基于單片機的聾人電子門鈴的設計

李翰陽，王欽松＊，萬民歡，劉明鈔

（重慶郵電大學 自動化學院，重慶 400065）

基于單片機的聾人電子門鈴的設計

李翰陽，王欽松＊，萬民歡，劉明鈔

（重慶郵電大學 自動化學院，重慶 400065）

針對聾人獨自在家無法聽到門鈴，不能及時感知來訪信息這一問題，文章采用STC89C52RC單片機、315 MHz無線射頻收發模塊、振動馬達、顯示屏以及指示按鍵等元器件設計了一套適用于聾人的電子門鈴。該門鈴除了擁有普通門鈴的常規功能外，還專門針對聾人設計了能及時提示來訪信息的閃光、振動等感應模塊，使得聾人單獨在家時，也能及時感知來訪信息，并能迅速做出響應。

STC89C52RC；聾人；電子門鈴；無線射頻模塊

隨著科技的快速發展，人們的生活越來越方便，交流越來越順暢。而對于一些身體有缺陷的人群，比如聾人，因喪失聽覺能力，他們聽不到任何聲音，不得不長時間待在家里，而他們獨自在家時，當有客人來訪，他們連最基本的敲門聲也不能感知，因此，極大地限制了他們與外界的交流，對生活造成了很大的不便[1]。科技的快速發展，應該惠及這些身體有缺陷的人，為他們生活提供更多的便利，幫助他們盡可能多地融入社會[2]。因此，有必要針對聾人群體“聽不見”的特點，為長期處于家中的聾人設計便攜實用的電子門鈴，解決他們面臨的最基本的感知問題，幫助他們更好地與外界進行交流，提高生活便捷性。

本文對現有的門鈴進行了研究和優化[3-5]，采用STC89 C52RC單片機、無線射頻收發模塊、振動馬達等元器件設計了一款適用于聾人的電子門鈴。當有客人來訪時，該門鈴除了擁有常規門鈴的響鈴功能外，還能向家里的聾人群體用閃光、振動等方式提示來訪信息，幫助他們及時感知外界情況。

1 系統的總體設計

要讓“聽不見”聲音的聾人群體能知道來訪信息，需充分利用他們的視覺和觸覺，故在提示方式上采用燈光閃爍和振動兩種形式。所設計的門鈴除了擁有普通門鈴的各項功能外，還需要為聾人專門設計他們能感知到的提示信息。因此，設計分為兩部分：主模塊和從模塊。主模塊安裝在大門上，一方面完成基本的來訪響鈴、顯示、模式設置等功能供家里正常人員使用；另一方面，還需向從模塊無線發送來訪信息，通知從模塊啟動閃光、振動，提醒聾人有訪客到來。從模塊，又稱便攜終端，佩戴在聾人身體上，一般是手腕上，其功能是完成來訪信息的接收、提醒以及反饋聾人對來訪信息的處理結果。主從模塊的功能劃分如圖1所示。

主模塊以單片機為中央處理器，配有按鍵電路、顯示輸出、無線射頻收發模塊、響鈴模塊等。當有人按動門鈴時單片機對按鍵信號進行檢測，若判斷為來訪信息，則觸發響鈴以提醒家中正常人群有客人來訪，同時通過無線收發模塊發送無線信息給從模塊，以提醒聾人有人來訪；當聾人接收到提醒并反饋回處理結果時，單片機在顯示屏上輸出顯示。同時，主模塊可設置多種模式，以適用不同情景下的需求，如有正常人在家時來訪信息通知或不通知聾人，或聾人獨自在家時振鈴不響只發送提示信息給聾人等。

從模塊采用低功耗、小尺寸的單片機為中央處理器，外圍以按鍵、振動馬達、LED、無線收發模塊構成。當無線收發模塊接收到主模塊發送來的來訪信息后，喚醒中央處理器，啟動振動馬達和燈光閃爍提醒聾人有來訪信息，聾人收到信息后通過按鍵返回對信息的處理結果。

圖1 系統功能劃分

2 系統硬件設計

2.1 主模塊硬件設計

主模塊主要實現按鍵輸入、信息處理及控制、無線數據的收發以及響鈴、顯示等功能?？紤]到成本和便捷性，主

＊通訊作者：王欽松（1995— ），男，重慶榮昌，本科；研究方向：無線通信及應用。控芯片選擇成本低廉、通用性強的51單片機STC89C52RC，它可工作于低功耗情況下，通過軟件選擇空閑和掉電模式?？紤]到家居環境中墻壁、家具等障礙物較多，傳輸距離在二三十米之內，無線模塊采用穿墻能力較強、傳輸距離在幾十米的315 MHz頻段的無線射頻收發模塊。在按鍵選擇上，有室外的通用的門鈴按鍵和室內的模式設置鍵兩種。顯示模塊采用具有低功耗、供應電壓范圍廣的LCD12232，響鈴采用蜂鳴器。主模塊硬件原理如圖2所示。

2.2 從模塊硬件設計

為了設計上的一致，從模塊的中央處理器和無線收發模塊均與從模塊選型一致，分別為STC89C52RC，315 MHz頻段無線射頻收發模塊。從模塊因需要隨身佩戴，故其尺寸和能耗是要考慮的重點，器件在選型上按照小體積、低能耗的原則選取。因此，從模塊的電源采用12 V紐扣電池，STC89C52RC采用貼片式以減小體積，振動采用通電即振的1027扁平馬達，燈光采用3 mm不同顏色多個發光二極管閃爍。按鍵有兩方面的作用，一是作為從模塊的電源總開關，在外出或不使用的情況下關閉模塊以節約能源；二是作為收到訪問信息的反饋按鈕，發送收到數據后的處理結果。從模塊的硬件原理如圖3所示。

3 系統軟件設計

3.1 主模塊軟件設計

主模塊既要實現普通門鈴的響鈴功能又要為聾人設計專門提醒功能。當有來訪信息時，門鈴響鈴一定時間，同時主模塊發送信息給從模塊，喚醒從模塊，啟動馬達振動和閃光，提醒聾人有來客到訪，聾人收到信息后可以發送反饋信息給主模塊，主模塊顯示處理結果給到訪者。

3.2 從模塊軟件設計

為節約能量，從模塊一般情況下處于休眠狀態。當有客人來訪時，主模塊發送無線信號給從模塊，喚醒從模塊開始工作。從模塊接收到無線信息后，啟動馬達振動，同時點亮燈光閃爍提醒聾人，若3次內聾人收到提示，則按下確認鍵，從模塊關閉馬達與LED，同時向主模塊反饋信息；若3次后未收到聾人確認按鍵，為了節省能源，則關閉馬達和LED，休眠從模塊，此次提醒失效。

4 結語

本文設計了一款以STC89C52RC單片機為核心控制器的適用于聾人的電子門鈴系統，該電子門鈴能提供多種模式對來訪信息進行正常的響鈴和對聾人群體提供振動、燈光閃爍等方式的提醒，以方便不同人群及時感知到訪信息。

圖2 主模塊硬件原理

圖3 從模塊硬件原理

[1]鄭玥.聾人困境及優勢視角下的干預研究[D].金華：浙江師范大學，2012.

[2]王海鵬，闕大順，祁寵杰，等. 基于RSC-4128的聾啞人語音交互系統設計[J]. 電氣自動化, 2013，35（4）：12-14.

[3]韓偉，劉涌，張海瑞，等.一種無線控制的編解碼門鈴設計[J].中國科技信息，2016（1）：71-72.

[4]王吉紅.讓聾啞人“聽”到敲門聲—無線電遙控振動門鈴設計[J].大眾科技，2009（2）：101-102.

[5]程望斌，馮建偉，譚紹鈺，等.基于AT89S52的多功能智能門鈴設計[J].湖南理工學院學報（自然科學版），2016（4）：49-52.

Design of deaf electronic doorbell based on MCU

Li Hanyang, Wang Qinsong*, Wan M inhuan, Liu M ingchao
（Automation College of Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China）

Focusing on the problem that deaf people can’t hear the doorbell at home alone and can’t timely perceive the visit information, this paper adopts the STC89C52RC MCU, 315 MHz w ireless radio frequency transceiver module, vibration motor, display screen and buttons instructions and other components to design a set of electronic doorbell suitable for the deaf. Besides the regular functions of ordinary doorbell, the doorbell has also particularly designed the perception modules for the deaf which can timely prompt visitors to sense the information flash, vibration, making the deaf be aware of the information in time, and respond quickly when staying at home alone.

STC89C52RC; deaf people; electronic doorbell; w ireless radio frequency module

重慶市大學生創新創業訓練計劃項目：項目名稱：適用于聾人的電子門鈴的設計；項目編號：201610617105。作者簡介：李翰陽（1997— ），男，安徽合肥，本科；研究方向：無線通信及應用。