
为了满足需要，各种无线门铃应运而生，例如报警门铃，音乐门铃，感应门铃等。
随着社会的进步学发展，无线遥控技术应用已经十分广泛。
无线门铃的使用已经阔至乡村，其提供的方便可想而知。
由于近些年来单片机技术的发展，配件的价格也在下降，无线门铃已经是普通家庭轻松购买的物品。
单片机采用AT89C51， AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压,高性能
CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
由于EPROM具有在线改写，并且在掉电状态保存存储数据的特点，可为用户的特殊应用提供便利。
但是擦除和写入对于要求数据高速吞吐的应用还显得时间过长，这是EPROM芯片的主要缺陷。
二、无线技术的发展
1 无线技术的选择
无线有很多概念，无线门铃中的无线指的是无线接收，在无线的情况下，实现数据无线、无延时传输。
随着无线控制系统的技术发展和功能完善，其应用范围越来越广泛。
因此无线设备中正确选择用于数据传输的硬件设备尤为关键。
硬件的选择重要有以下几部分：
1、用于数据传输的单片机
2、用于接收的天线
3、用于信号连接的馈线
4、用于单片机与馈线及天线与馈线连接的射频连接器
5、用于设备供电的电源
2.AT89C2051介绍
AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含2kbytes的可反复擦写的只读程序存 储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼 容标准MCS-5l指令系统,片内置通用8位中央处理器和
Flash存储单元,功能强大。
AT89C2051单片机可为您提供许多高 性价比的应用场合。
主要性能参数：
·与MCS-51产品指令系统完全兼容
·2k字节可重擦写闪速存储器
·1000次擦写周期
·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
2.1AT89C2051功能特性概述
（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,AT89C2051 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提供内部上拉电阻,
P1.0和P1.1内部无上拉电阻,主要是考虑它们分别是内部精密比较器的同相输入端（AIN0）和反相输入端（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P1.2-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,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：
引脚
功能特性
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
P3.2
INTO（外中断0）
P3.3
INT1（外中断1）
P3.4
T0（定时/计数器0外部输入）
P3.5
T1（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
AT89C2051,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）方框图
4）特殊功能寄存器
片内特殊功能寄存器（SFR）空间存储区的映象图如下表所示。
0F8H
0FFH
0F0H
B
0F7H
00000000
0E8H
0EFH
0E0H
ACC00000000
0E7H
0D8H
0DFH
0D0H
PSW00000000
0D7H
0C8H
0CFH
0C0H
0C7H
0B8H
IPXXX00000
0BFH
0B0H
P311111111
0B7H
0A8H
IE00XX0000
0AFH
0A0H
0A7H
98H
SCON00000000
SBXXXXXXXX
9FH
90H
P111111111
97H
88H
TCON00000000
TMOD0000000
0
TL00000000
0
TL10000000
0
TH00000000
0
TH10000000
0
8FH
80H
SP0000011
1
DPL0000000
0
DPH0000000
0
PCON0XXX0
000
87H
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”。
（5）分支指令
对于LCALL、LJMP、ACALL、AJMP、SJMP、JMP@A+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
（AT89C2051程序地址空间为：
000H一7FFH单元）,这些无条件分支指令就会正确执行,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。
（6）与MOVX相关的指令，数据存储器
AT89C205l包含128字节内部数据存储器，这样,AT89C2051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,用户应了解正在使用的AT89C2051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AT89C2051。
·程序存储器的加密：
AT89C2051可使用对芯片上的两个加密位进行编程（P）或不编程（U）
来得到如下表所示的功能：
程序加密位
保护类型
加密方
式
LB1
LB2
1
U
U
无程序加密功能
2
P
U
禁止进一步进行Flash闪速
编程
3
P
P
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。
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,AT89C2051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：
AT89C2051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.AT89C2051内Flash闪速存储器的编程和校验电路如图4和图5所示。
·内部地址计数器：
AT89C2051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,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AT89C2051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。
3.对引脚P3.3、P3.4、P3.5、P3.7按下表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。
方式
PSTNPP
P3.2/PROG
P3.3
P3.4
P3.5
P3.7
写数据码
12V
L
L
H
H
H
读数据码
H
H
L
L
H
H
写时钟
1
12V
L
H
H
H
H
2
12V
L
H
H
L
L
片擦除
12V
L2
H
L
L
L
读签名字节
H
H
L
L
L
L
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。
9.重复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：
置XTALl为低“L”电平置RST为“L”电平
置空所有其它I/O引脚关闭Vcc电源
·编程接口：
Flash闪速存储器编程和效验时序参数：
符号
参数
Min
Max
Units
Vpp
编程电压
11.5
12.5
V
Lpp
编程电流
250
uA
Tvgl
建立数据到PROG变低时间
1.0
uS
Tfhdx
PROG变低数据保持时间
1.0
uS
Tehsh
ENABLE变高到Vpp时间
1.0
uS
Tshgl
建立Vpp到PROG变低时间
10
uS
Tghsl
加PROG后Vpp保持时间
10
uS
Tglgh
PROG宽度
1
110
uS
Telov
ENABLE到数据有效时间
1.0
uS
Tehoz
ENABLE到数据浮空时间
0
1.0
uS
Tghbl
PROG变高到BUSY变低时间
50
uS
Twc
字节写周期
2.0
mS
Tbhil
RDY/BSY到增加时钟延时时间
1.0
uS
Thil
时钟增量时间
200
uS
AT89C2051Flash闪存编程及效验时序：
AT89C2051的极限参数及外部始终驱动波形：
工作温度…………………………………… -55°C-+125°C
储藏温度…………………………………… -85°C-+15°C
任一脚对地电源……………………………… -1.0V-+7.0V
最高工作电压 V
直流输出电流 20.5mA
三、单片机技术基础
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、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器（Microcontroler），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
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