感应式迎宾门铃的设计与制作

题 目 感应式迎宾门铃的设计与制作 学生姓名 学号 所在学院 专业班级 指导教师 __ 完成地点 年 月 日 电子感应迎宾门铃设计与制作[摘要]研究本课题的目的是为解决服务性行业“接送” 礼仪智能化的问题，建立一种通用的礼仪服务系统本设计是基于AT89C52单片机制作的感应门铃，采用数码管统计店内现有的人数，运用两个模拟红外光电开关来识别人体的进出，当有人进入时，进门指示灯闪烁一次，蜂鸣器放出一段优美的音乐，铃声停止后，统计人数的数码管自动加一。

每当有人出去时，出门指示灯闪烁一次，蜂鸣器放出一段优美的音乐，铃声停止后，统计人数的数码管自动减一该门铃还可兼作报警器用，晚上把开关调至报警档，当有人进入感应的区域内，即可发出报警声本电子迎宾设计电路由单片机控制电路、显示部件、热释电传感检测电路、音乐电路等组成先由热释电传感判断别人的进出方向，将信号传达给AT89C52单片机，由单片机分析，传达信息给语音电路，让其经过音频放大器发出相应的语音在微电子技术与数字化技术发展的今天，开发这种服务质量好、智能化程度高、经济实用的自动控制智能迎宾系统，不仅便于统一管理，而且能减少人力资源，还对环境改善、提高经济效益都有着显著的效果为此设计这种新型的自动电子迎宾器来代替人力是很有必要的[关键词]单片机；语音芯片；AT89C52；红外传感；数码管 ；蜂鸣器The design and manufacture of electronic sensing welcome doorbellAbstract : Research the purpose of this paper is to solve the service industry" shuttle" etiquette intelligent problem, establish a common etiquette service system.The design Induction doorbell is based on the AT89C52chip production, using digital tube Statistics the number of store. the use of two simulated infrared photoelectric switch keystroke sequence to identify human import, when someone enters, the digital tube automatic plus one, door indicator lights flash once, buzzer play a piece of beautiful music. Whenever someone out, the digital tube automatic minus one, statistical number of digital tube automatic with a flashing light, out of time, the buzzer emits a beautiful piece of music. The doorbell also can be used as alarm , When the night, switch the button to alarm file, When people into the induction area,then sound the alarm. This electronic welcome guests circuit design by single-chip microcomputer control circuit, the power supply circuit, display parts, pyroelectric sensing detection circuit, music circuit etc. First by pyroelectric sensing judging other people access direction, will signal to communicate by microcontroller analysis AT89S52 Micro Controller Unit, message to voice circuits, let it pass sends out the corresponding audio amplifier speech. In microelectronics technology and digital technology development today, develop the service quality is good, intelligentize degree is high, the economical practical automatic control, not only facilitate intelligent Welcome guests system, but also can reduce the unified management of human resources, but also for the environment and increase economic benefits have significant effect. So we decided to design this new type of automatic electronic yingbin device instead of humanKeywords: Micro Controller Unit ; Pronunciation chip; AT89C52, Pyroelectric ,Digital control, buzzer目录1 引言 11.1 课题研究背景及意义 11.2 国内外研究现状 11.3 课题研究的主要内容 12 方案论证 22.1感应方式的选择 22.2 单片机的选择 22.3 显示器件的选择 22.4 总体方案选择 23 感应式门铃的基本原理 33.1 红外探测模块 33.1.1 仿真电路设计 33.1.2 HC-SR501红外探测模块原理 33.2单片机控制模块 53.2.1单片机电路功能说明 53.3 数码显示模块 83.3.1数码管简介 83.3.2数码管接口电路 103.4 语音模块 123.4.1 报警模块 123.4.2 铃声模块 124 系统仿真 154.1 仿真工具简介 154.1.1 Proteus软件介绍 154.1.2 Keil软件使用说明 154.1.3 仿真流程图 154.2 设计流程图及绘制仿真图 164.3 Proteus仿真 175 系统硬件安装及调试 21 5.1系统硬件安装 21 5.2系统硬件调试 216 总结 246.1 总结与展望 246.2 设计体会 24致谢 25参考文献 26附录A 英文文献 27附录B 外文翻译. 31附录C 仿真总电路图 33附录D 硬件总电路图 34附录E 元器件清单 35附录F 元器件管脚图 36附录G C语言总程序 381 引言1.1 课题研究背景及意义门铃已经有了很悠久的历史，现代社会上最常见到的是电子门铃。

最初门铃的作用就只是单纯地作为门铃来使用，随着社会的发展，门铃的种类越来越多，功能也开始多样化门铃的类型从有线式门铃发展为无线式门铃，从单纯的音乐门铃发展为可对讲门铃，遥控式门铃，可视门铃等门铃的用途也从单一的提醒主人发展为多用途的既可以提醒主人又可以欢迎客人，既可以迎宾又可以防盗报警感应式迎宾门铃就是在这种探究中产生的 感应式迎宾门铃又称为迎宾器，是近几年才出现的常用于商店，写字楼，工厂等用作迎宾防盗的电子产品感应式迎宾门铃的前身是防盗报警器，最初人们用它来进行防盗，但是后来因为此种电子防盗报警器所发出的是刺耳的报警声，在一定程度上影响了顾客的心情，所以后来逐渐演变成比较悦耳的铃声，例如叮咚声，“你好，欢迎光临”等备受用户喜欢的铃声，顾客一进入店铺就自动报出欢迎语音，给顾客带来愉悦的心情，从而起到了提醒店主有人进入和迎宾的双重功效 感应式迎宾门铃的研究主要集中在怎样让其感应更加灵敏、准确，功能更加完善，价格更加便宜等方面，目的就是要让感应式迎宾门铃在多种场合中完美地发挥迎宾、提醒主人及防盗报警的作用 1.2 国内外研究现状目前感应式迎宾门铃主要分为红外感应式及光感应式常见的红外感应式迎宾门铃使用的是热释电红外传感器，其本身并不发射任何的信号，但当接收到人体辐射的特定红外线中心波长信号时，就会触发电路。

光感应式迎宾门铃是利用人体的反射光线，使光敏电阻接收到足够大的光线变化，通过电路产生变化电流来触发电路，其灵敏度和物体的反射率有关但光感应式迎宾门铃容易受到环境及光照的影响，在黑暗情况下其不能正常工作 光感应式模块价格便宜，但误报率较高，由于它的传感核心为光敏电阻，光敏电阻对可于大部分波长可见光都会有所反应，因此光线变化完全可能会影响门铃工作相对来说，红外感应式更贵，但是其优点是误报虑低，再加上菲涅尔透镜窗口，进而将误报率降到最低红外式模块采用先进的微电脑制造技术，白天黑夜都能正常工作，既可以用作门铃，也可以用作报警器来使用红外感应式迎宾门铃性能稳定卓越，节能易用，灵敏度高，更加符合市场的需要，更加贴近消费者的生活，许多场合都可以使用，不仅带来了方便，更带来了快乐和安全感总体来说，目前感应式迎宾门铃的技术还比较成熟，功能相对较完善，成本也不高，而且因为通常市面上的感应式迎宾门铃同时兼迎宾和报警两种功能，所以应用场合也比较广泛 1.3 课题研究的主要内容该电子迎宾装置是以热释电传感，配合语音电路，显示电路组装而成，能随时任意改变语音电路中的录音，以满足不同场所的不同使用效果本电路可安装在商场、酒店等营业场所门口，利用热释电传感技术自动识别顾客的进、出方向。

客人进门时他会说欢迎光临，出门时它又会说谢谢光临语音电路发出的语音能给人以愉悦、亲切的感觉同时还可以显示出店面里现有的人数该装置不受情绪和天气冷热的影响，对顾客热情如一增强顾客对该部门的好感，提高该部门的声誉它将成为一个无人值守的自动迎宾礼仪小姐用该装置来代替迎宾小姐，不仅经济，而且十分有趣本次课题研究的主要内容就是要根据已市场化的感应式门铃的原理，在掌握感应技术，尤其是红外感应技术的基础上，采用适当的红外探测模块及芯片、元器件，设计出一个实用且性价比较高的感应式迎宾门铃 2 方案论证2.1感应方式的选择 目前感应式门铃主要分光感应式和红外感应式方案一：光感应式的价格便宜，但是误报率高，因为它的传感核心是光敏电阻，光敏电阻对可见光大部分波长都反应变化，故光线变化可能会触发门铃反应方案二：红外感应式价格较高，但优点是误报虑小红外式采用先进微电脑制造技术，无论白天黑夜都可正常使用，既可做门铃使用，也可做独立报警器使用综上所述，本设计选择红外感应方式2.2 单片机的选择 方案一：选择普通8052内核的STC89系列单片机,此单片机价格便宜，功能强大方案二：选择STC12C5A60AS2单片机，STC12C5A60AS2单片机是加强型8051内核，比普通8051内核快8—12倍，具有60K储存空间，能够满足本题要求，与方案一比较，价格上还是偏贵。

方案三：采用飞思卡尔公司生产的MC9S12XS128单片机，此单片机具有8路PWM，16路AD采集通道，2个UART，2个硬件SPI，具有背景调试功能，方便实时查看程序中全局变量的值，具有80个引脚，硬件资源相当丰富但其价格相对较高综合以上三种方案，为了方便控制，节约成本，故本设计选择方案一2.3 显示器件的选择方案一：四位一体共阳数码管显示，数码管功耗低，价格便宜，显示清晰，完全符合本设计要求方案二：采用液晶屏1602显示，1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符不过占用IO多，体积大，价格贵综合以上二种方案，为了减少硬件资源，节约成本，本设计选择方案一2.4 总体方案选择综合以上选择得到总体设计方案如图2.1所示：报警铃声发声模块数码显示模块控制模块红外探测模块供电模块图2.1 总设计方案3 感应式门铃的基本原理迎宾记录器能对出入房间的人进行自动识别发出礼仪性的问候，并能对人员出入房间的情况进行统计 迎宾记录器系统主要由热释电传感检测电路、进出门处理与识别电路、中央处理显示电路、报警电路，显示电路等组成。

能通过按键控制并显示现有人数，并由音乐电路发出提示声响以表示人员进出状态 本设计控制系统是采用热释电传感检测技术自动识别顾客的进、出方向，客人进门时他会说欢迎光临，出门时它又会说谢谢光临热释电传感检测技术是个很广泛的技术领域，它是通过一定的技术对被检测的物体实施一定距离的控制一个热释电传感检测技术只能探测人体运动对其产生的信号，它不能分辨人体运动的方向，不能依据人体运动不同的方向产生不同的信号触发相应控制电路为此，本设计利用了两个热释电传感检测技术装置，两个之间有一定的距离，根据信号的先后顺序，来判断人是进入还是出去，通过产生的不同的信号去触发相应的控制电路，实现要求3.1 红外探测模块红外探测模块实现的功能是将感应到的人体红外线转换为可用的驱动电信号本模块的红外感应部分采用热释电红外线传感器它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出整个探测模块主要由光学系统，热释电红外传感器，信号滤波和放大信号处理构成如果使用独立元器件完成信号处理的各项功能会比较复杂这里采用人体红外感应模块HC-SR501.3.1.1 仿真电路设计在软件设计部分，分别采用两个按键代替两个人体红外感应模块HC-SR501。

如图3.1为红外感应模块仿真电路，当按图3.1中的K1键时，表示有人进入，此时会触发相应部分的高电平，从而响起“你好，欢迎光临”的门铃声；同样，按下图3.1中的K2键时，响起“谢谢光临”的门铃声；从而起到迎宾的效果在现实中，当两个传感器几乎同时接收到感应时，系统将依照先接收到的信号作出相应反应K2K1图3.1 红外探测模块仿真电路3.1.2 HC-SR501红外探测模块原理HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品其相关电气参数如表3.1所示表3.1 HC-SR501红红外探测模块的电气参数· 电气参数产品型号HC--SR501人体感应模块工作电压范围直流电压4.5-20V静态电流<50uA电平输出高3.3 V /低0V触发方式L不可重复触发/H重复触发(默认重复触发)延时时间0.5-200S(可调)可制作范围零点几秒-几十分钟封锁时间2.5S(默认)可制作范围零点几秒-几十秒电路板外形尺寸32mm*24mm感应角度<100度锥角工作温度-15-+70度感应透镜尺寸直径:23mm(默认)功能特点:(1)全自动感应:人体进入其感应区域时输出为高电平，人体离开感应区域时则关闭高电平，输出低电平。

2）两种触发方式： 1） 不可重复触发方式:即就是感应输出高电平以后，当延时时间段一结束，则输出将自动的从高电平变为低电平； 2）可重复触发方式：即就是感应输出高电平以后，当在延时时间段之内时，假如有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持在高电平，直到人体离开后延时才会将高电平变为低电平（每当红外感应模块检测到人体的活动后，就自动延时一个时间段，并且把最后一次的活动时间作为延时时间的起点)3）温度补偿(出厂时未设)：在夏天当环境温度升高到30～32℃时，探测距离就会稍变短，温度补偿也可作一定的性能补偿4）(默认设置:2.5S 封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后即就是高电平变成低电平时，紧跟着可以设置一个封锁时间段，在这一时间段内感应器不会接受任一感应信号这种功能可以实现“感应、具备感应封锁时间的输出时间及“封锁时间”两者的间隔工作，可以应用于间隔探测产品；同时这种功能也可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰此时间可以设置在零点几秒 —几十秒钟范围内)5）工作电压的范围较宽：默认的工作电压为DC4.5V-20V6）微功耗:静态电流<50微安，特别适用于干电池供电的自动控制产品7）输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接功能。

HC-SR501红外探测模块原理图，硬件模块图分别如图3.2、图3.3所示：图3.2 HC-SR501红外探测模块原理图工作原理：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的人体发射的10UM左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号图3.3 HC-SR501硬件图3.2单片机控制模块3.2.1单片机电路功能说明在迎宾记录器系统中，单片机是实现系统功能的中心部件，其工作效率的高低关系到系统效率的高低以及系统运行的稳定性52系列单片机成本低，稳定性好，该系统中采用Atmel公司生产的AT89C52 来实现单片机AT89C52 主要用于对人体红外感应信号的接收和辨认、检测按键状态、语音、以及数码管的显示情况等AT89C52管脚图如图3.4所示图3.4 AT89C52管脚图在此设计中单片机选择了Atmel公司的AT89C52AT89C52是一个低功耗，高性能的CMOS 8位单片机，片内包含8KBytes ISP(In System Programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，该元件采用Atmel公司的高精度、非易失性存储技术制造而成，兼容标准的MCS-51指令系统以及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

具有如下的标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口另外 AT89C52 可以降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续进行工作在掉电保护方式下，RAM的内容被保存下来，振荡器被冻结，单片机的一切工作也停止下来，直到下一个中断或硬件复位为止最高运作频率35Mhz，6T/12T可选AT89C52单片机的特点如下:·灵活的ISP在线系统编程只需要一条ISP下载线就可以直接把PC上编译好的程序写到单片机和程序存储器中，不需要购买仿真器、芯片适配器等设备·32个可编程的I/O口线提供了丰富的I/O口资源·6个中断源·3个16位定时/计数器·256字节内部RAM·全双工串行UART通道·1000次可重复擦写周期·引脚功能说明如下：·输入/输出引脚（I/O口线）P0.0～P0.7:P0口8位双向I/O口，占39～32脚；P1.0～P1.7:P1口8位准双向I/O口，占1～8脚；P2.0～P2.7:P2口8位准双向I/O口，占21～28脚；P3.0～P3.7:P3口8位准双向I/O口，占10～17脚；·控制口线PSEN(29脚)：外部程序存储器读选通信号。

ALE/PROG(30脚)：地址锁存允许/编程信号EA/VPP(31脚)：外部程序存储器地址允许/固化编程电压输入端RST/VPD(9脚)：RST是复位信号输入端,VPD是备用电源输入端·电源及其它Vcc(40脚)：电源端+5VGND(20脚)：接地端XTALl、XTAL2(19～18脚)：时钟电路引脚当使用内部时钟时，这两个引脚端外接石英晶体和微调电容当使用外部时钟时，用于外接外部时钟源单片机最小系统如图3.5所示，单片机的电源采用5V供电，时钟电路也就是振荡电路采用11.0592MHZ晶振，向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度图中的电容起稳定作用其复位电路采用混合复位电路，在上电的时候会自动复位，也可手动复位方便在单片机死机的时候进行重启图3.5 单片机最小系统如图3.6时钟电路，XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出该反向放大器可以配置为片内振荡器石英晶体振荡器和陶瓷振荡均可采用如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。

图3.6 时钟电路图如图3.7单片机复位电路:图3.7 单片机复位电路单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC＝0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行单片机冷启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值3.3 数码显示模块3.3.1数码管简介数码管由8个发光二极管构成，可以通过各种组合方式来显示数字0-9、字符A、F、H、L、P、R、U、Y、符号以及小数点如图3.8（a）所示为数码管外部结构数码管分为共阳极和共阴极两种，如图3.8（b）为共阴极，图3.8（c）为共阳极a） 外型结构 （b） 共阴极 （c）共阳极图3.8 数码管外部结构共阴极数码管：8个发光二极管的阴极连接在一起，一般情况下，公共阴极接的是低电平（通常接地），其它管脚分别接段驱动电路的输出端，当某一段的驱动电路输出高电平时，这一端口所连接的字段被导通并被点亮，依照发光字段的各种组合可以显示出不同的数字或者字符这时就要求段驱动电路提供额定的段导通电流，并且需要根据电源以及额定的段导通电流来确定相对应的限流电阻。

共阳极数码管：8个发光二极管的阳极连接在一起，一般情况下，公共阳极接的是高电平（通常接电源），其它管脚分别接段驱动电路的输出端，当某一段的驱动电路输出低电平时，这一端口所连接的字段被导通并被点亮，依照发光字段的各种组合可以显示出不同的数字或者字符这时要求段驱动电路能够吸收额定的段导通电流，并且根据电源以及额定的段导通电流来确定相对应的限流电阻本设计采用四位一体共阴数码管，如图3.9（a）为数码管的实物引脚图，3.9（b）为此共阴数码管的内部逻辑图，3.9（c）为四位共阴数码管封装图图3.9（a） 四位一体共阴数码管实物引脚图图3.9（b） 四位一体共阴数码管内部逻辑图图3.9（c） 四位一体共阴数码管封装图3.3.2数码管接口电路数码管接口电路有静态显示和动态显示两种静态显示指的是数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或者恒定截止这种显示方式的各位数码管之间相互独立，公共端恒定接正电源（共阳极）或者接地（共阴极）每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O口地址连接，I/O口一有段码输出，相应的字符就显示出来，直到I/O口输出新的段码之前一直保持不变采用静态显示方式有许多优点，例如：较小的电流就可以得到较高的亮度，并且占用CPU的时间较少，编程简捷，显示利于监制，但是其占用了较多的口线，硬件电路较复杂，成本又高，所以只适合于用来显示位数比较少的情况。

动态显示是逐位轮流点亮各个数码管，这种通过逐位来点亮显示器的方法叫做位扫描通常情况下，各位数码管的段选线相对应的并联连在一起，由一个8位的I/O口进行控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）则由其它的I/O口线来控制动态方式显示时，各位数码管在不同时刻轮流被选通，若想要让其稳定的进行显示，则必须采用扫描的方式，即就是在某一时刻只需选通一位数码管，并且送出相对应的段码，在另一时刻选通另外一位数码管，并且送出相对应的段码，按照这一规律循环操作，就可以使各位数码管显示出预定显示的字符，尽管这些字符是在不同时刻显示出来的，但由于人的眼睛存在一定的视觉暂留效应，所以只要每位字符的显示间隔足够短就可以给人造成一种同时显示的错觉采用动态显示方式可以节省I/O口的使用，硬件电路相对于静态来说也较其简单，但是其亮度显示不如静态方式，并且在显示位数较多时，CPU要依次进行扫描，所以要占用CPU较多的时间如图3.10所示为四位一体共阴数码管显示电路图图3.10 数码管显示电路图数码管是由7段发光管组成的8字形构成的，加上小数点总共是8个共阴极是他们的公共端接负极扫描型是指几位的数码管的段选位都是并联在一起的，由他们的位选位来控制某一位的数码管点亮。

动态扫描方式显示接口是单片机中应用极为广泛的显示方式之一其接口电路将所有显示器的8个段a-h同名端连接在一起，而每个显示器的公共极COM是独立地受I/O线控制的CPU向字段的输出口发送字形码时，所有的显示器接收到同样的字形码，但究竟是哪个显示器被点亮，则取决于COM端，而这个端是由I/O控制的，因此我们就可以自己决定某一时刻显示某一位了而所谓的动态扫描实际上就是指采用分时的方法，轮流对各个显示器的COM端进行控制，使各个显示器轮流被点亮在轮流被点亮的扫描过程中，每一位显示器的点亮时间相当短暂（约1ms），但因为人的视觉暂留现象以及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时被点亮，但是只要扫描速度足够的快，给人的感觉就会是一组稳定的数据显示，不会有闪烁感的感觉本次设计所实现的功能为：当有人进入时，系统自动进行加法运算，有人出去时，系统自动进行减法运算，数码管显示出当前店面里所存在的人数使店主更好地了解店内情况，方便店主的监控在实际硬件连接电路中，AT89C52单片机的I/O口的驱动能力不能直接驱动数码管，并且对于共阴数码管，驱动电流可能不够，所以要加驱动电路如图3.11所示图3.11 四位一体共阴数码管连接电路3.4 语音模块3.4.1 报警模块目前市场上报警装备有无线IP防盗报警器，GSM防盗报警器，联网报警报警器等各种报警器，但这些都相对存在一定的缺点。

在本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号如下图所示，用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的TXD引脚上，构成声音报警电路，如图3.12示为声音报警电路图3.12 声音报警电路图本设计采用的是DIP8语音芯片和扬声器此语音芯片含多种语音，可以应用在多种场合3.4.2 铃声模块仿真电路设计中，使用LED灯代替硬件电路中的铃声来使用当有人进入或出去时，相应的LED灯变亮，从而实现迎宾的功能仿真电路如图3.13所示图3.13 铃声仿真电路LED指示灯作用：当有人进入时，进门指示灯D1闪烁一次，当有人出去时，出门指示灯D2闪烁一次发声模块的设计比较简单，如图3.14所示，这里顾客进入时选用DIP8语音芯片，内含“你好，欢迎光临”的预存语音三极管选用9013，扬声器采用8Ω，0.25W 平时，因音乐芯片触发端无信号，电路处于等待状态，扬声器不发声一旦控制模块输出高电平，DIP8的触发端受高电平触发，芯片内部输出储存的语音信号，经三极管放大后推动扬声器发声。

DIP8图3.14 音乐电路顾客出去时选用DIP8语音芯片，内含“欢迎下次光临”的预存语音如图3.15所示为语音芯片管脚图，表3.2为语音芯片的管脚对照表图3.15 DIP8语音芯片管脚图表3.2 DIP8管脚对照表封装引脚引脚标号简述功能描述1Vreg调节电源调节电源，工作时悬空或接0.1UF电容到地2PWM2PWM输出PWM输出2，可直推0.5W喇叭3PWM1PWM输出PWM输出1，可直推0.5W喇叭，可外接三极管放大4VDDVDD电源输入，1.8V~5.5V5GNDGND接地6IO1IO口按键控制端，MCU一线串口复位输入端7OKY1IO口按键控制端，MCU一线串口数据输入端8IO2IO口按键控制端，忙信号输出端DIP8管脚功能介绍： 1脚—（在5V供电下可以和负极接一个瓷片104,5V以下可以省略）； 2脚、3脚—喇叭； 4脚—电源正极； 5脚—电源负极； 6脚— 7脚—此脚接高电平会播放“你好，欢迎光临”，离开高电平立即停止播放； 8脚—4 系统仿真感应式迎宾门铃主要由红外传感检测电路、进出门处理与识别电路、中央处理显示电路、数码管显示电路，LED进出门指示灯电路，蜂鸣器播报音乐电路组成。

鉴于单片机技术比较成熟，且开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低故设计用C语言对其编程并烧录到芯片内部，C语言表达和运算能力比较强，且具有很好的可移植性和硬件控制能力采用KEIL51的C52编译器KEIL Uvision3是众多单片机应用开发软件中的优秀软件之一，它支持众多公司的构架的芯片，集编辑、编译、仿真等功能于一体，于此同时还支持PLM，汇编和C语言的程序设计，它的功能界面和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在程序调试，软件仿真方面也具有很强大的功能4.1 仿真工具简介4.1.1 Proteus软件介绍Proteus软件是英国Labcenter electronics公司研发的EDA工具软件它是一个集模拟电路、数字电路、模数混合电路以及多种微控制器系统为一体的系统设计和仿真平台从原理布图、代码调试一直到单片机和外围电路的协同仿真，一键切换到PCB的设计，真正的实现了从概念到产品的全套设计是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三者结合为一体的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续添加其它系列的处理器模型。

在编译这方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器的使用4.1.2 Keil软件使用说明启动keil 建立一个工程 选择工程保存位置 选择单片机（MCU）型号 Keil弹出对话框询问是否将初始化代码一起加入工程 建立.c文件 将.c文件添加到工程 开始编写程序 写完程序后，点“编译”“链接” 编译成功后，生成HEX文件，将生成的HEX装载到仿真单片机完成相应的功能4.1.3 仿真流程图如图4.1所示为软件仿真流程图：在Proteus中设计并连接电路在Keil中编写程序，并生成HEX文件将生成的HEX文件加载到单片机里仿真创建项目结束开始图4.1 仿真流程图4．2 设计流程图及绘制仿真图本电子迎宾设计电路由单片机控制电路、电源电路、显示部件、热释电传感检测电路、音乐电路等组成先由热释电传感判断别人的进出方向，将信号传达给AT89C52单片机，由单片机分析，传达信息给语音电路，让其经过音频放大器发出相应的语音如图4.2所示设计流程图 开始 系统初始化 红外检测是否有人进入红外检测是否有人进入 是 是报警按键是否按下报警按键是否按下 否 否 是 是报警响起，出门铃声响起，铃声停止后数码管自动减1出门铃声响起，铃声停止后数码管自动减1进门铃声响起，铃声停止后数码管自动加1报警响起，进门铃声响起，铃声停止后数码管自动加1是是报警开关是否关闭报警开关是否关闭 否 否继续报警继续报警 结束图4.2 设计流程图如图4.3所示为本次设计的仿真电路。

K3K1K2图4.3 仿真电路图本设计是基于AT89C52单片机制作的感应门铃，采用数码管统计店内现有的人数，运用两个模拟红外光电开关来识别人体的进出，当有人进入时，进门指示灯D2闪烁一次，蜂鸣器放出一段优美的音乐，音乐停止后，统计人数的数码管自动加一每当有人出去时，出门指示灯D1闪烁一次，蜂鸣器放出一段优美的音乐，音乐停止后，统计人数的数码管自动减一该门铃还可兼作报警器用，晚上把开关调至报警档（即K3键被按下），当人进入感应的区域内，即可发出报警声(指示灯D3被点亮)4.3 Proteus仿真为了更好地对于模拟感应式迎宾门铃进行功能控制，在这里运用proteus仿真软件实现单片机AT89C52对各模块控制的模拟运行下面是对各部分功能模拟过程的详细介绍：a. 如图4.4所示为有人进入时的仿真电路图当红外检测模块检测到有人进入时，即按下图4.4中的K1键，代表有人进入，此时图4.4（a）所示门铃发出“你好，欢迎光临”的声音（用发光二极管D2代替），当铃声停止时，计数器自动加1，如图4.4（b）所示，数码管显示出当前店内有6人K2K2K1K1K1图4.4（a） 有人进入时门铃响起K1图4.4（b） 有人进入时数码管加1b.如图4.5所示为有人出去时仿真电路图。

当红外检测模块检测到有人进入时，即按下图4.5中的K2键，此时如图4.5（a）所示，门铃发出“谢谢惠顾”的声音（用发光二极管D1代替），计数器自动减1，如图4.5（b）所示，数码管显示出当前店内有5人K1K2图4.5（a） 有人出去时门铃响起K2K1图4.5（b） 有人出去时数码管减1 c.如图4.6所示为晚上或者店员不在时有人进入的仿真电路图此时报警按键K3被按下，当红外检测模块检测到有人进入时，即图4.6中的K1键被按下时，此时报警铃声便会响起（用发光二极管D3代替），直到有人关掉报警开关K3，否则一直报警K3K1K2图4.6 报警电路仿真图5 系统硬件安装与调试连接好接线，打开电源，摆正好两个红外光电开关的位置，水平放置，依次模拟进门和出门状态，观察进出门计数数码管的变化和音乐门铃的播放音乐，当有人进门时，进门指示灯D2被点亮，门铃响起“你好，欢迎光临”的铃声,铃声停止后，计数器自动加1；每当有人出门时，出门指示灯D1被点亮，门铃响起“谢谢光临”的铃声，铃声停止后，计数器自动减1晚上可以当作报警器使用，当有人擅自闯入时，就发出报警声。

5.1 系统硬件安装 （1）安装应远离大的金属体， （2）在20米内不要采用相同信道的无线音乐门铃，以免产生串扰； （3）可以加磁控开关或振动传感器作为防盗报警用，如：发射机安装在楼下贮藏室，接收机放在楼上，即组成了贮藏室报警器5.1 系统硬件调试a. 如下图5.1所示为有人进入时的硬件电路图当红外检测模块检测到有人进入时，此时如图5.1（a）所示进门指示灯亮，同时门铃发出“你好，欢迎光临”的声音，当铃声停止后，计数器自动加1，如图5.1（b）所示，数码管显示出当前店内有6人图5.1（a） 有人进入时进门指示灯亮图5.1（b） 有人进入时数码管加1b.如下图5.2所示为有人出去时的硬件电路图当红外检测模块检测到有人出去时，此时如图5.2（a）所示，出门指示灯亮，同时门铃响起“谢谢光临”的铃声，当铃声停止后，计数器自动减1，如图5.2（b）所示，数码管显示出当前店内有5人图5.2（a） 有人出去时出去指示灯亮图5.2（b） 有人出去时数码管减1c.如图5.3所示为晚上或者店员不在，这时有人擅自进入时的硬件电路图此时报警按键被按下，当红外检测模块检测到有人进入时，此时报警指示灯亮，报警铃声也会响起，直到有人关掉报警开关，否则一直报警。

图5.3 报警电路6 总结6.1 总结与展望本文根据现有的芯片及技术，运用数字电路和模拟电路知识，设计了一个简单可用的红外感应式迎宾门铃在实现了最基本的感应并发声的门铃功能后，通过改进，使得门铃可以判别顾客进出方向，并增加了报警功能和显示功能当红外检测模块检测到人体接近信号时，感应迎宾门铃处于工作状态，发出相应的铃声，数码管也显示相应的数值当晚上或者店内无人时，将此门铃的报警开关按下，便可以实现报警功能感应式迎宾门铃的整个功能实现过程并不是非常容易，由于人体红外感应非常灵敏，有时会出现检测不到、显示不正确等问题，必须通过不断地调试来解决这些问题由于人体红外感应很灵敏，所以实现时需要非常靠近感应检测电路，从而保证电路的正常运转在运行时需要注意不能用太湿的手去按按键，以免水分渗透到按键电路上导致短路而出现不良现象不要将此感应门铃放置在太接近于水源的地方，以免长时间下来机器里过于潮湿而影响电路的正常工作避免非法操作，以免损坏该机器在长时间不使用的情况下，要定期给它通电工作，保证其工作寿命由于时间关系和水平有限，设计中存在着一些缺陷和不足，还有待于在今后的进一步设计过程中不断完善比如可以在此设计基础上添加遥控等无线控制系统，以便工作人员操作；也可以换作其它的音乐芯片进行编程，一改传统的“欢迎光临”等迎客语，给顾客一种新颖的感觉。

本文最终目的是设计出一个感应式迎宾门铃，但更多的是展示红外感应技术在日常生活中的应用同样，在这里最应该深入研究和掌握的也是红外感应技术真正的红外感应技术可以说体现了一个国家的科技水平，在军事、工业、农业上均有非常重要的地位，是目前乃至今后一段时期内一个重点发展方向，因此非常具有研究价值可以说就熟悉元器件、芯片属性，深入领会理论知识，学会运用常用器件制作实用小电路，提高个人动手实践能力，学会实际电子产品的设计流程而言，此门铃设计已经达到了目标当然就实际应用而言，本设计还存在着一些缺陷这里的设计方案是考虑在一个比较良好的外界环境下使用的，对于各种外界干扰因素都没有过多的考虑，而且在电路的安 全稳定性方面也没有做太多的深究，省略了一些保护性的元器件，这些都可能导致在实际生活应用上存在着误报或者无法工作甚至电路损坏的问题 总的来说，此红外感应式门铃的设计对研究红外感应技术具有一定的参考价值相信在此基础上，根据具体探测环境，充分考虑影响传感器的因素，合理修改、优化信号处理 电路，增加电路功能，减少误检测，提高电路稳定性，就可以达到比较完美的非常实用的感应式门铃 6.2 设计体会1）通过这次毕业设计，加强了我思考、动手操作和解决问题的能力。

在整个设计过程中我通过对方案的确定以及原器件的选择等设计了一套电路原理，实现了仿真功能并完成了硬件的制作2）在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，每次心里想的可以实现的方法在实际操作起来却往往发现知识不到位，根本无从下手因此在想到方案后要查阅相关资料去实现此功能3）平时对于元器件的认识仅仅停留在会用的程度上，通过这次设计，不仅对它们的市场价格有所了解，更是掌握了它们的性能参数及特点等平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完毕业设计，那些问题就迎刃而解了而且还可以记住很多东西所以说认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准4）在进行硬件电路连接时，我发现细心、耐心、恒心是必不可少的首先，在线的布局上要进行大致的规划，力求硬件电路既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑，否则只是一纸空话致谢至此，我的论文撰写工作即将完成，借此机会向关心帮助过我的人表示忠心的谢意首先，感谢学校能够提供我们一个这样锻炼和提高自己能力的机会，让我们能够坚持到底，在我们走入社会之前有了一个深刻的实践经验的体会这次设计不但检验了自己的知识结构，证实了自己的能力，使自己在进入工作岗位之前有了一次对于工作的直观评估和体会，而且使我们对自己的实践能力建立一些信心。

其次，要特别感谢我的指导老师，本课题一直都得到老师的悉心指导，才能使我顺利完成此次毕业设计此外，周围的同学们也给了我很多支持和鼓励正是因为他们，我才能克服各种困难，顺利的完成作品设计和论文最后，感谢我所有的任课老师，你们严谨求实的态度，踏踏实实的精神，给予了我很大的启发感谢你们四年来的关怀，谢谢！参考文献[1] 樊延虎,邵思飞,刘根据.一种单片机键盘显示系统的设计[J].延安大学学报(自然科学版).2002,12(02), 29-30. [2] 饶睿坚,陈英梅.开关电容滤波器的分析设计新方法[J].现代电子技术,2006,17(4),158-162.[3] 刘淑红,张国玉.单片机系统的PROTEUS和KEIL联调设计与仿真[J].仪器仪表用户.2009,15(02),97-98.[4] 唐桃波, 陈玉林. 基于AT89C51的智能无线安防报警器 [J]. 电子设计应用, 2003,5(6),49-51.[5] 闫军,庄乾章.热释电红外传感器的类别特性及应用[J].长春大学学报. 2004,14（6）,22-24.[6] 张立君,董毅.数码显示电路的研究与设计[J].北京印刷学院学报,2009,17(2),65-67.[7] 吕璠.热释电红外报警器的设计[J].廊坊师范学院学报. 2008.9(03), 62-64.[8] 彭丽静,宫世宽,李丽红.热释电红外传感器原理及应用[J].煤炭技术,2005,24(3),24-27. [9] 李华.弱信号放大电路研究[J].应用电子技术,2004,18(5),15-19.[10] 杨文毅.Proteus仿真设计基于51单片机的万年历[J].电脑区周刊,2008,9(04),48-50.[11] 汤姆_彼得鲁德利斯著,张宝玲,董启雄,李晓波译[M].北京:科学出版社.2006,56-70. [12] Han Jianguo，Miu Junbi,and Guiyun Tian.Foundation and Application Microcontroller[M].Higher Education Press,2004,6(11):54-162.[13] Antoni Rogalski. Infrared detectors:status and trends[J]. Progress in Quantum Electronics. 2003 .[14] [美]Myke Predko 著 张晓林等译. 数字电路原理与设计实例解析(Digital Electronics Guidebook With Projects)[M].北京:电子工业出版社,2004,64-81.附录A 英文文献Based on NXP LPC2478 family intelligent security alarm system。