基于单片机的聋人电子门铃的设计

李翰阳，王钦松＊，万民欢，刘明钞

（重庆邮电大学 自动化学院，重庆 400065）

基于单片机的聋人电子门铃的设计

李翰阳，王钦松＊，万民欢，刘明钞

（重庆邮电大学 自动化学院，重庆 400065）

针对聋人独自在家无法听到门铃，不能及时感知来访信息这一问题，文章采用STC89C52RC单片机、315 MHz无线射频收发模块、振动马达、显示屏以及指示按键等元器件设计了一套适用于聋人的电子门铃。该门铃除了拥有普通门铃的常规功能外，还专门针对聋人设计了能及时提示来访信息的闪光、振动等感应模块，使得聋人单独在家时，也能及时感知来访信息，并能迅速做出响应。

STC89C52RC；聋人；电子门铃；无线射频模块

随着科技的快速发展，人们的生活越来越方便，交流越来越顺畅。而对于一些身体有缺陷的人群，比如聋人，因丧失听觉能力，他们听不到任何声音，不得不长时间待在家里，而他们独自在家时，当有客人来访，他们连最基本的敲门声也不能感知，因此，极大地限制了他们与外界的交流，对生活造成了很大的不便[1]。科技的快速发展，应该惠及这些身体有缺陷的人，为他们生活提供更多的便利，帮助他们尽可能多地融入社会[2]。因此，有必要针对聋人群体“听不见”的特点，为长期处于家中的聋人设计便携实用的电子门铃，解决他们面临的最基本的感知问题，帮助他们更好地与外界进行交流，提高生活便捷性。

本文对现有的门铃进行了研究和优化[3-5]，采用STC89 C52RC单片机、无线射频收发模块、振动马达等元器件设计了一款适用于聋人的电子门铃。当有客人来访时，该门铃除了拥有常规门铃的响铃功能外，还能向家里的聋人群体用闪光、振动等方式提示来访信息，帮助他们及时感知外界情况。

1 系统的总体设计

要让“听不见”声音的聋人群体能知道来访信息，需充分利用他们的视觉和触觉，故在提示方式上采用灯光闪烁和振动两种形式。所设计的门铃除了拥有普通门铃的各项功能外，还需要为聋人专门设计他们能感知到的提示信息。因此，设计分为两部分：主模块和从模块。主模块安装在大门上，一方面完成基本的来访响铃、显示、模式设置等功能供家里正常人员使用；另一方面，还需向从模块无线发送来访信息，通知从模块启动闪光、振动，提醒聋人有访客到来。从模块，又称便携终端，佩戴在聋人身体上，一般是手腕上，其功能是完成来访信息的接收、提醒以及反馈聋人对来访信息的处理结果。主从模块的功能划分如图1所示。

主模块以单片机为中央处理器，配有按键电路、显示输出、无线射频收发模块、响铃模块等。当有人按动门铃时单片机对按键信号进行检测，若判断为来访信息，则触发响铃以提醒家中正常人群有客人来访，同时通过无线收发模块发送无线信息给从模块，以提醒聋人有人来访；当聋人接收到提醒并反馈回处理结果时，单片机在显示屏上输出显示。同时，主模块可设置多种模式，以适用不同情景下的需求，如有正常人在家时来访信息通知或不通知聋人，或聋人独自在家时振铃不响只发送提示信息给聋人等。

从模块采用低功耗、小尺寸的单片机为中央处理器，外围以按键、振动马达、LED、无线收发模块构成。当无线收发模块接收到主模块发送来的来访信息后，唤醒中央处理器，启动振动马达和灯光闪烁提醒聋人有来访信息，聋人收到信息后通过按键返回对信息的处理结果。

图1 系统功能划分

2 系统硬件设计

2.1 主模块硬件设计

主模块主要实现按键输入、信息处理及控制、无线数据的收发以及响铃、显示等功能。考虑到成本和便捷性，主

＊通讯作者：王钦松（1995— ），男，重庆荣昌，本科；研究方向：无线通信及应用。控芯片选择成本低廉、通用性强的51单片机STC89C52RC，它可工作于低功耗情况下，通过软件选择空闲和掉电模式。考虑到家居环境中墙壁、家具等障碍物较多，传输距离在二三十米之内，无线模块采用穿墙能力较强、传输距离在几十米的315 MHz频段的无线射频收发模块。在按键选择上，有室外的通用的门铃按键和室内的模式设置键两种。显示模块采用具有低功耗、供应电压范围广的LCD12232，响铃采用蜂鸣器。主模块硬件原理如图2所示。

2.2 从模块硬件设计

为了设计上的一致，从模块的中央处理器和无线收发模块均与从模块选型一致，分别为STC89C52RC，315 MHz频段无线射频收发模块。从模块因需要随身佩戴，故其尺寸和能耗是要考虑的重点，器件在选型上按照小体积、低能耗的原则选取。因此，从模块的电源采用12 V纽扣电池，STC89C52RC采用贴片式以减小体积，振动采用通电即振的1027扁平马达，灯光采用3 mm不同颜色多个发光二极管闪烁。按键有两方面的作用，一是作为从模块的电源总开关，在外出或不使用的情况下关闭模块以节约能源；二是作为收到访问信息的反馈按钮，发送收到数据后的处理结果。从模块的硬件原理如图3所示。

3 系统软件设计

3.1 主模块软件设计

主模块既要实现普通门铃的响铃功能又要为聋人设计专门提醒功能。当有来访信息时，门铃响铃一定时间，同时主模块发送信息给从模块，唤醒从模块，启动马达振动和闪光，提醒聋人有来客到访，聋人收到信息后可以发送反馈信息给主模块，主模块显示处理结果给到访者。

3.2 从模块软件设计

为节约能量，从模块一般情况下处于休眠状态。当有客人来访时，主模块发送无线信号给从模块，唤醒从模块开始工作。从模块接收到无线信息后，启动马达振动，同时点亮灯光闪烁提醒聋人，若3次内聋人收到提示，则按下确认键，从模块关闭马达与LED，同时向主模块反馈信息；若3次后未收到聋人确认按键，为了节省能源，则关闭马达和LED，休眠从模块，此次提醒失效。

4 结语

本文设计了一款以STC89C52RC单片机为核心控制器的适用于聋人的电子门铃系统，该电子门铃能提供多种模式对来访信息进行正常的响铃和对聋人群体提供振动、灯光闪烁等方式的提醒，以方便不同人群及时感知到访信息。

图2 主模块硬件原理

图3 从模块硬件原理

[1]郑玥.聋人困境及优势视角下的干预研究[D].金华：浙江师范大学，2012.

[2]王海鹏，阙大顺，祁宠杰，等. 基于RSC-4128的聋哑人语音交互系统设计[J]. 电气自动化, 2013，35（4）：12-14.

[3]韩伟，刘涌，张海瑞，等.一种无线控制的编解码门铃设计[J].中国科技信息，2016（1）：71-72.

[4]王吉红.让聋哑人“听”到敲门声—无线电遥控振动门铃设计[J].大众科技，2009（2）：101-102.

[5]程望斌，冯建伟，谭绍钰，等.基于AT89S52的多功能智能门铃设计[J].湖南理工学院学报（自然科学版），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

重庆市大学生创新创业训练计划项目：项目名称：适用于聋人的电子门铃的设计；项目编号：201610617105。作者简介：李翰阳（1997— ），男，安徽合肥，本科；研究方向：无线通信及应用。