基于單片機(jī)智能電子開關(guān)的設(shè)計

畢 業(yè) 論 文（設(shè)計）題 目： 基于單片機(jī)的智能聲光控開關(guān)的設(shè)計 學(xué) 號： 姓 名： 源代碼聯(lián)系：QQ303642493 系 別： 計算機(jī)與電子信息工程系 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 09 自動化 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 副教授 完成時間： 2013 年 3 月 I目 錄1.前言 .12.設(shè)計任務(wù)要求與總體方案 .12.1 課題任務(wù) .12.2 課題意義 .12.3 系統(tǒng)設(shè)計的總體方案 .12.3.1 系統(tǒng)總框圖 .12.3.2 系統(tǒng)的工作原理 .23.硬件系統(tǒng)的設(shè)計 .33.1 聲音信號采集電路 .33.2 光信號判斷電路設(shè)計 .43.3 控制保護(hù)電路的設(shè)計 .43.4 電源電路的設(shè)計 .74.軟件部分設(shè)計 .84.1 Protel 原理圖界面 .84.2 電路原理圖設(shè)計流程 .94.3 軟件設(shè)計語言的選擇 .104.4 程序流程圖 .124.5 程序設(shè)計 .134.6 程序調(diào)試 .135.總結(jié) .14II致謝 .15參考文獻(xiàn) .16附錄 .17III基于單片機(jī)的智能聲光控開關(guān)的設(shè)計學(xué)生姓名：韋強(qiáng) 指導(dǎo)老師：梁龍學(xué)摘要 聲光控開關(guān)的原理是只有在天黑以后，當(dāng)有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點(diǎn)亮，提供照明，當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。 本設(shè)計以 STC89C51RC 單片機(jī)為核心，以研究聲光控開關(guān)的設(shè)計，采用MIC 駐極體話筒對聲音信號的采集，可以通過軟件來調(diào)節(jié)對聲音的靈敏度。單片機(jī)軟件實(shí)施對光度的判斷，使開關(guān)在白天時即使有聲音也不工作。文章應(yīng)用了單片機(jī)控制輸出光信號觸發(fā)到光電耦合器導(dǎo)通，開關(guān)工作在頻繁的開關(guān)狀態(tài)時不易損壞可控硅，延長了聲控開關(guān)的使用壽命。 關(guān)鍵詞 聲光控；智能；節(jié)能；可靠性Based On Single Chip Microcomputer Intelligent Acoustic Light-operated Switch DesignWei QiangAbstract The principle of acoustic optical switch is only after dark, when someone pass stair channel, issued, or other sounds of footsteps will provide automatic lit corridor, lighting, when people enter the house or apartment corridor lights out several minutes automatically delay extinguished. During the day, even a voice, corridor lights also will not light, can achieve the purpose of saving energy.This paper STC89C51RC single-chip microcomputer as the core, the acoustic light-operated switch design, USES the MIC electret microphone for voice signal collection, can through the software to adjust the sensitivity of sound. Single-chip microcomputer software implementation on photometric judgment, make the switch in the day even though there is voice doesnt work. In this paper, the single chip microcomputer control output optical signal trigger to photoelectric coupler IVconduction, switch work in frequent switch state is not easy to damage the silicon controlled rectifier, prolong the service life of the acoustic control switch. Key words sound; the intelligent controller;energy-saving; reliability 11.前言在這個能源緊缺和注重環(huán)保，我們得降低能耗，節(jié)約能源。聲光控開關(guān)體積小，外形美觀，反應(yīng)靈敏，制作容易，是公共場合照明開關(guān)的理想選擇，被譽(yù)為：“長明燈的克星” 。公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道普遍使用機(jī)械手動開關(guān),由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點(diǎn)亮長明的現(xiàn)象,故使燈泡壽命短,浪費(fèi)電量,為國家、單位、個人造成經(jīng)濟(jì)損失。另外，由于頻繁開關(guān)或其他人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，既增大了維修量、浪費(fèi)了資金，又容易造成事故隱患。因此，設(shè)計研制一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的聲光雙控白熾燈節(jié)能自動開關(guān)顯得相當(dāng)有必要。2.設(shè)計任務(wù)要求與總體方案2.1 課題任務(wù)設(shè)計一個基于單片機(jī)的聲光控電子開關(guān)系統(tǒng)，使公共場所和居民住區(qū)的公共樓道的燈在白天時系熄滅，晚上聞聲自亮，當(dāng)人離開后，幾秒鐘自動關(guān)閉，既方便，又省電。2.2 課題意義具有光控功能，光度強(qiáng)燈熄滅，光弱有聲音時燈亮。所設(shè)計的開關(guān)系統(tǒng)應(yīng)做到節(jié)能、智能、耐用、可靠性高以及維護(hù)方便。2.3 系統(tǒng)設(shè)計的總體方案設(shè)計聲光控開關(guān)，最起碼要考慮三個問題，一是燈泡的開關(guān)控制，這是由220V 電壓供電。二是光控制，使其在有光時，即使有聲音也不能亮。三是聲音控制，在晚上或光線不足時，只要有人經(jīng)過，發(fā)出聲音，燈泡就會點(diǎn)亮。系統(tǒng)整體硬件包括：電源電路，聲控電路，光控電路，控制保護(hù)電路和燈控電路。2.3.1 系統(tǒng)總框圖系統(tǒng)總框圖如圖 2-1 所示：2圖 2-1 系統(tǒng)總框圖2.3.2 系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)的工作原理是通過聲音傳感器和光傳感器對聲音和光的信號采集，可以通過軟件來調(diào)節(jié)對聲音的靈敏度。單片機(jī)軟件實(shí)施對光度的判斷和控制延時，使開關(guān)在白天時即使有聲音也不工作，在晚上聞聲自亮。系統(tǒng)中電源通過整流穩(wěn)壓濾波給單片機(jī)提供 5V 的電壓，單片機(jī)還要控制燈泡的開和關(guān)閉，利用光電耦合器實(shí)現(xiàn)一個弱點(diǎn)對強(qiáng)電控制的橋梁，控制可控硅來決定燈的亮和滅。3.硬件系統(tǒng)的設(shè)計3.1 聲音信號采集電路圖 3-1 聲音采集電路如圖 3-1 所示為聲音信號采集電路。MK 1 為聲傳感器（駐極體話筒） ，當(dāng)沒有聲音時，其輸出為低電壓信號，若有聲音時，輸出一電壓值，交流型號通過電容 C1，該電壓值經(jīng)過運(yùn)算放大器 Q1 放大，R 11 為可變電阻，可以調(diào)節(jié)其阻3值，使其放大倍數(shù)改變，起到調(diào)節(jié)聲音靈敏度的作用。下圖 3-2 為駐極體話筒，駐 極 體 話 筒 具 有 體 積 小 ， 頻 率 范 圍 寬 ， 高 保 真 和成 本 低 的 特 點(diǎn) ， 駐 極 體 話 筒 通 過 直 流 偏 置 工 作 。 圖 3-2 駐極體話筒3.2 光信號判斷電路設(shè)計樓道上的聲控開關(guān)出了聲音控制外，還必須有光控功能，即在白天時無論有無聲音，都不會燈亮，只有在夜晚或是光線較暗時，發(fā)出聲音后，才會開燈。這就必須設(shè)計一個光控電路，原理圖如圖 3-3 所示。4圖 3-3 光信號判斷電路圖中 R2 為光明電阻器，光敏電阻器的主要功能是，當(dāng)沒有光照或光線不足時，其阻值較大，達(dá)到兆歐級以上，相當(dāng)于處于短路狀態(tài)，此時 R10 電阻固定但比較小，三極管 Q2 的基為低電平，Q 2 處于截止?fàn)顟B(tài)，則電壓通過 R3 在C1 之間產(chǎn)生一個 05V 的中間電位，此時通過麥克風(fēng)接受聲音產(chǎn)生一個波動的電壓，交流信號再通過 C1 的耦合經(jīng)過 Q1 放大（見圖 3-1） ，通過單片機(jī)的檢測進(jìn)入下一級。而當(dāng)有光照時，光敏電阻阻值下降，阻值相當(dāng)小，此時三極管 Q2 的基為低電平為高電位，此時不管怎樣對麥克風(fēng)聲音信號也沒作用。這樣采集到的信號送到單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行檢測，判斷是否有光照。3.3 控制保護(hù)電路的設(shè)計普通的白熾燈正常發(fā)光時的燈絲與不發(fā)光時燈絲電阻值相差甚遠(yuǎn)，