4.1 门铃

本节我们就从最简单电子门铃开始，我们就设计一个由Ardino控制的电子门铃。此时，你就可以想一下我们常见的门铃是由哪些部分组成？

1.需求分析

要设计并制作一个作品，首先需要考虑需求问题，也就是我们设计的作品需要实现哪些功能？在此我们回想一下传统的门铃都有些什么组成。首先，门铃需要有一个可以按动的开关，当有人来后可以按下开关，告诉主人有人在门外。其次，按下开关后如何通知主人呢，现在常见的办法就是声音提醒，比如：叮咚声、狗叫声、音乐声等。这是目前常见的门铃所需要的主体部件，常见门铃如图4.1.1所示。

图4.1.1 传统门铃图

以上分析只考虑了传统门铃的主要部件，如图4.1.1所示，按键开关上和发声部分都有灯光显示,这也可以考虑到我们的需求中去。以上需求只实现了门铃最简单的功能，后续我们的设计方案也就从满足基本的门铃功能考虑。更多智能化和个性化的需求我们放到后续完善中去做说明。

2.方案设计

通过需求分析完成了门铃的最基本的功能需求，在此我们就按照需求分析，设计方案完成每一个需求就完成了本步骤。
通过第二章常见电子模块的学习我们知道，可以按动的开关我们可以用按键模块来实现；发声部分我们可以用蜂鸣器模块实现；按键和发声部分的灯光显示我们可以用LED灯模块实现。通过以上三个模块加上Arduino的控制，我们就完成了门铃的基本功能。所以，完成门铃所需要得硬件材料有：Arduino主板1块，Arduino扩展板1块，按键开关模块1块，蜂鸣器模块1块，LED灯模块2块以及连接线若干。

3.电路搭建

4.程序设计

5.整体测试

根据设计方案，结合搭建好的硬件电路和程序，测试是否能实现我们预想的功能，如若没有实现则需要根据现象找到问题所在。
测试完成以后，也许你会觉得这个一个门铃和传统门铃没什么区别。这个时候我们可以再思考，那能不能在现有功能实现的情况下做进一步的优化，功能上的升级更或者做得更加只能呢？

6.完善改进

需求分析的时候我们只是考虑了最基本的门铃功能，并通过方案设计并验证了设计方案是可行的。到此，我们可以再考虑在基础门铃的基础上加上一些智能化的设计，比如：
①原有设计中采用按键去触发声音的提示效果，这样按键会被经常触摸到，在当前疫情防控的状态下，能不触摸是最好，这样一来，我们可以更换一个思路，无接触的方式来触发声音播报。这里我们可以把按键换成超声波传感器或者避障传感器模块，用它来检测门口是否有人靠近，有人靠近时距离减小，无人时距离增大。这样同样能完成声音提示的效果。
②原有设计采用蜂鸣器的方式发声，很多人会觉得声音不是那么好听，此时我们可以把蜂鸣器换为串口控制的MP3模块，只需要串口发送声音编号即可实现MP3播放的效果，这样就可以播放音乐来作为提示声。具体的使用方法可以自行网络搜索。
③现在是万物互联的时代，那我们是否可以考虑把门铃加入物联网，把每一次到访的人员记录下来并及时推送到主人手机，更或者加入摄像头，实现人脸采集，这样考虑的话是不是一个简单的门铃就具有了防盗的功能。
④假如不想更换硬件，我们同样可以实现原有设计的优化，在按键按下后，按键指示灯能否实现闪烁用于提示按键成功？用蜂鸣器播报声音的时候能否采用音符音播报，达到更悦耳的效果？能否采用蜂鸣器演奏一段音乐的效果来实现提示，这样不仅悦耳而且更具个性化。