聲、光、觸摸延時開關

1、聲、光、觸摸三控制延時開關1、 設計任務與要求設計內容： 應用傳感器技術、模擬數(shù)字電子技術，設計一個自動聲音、觸摸控制的居民樓或寫字樓的路燈開關電路，其技術指標與要求如下：1) 白天照度較高時，即樓道內光線充足時，開關不啟動，燈熄滅。2) 夜晚樓道內光線較差時，若樓道內充分安靜，開關不啟動。3) 若在光線較差的樓道內有人發(fā)出聲響，或用手觸摸，啟動開頭，燈泡點亮，點亮時間為5分鐘后熄滅。設計要求：（1）針對題目的要求，查閱相關資料提出設計方案；（2）畫出系統(tǒng)能表示各單元功能的整機原理框圖；（3）設計相應的單元電路，說明電路的工作原理，并確定元器件的參數(shù)，有計算過程；（4）組裝、制作印刷板實物，調

2、試或仿真電路，記錄調試過程，實驗數(shù)據(jù)，并分析仿真結果；（5）寫出設計說明書，內容包括方案選擇、單元電路設計、元件選擇、整體電路、電路工作原理，仿真結果分析等，并列出元器件清單；（6）繪制總的系統(tǒng)電路圖和PCB圖。二、方案設計與論證整體方案包括5個部分：聲音信號采集部分、光強信號采集部分、觸摸信號采集部分、led部分以及主控部分，系統(tǒng)框圖如下：聲音部分LED部分主控部分光強部分觸摸部分方案選擇： 1）、單片機部分。由于此次設計對單片機不作要求，但使用單片機更加方便簡單，所以我選擇最為常用的stm32f103單片機作控制部分。 2）、聲控部分 一：選擇專用的聲音傳感器

3、模塊來完成，能得到正確的波形、電壓、頻率等參數(shù)，且設計電路簡單省事，但成本較高。 二：用駐極體話筒通過相應的信號處理電路對聲音信號進行處理，成本較低，但電路設計麻煩。 綜上所述：我們選擇方案二，因為此次設計對聲音信號的波形等參數(shù)要求較小，只要單片機接收到并能判斷為高電平即可。 3）、光控部分 一：用光敏二極管作光電元件，光敏二極管對光轉換為相應的電流。 二：用光敏電阻作光電元件，光敏電阻對光轉換為相應的電阻。 綜上所述：我們選用光電二極管作光控部分的核心元件，光敏二極管轉換成的是電流，而我們需要判斷的是電壓信號，將電流轉換為電壓信號的

4、電路較復雜。4）、觸摸部分。一個基于觸摸檢測IC（TTP223B）的電容式點動型觸摸開關模塊。常態(tài)下，模塊輸出低電平，模式為低功耗模式；當用手指觸摸相應位置時，模塊會輸出高電平。三、單元電路設計與參數(shù)計數(shù)（1）主控部分： STM32F1系列屬于中低端的32位ARM微控制器，該系列芯片是意法半導體（ST）公司出品，其內核是Cortex-M3。 時鐘電路：stm32單片機的時鐘產生方法有兩種。內部時鐘方式和外部時鐘方式。本設計采用外部晶振方式。外部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻。系統(tǒng)對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性

5、。因此本系統(tǒng)的晶體振蕩器的值為8MHZ，電容取22pF。 復位電路：當操作或程序運行出錯使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境可以通過復位鍵重新啟動。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應并將系統(tǒng)復位。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位。本設計使用的是按鍵手動復位。手動按鈕復位需要人為在復位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。在按鍵復位的使用過程中，按鍵抖動現(xiàn)象是不容忽視的，所以為了確保按鍵的一次閉合單片機只處理一次，就必須在設計時考慮到抖動的消除。

6、（2）聲音部分駐極體話筒的介紹：駐極體話筒具有體積小，電聲性能好，結構簡單，價格低廉等特點，在生活中應用非常廣泛。駐極體結構有振膜、背極、空隙三部分，這樣在振膜與背極間形成一個具有定量電荷的電容結構。駐極體是由進行特殊處理的高分子材料組成，這些高分子材料表面具有永久電荷(Q)，總的電荷量是不變，當極板在聲波壓力下后退時，電容量減小，電容兩極間的電壓就會成反比的升高，反之電壓就會成反比的降低。最后再通過阻抗非常高的場效應將電容兩端的電壓取出來，同時進行放大，便可以得到和聲音對應的電壓了。用駐極體話筒將得到與聲音信號對應的電壓值。若有聲音時則會輸出一電壓值，由于傳聲器轉換的電壓值非常小，所以必須將

7、該電壓經過LM393運算放大器進行放大，通過調節(jié)其阻值使其放大倍數(shù)產生變化，起到了調節(jié)聲音靈敏度的作用。（3）光強部分光電二極管實現(xiàn)的功能是：當有光照時，電流增加，所以LM393反相輸入端為高電平。當光線不足或沒有光線時，其阻值可以達到兆歐級以上，此時相當于電路處于斷路狀態(tài)，所以LM393反相輸入端為低電平。其中LM393為電壓比較器，當反相輸入端的電位高于同相輸入端時，LM393則輸出一低電平。而當同相輸入端的電位高于反相輸入端的電位時，LM393將會輸出一高電平。經過單片機檢測是否有足夠的光照，當光照不足時則進行聲音檢測。（4）觸摸部分該模塊是一個基于觸摸檢測IC（TTP223B）的電容式

8、點動型觸摸開關模塊。常態(tài)下，模塊輸出低電平，模式為低功耗模式；當用手指觸摸相應位置時，模塊會輸出高電平。四、仿真過程及仿真結果（1）聲音部分 由于仿真軟件的問題，這里利用了一個電壓源來仿真放大后的電壓。通過調節(jié)滑動變阻器，改變靈敏度，當輸入電壓大于閾值時，產生低電平。（2）光強部分由于仿真軟件的問題，這里利用了一個電流源來模擬光電二極管。通過調節(jié)滑動變阻器，改變靈敏度，當輸入電壓大于閾值時，產生低電平。（3）觸摸部分由于仿真軟件沒有所用的IC所以略過。五、總原理圖及元器件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注單價R1080510010.02D10603白色10.05P3光強模塊15P4聲音模塊16P

9、5觸摸模塊16P1單排座10.5P2單排座10.5C1電容0.1u10.02C2電容0.1u10.02C3電容15p10.02C4電容15p10.02C5電容22p10.02C6電容22p10.02C7電容0.1u10.02C8電容0.1u10.02C9 電容0.1u10.02C10電容0.1u10.02Y1晶振32.768k10.8Y2晶振8m12U1Stm32F103C8T6110U2AMS1117-3312U3牛角座JTAG12U4MINI_USB10.5L1電感4.7u10.1REST1按鍵10.2REST2按鍵10.2R8 R9電阻 1.5k20.02R6 R7電阻2220.02R5

10、 R10 R11 R3電阻100k40.02R1 R2電阻33020.02D1 D2發(fā)光二極管紅色20.1六、電路調試與分析將元件焊接完畢后，調節(jié)光強模塊及聲音模塊電位計，使其處在合適的靈敏度，通過模塊上的led觀測。七、結論與設計體會我做的課題是“聲、光、觸摸三控延時開關”。主要是通過光照和聲音及觸摸三控照明燈，它可以廣泛的應用于樓梯、過道、庫房等公共場所。在設計中使用者可以自行調節(jié)聲光檢測信號的靈敏度，或者是照明燈點亮時間的長度，這就為更方便了不同人群的使用，這是本設計中比較新穎的一點。最后我通過仿真不斷地進行調試，最終使設計性能指標的靈敏度基本達到了設計的要求。 八、參考文獻1 康華光.

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13、5.0 * date 08-April-2011 * brief Main program body * */ /* Includes -*/#include "stm32f10x.h"#include "stm32f10x_gpio.h"#include "stm32f10x_rcc.h"/* Private typedef -*/* Private define -*/* Private macro -*/* Private variables -*/* Private function prototypes -*/* Priva

14、te functions -*/* * brief Main program. * param None * retval None */#define TOUCH_PINGPIO_Pin_7#define SOUND_PINGPIO_Pin_4#define LIGHT_PINGPIO_Pin_1#define LED_PIN GPIO_Pin_11void init(void) GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, EN

15、ABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TOUCH_PIN | SOUND_PIN | LIGHT_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_O

16、ut_PP; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);void delay(int time) int i=0; while(time-) i=10380; /自己定義 while(i-) ; int main(void) init(); while(1) if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, LIGHT_PIN) = 0) / 白天 GPIO_WriteBit(GPIOB, LED_PIN, 0); / 燈滅 else / 晚上 if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, SOUND_PIN) = 0) / 有聲音 GPIO_WriteBit(GPIOB, LED_PIN, 1); / 燈亮 del