聲光路燈控制器的設計與制作

1、聲光路燈控制器的設計與制作電氣10-1101054107馬志強 摘 要在公共場所（例如學校、機關、居民區(qū)、廠礦企業(yè)等）的樓道中和車流量較小的偏遠地區(qū)，長明燈現象十分普遍，從而造成了極大的能源浪費。在今天電力能源供應比較緊張的情況下，在沒有人員活動的深夜讓這些燈關掉一些，不僅可以節(jié)約能源，也能夠節(jié)約一些開支。本設計采用MCS-51單片機作為主控端各路燈的控制核心。聲音傳感器、鍵盤模塊、光敏電阻等作為系統的輔助電路。分別實現了對開關燈時間的控制，不同環(huán)境明暗與不同交通情況下的路燈智能控制。該系統可以設定每只路燈的開關燈時間，還可以通過傳感器來識別外部環(huán)境的明暗變化和有無車輛與人員通過，是一種實用的

2、路燈控制系統。該控制系統有十分明顯的節(jié)電效果，同時維修量也大大減少了，從而節(jié)約了資金，有良好地使用效果。白天光照強度高，不管過路者發(fā)出聲音多大，燈泡都不會發(fā)亮。夜晚光線變暗，光敏電阻檢測到信號，傳達至聲音檢測電路，使其開始工作。當檢測到聲響時，它就將聲音信號傳送給單片機，控制路燈打開。幾秒鐘后，如果沒有聲響，則再通過單片機來控制路燈熄滅，達到節(jié)能節(jié)電的目的。研究該系統的重要性在于利用單片機來控制路燈的亮滅，不僅實現了節(jié)能節(jié)電的目的，同時提高了對外界環(huán)境變化檢測的靈敏度，使整個路燈控制系統變得更加智能化?！娟P鍵詞】 MCS-51單片機；智能控制；鍵盤模塊；聲音傳感器；光敏電阻方案設計與論證本聲光

3、控路燈照明系統是一種新型的電子智能控制系統，該系統的設計是將聲音控制、光線控制結合在一起實現對路燈亮滅的控制，從而形成一個節(jié)能、高效的路燈控制系統。系統總體由聲音傳感器、光控電路、鍵盤模塊、繼電器等組成，系統組成如下所示。為了較好的實現系統各個模塊的功能和彼此之間的配合銜接，并且考慮到性價比，我們對系統各部分做了幾個方案并對其進行了設計對比論證，具體論證如下：1.1 主控系統的選擇采用通用的51單片機作為主控制器。51單片機通用靈活、價格低廉、使用方便，程序易于編寫和調試，支持在線仿真。開發(fā)更加容易，使整個系統變得更加簡單，性價比較高，C語言與匯編語言可以互相調用。1.2電源模塊的選擇方案一：

4、采用1.5伏干電池。體積小，重量輕，使用靈活方便。但是不滿足長時間的持續(xù)供電。方案二：采用直流穩(wěn)壓電源。輸出精度高，0到32V可調，調節(jié)范圍大，使用簡單，但是體積重量較大，不方便攜帶。為避免單片機與外圍模塊電源之間的干擾、本著輕便節(jié)約的思路，單片機供電我們采用方案一. 環(huán)境明暗-路燈控制模塊選擇方案一：在電子城購買聲光敏傳感器。采購光敏傳感器，使用方便，節(jié)省時間。方案二：采用自己制作的聲光敏傳感電路。該光敏電路以光敏電阻為主要元件，利用其在環(huán)境明暗不同情況下的分壓不同，給單片機以不同反饋，實現開關燈控制，本方案對路燈實時控制，控制靈活，體現人性化設計。綜上分析，我們選用方案一。 系統設計2.1

5、 硬件設計整個系統由AT89C51單片機控制，利用聲音傳感器與光敏控制電路對外界信號進行采集，將采集到的信號傳給單片機，單片機對信號進行判斷，將結果輸出，通過繼電器來控制路燈的亮滅。實現根據外界環(huán)境的變換來控制路燈的亮滅。系統的整體電路原理圖如下AT89C51是MCS-51的一種。MCS-51系列單片機是由美國的Intel公司開發(fā)研制，并于1980年推出的產品。與MCS-48系列單片機相比，其以典型的體系結構和完善的專用寄存器集中管理方式以及方便的邏輯位操作功能和豐富的指令系統，為之后的其他單片機的發(fā)展奠定了基礎。因此，MCS-51系列單片機以其強大的功能和先進的結構，增加了更多的功能模塊和電

6、路單元，指令數可高達111條。具有非常好的中斷功能，包括一個串行中斷、兩個定時/計數器中斷和兩個外中斷，可通過這些功能來實現不同的控制要求，并有二級優(yōu)先級別選擇。內置時鐘電路的頻率最高可達12MHz。MCS-51單片機存儲器在物理結構上分為兩種，即數據存儲器空間和程序存儲器空間。2.1.1 光敏電阻介紹光敏電阻是一種特殊的電阻，光線強度發(fā)生變化，其阻值也會隨之變化。將電極引線裝在光敏材料兩端，然后用透明窗的管殼將其封裝起來，這樣就構成了光敏電阻。為增加其靈敏度可將兩電極做成梳狀。某些金屬的碲化物、硒化物、硫化物等均可作為半導體光敏電阻的材料。若在光敏電阻兩端的電極之間加上適當的電壓，便會有電流

7、從光敏電阻通過。通常都將光敏電阻器制成薄片結構，以使其吸收的光能更多，從而提高其靈敏度。當有光照射到光敏電阻上時，光敏層就激發(fā)出電子空穴對，激發(fā)出的電子參與導電，從而增強了電路中的電流。光敏電阻僅僅是一個電阻器件，沒有極性，因此直流電壓和交流電壓均可使用。由半導體材料制成的光敏電阻，是一種利用其內光電效應進行工作的光電元件。其阻值隨光照的作用而變小，這種現象稱為光導效應。因此，光敏電阻又稱光導管。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓后，就會有電流通過光敏電阻，當有光線射到光敏電阻時，電流就會隨光照強度的增加而增大，光電轉換就是通過這一原理實現。光控電路利用三極管的正向導通，反向截止的原理來設計

8、。其電路原理如2.1.2 聲控電路原理它主要利用電子學和聲學原理，即將聲音信號通過聲音傳感器轉換成電信號，電路導通工作是通過觸發(fā)器的引發(fā)來實現的。要想使聲控照明電路智能化，則其應具有以下特點：1響應時間短。2能通過聲音控制來實現對電路導通與截止的實時控制。3聲音傳感器應該能檢測到多方面的聲響，如腳步聲、車輛鳴笛等。為此，靈敏度較高的聲音傳感器是電路元器件的首選，將其作為聲控路燈照明系統控制電路的前端，同時傳感器的傳感條件也要作相應設置，如響應時的最小聲響須在20 DB以上。由觸發(fā)器構成中間端，利用觸發(fā)器一觸即發(fā)的特點來控制照明電路工作，在選擇觸發(fā)器時應具有靈敏度高、響應時間短等優(yōu)點，常見的有J

9、K觸發(fā)器、D觸發(fā)器等。聲控電路原理如2.1.3 延時電路電子計數器的出現，使得功能多變的定時、計數器層出不窮，其形式也變得多種多樣。由于在電子電路中應用了定時、計數功能，智能化電路的設計也隨之變得更加名副其實。現就延時電路作如下兩方面的分析結果如下：(1)電路原理：其定時功能通過電子計數器原理實現。(2)延時電路的構成方案有三種：軟件構成；硬件構成； 軟硬相結合構成。對于由硬件構成的定時器來說，其定時作用一般是通過改變電阻、電容元件的阻值來控制，其效率較高，但其通用性、靈活性都較差，故現在設計定時器一般都是采用軟硬相結合的方法集兩者之長，通過編程設定不同的延時常數，再由硬件來控制定時過程，其效

10、率和靈活性都得到了較大的提高。如可編程定時計數器8253或者51單片機通過編程構成的計數器等。在一個實際的電路當中延時并不是最主要的目的，其主要目的是為了完善電路功能。因此作為一個延時電路，在整個電路中應能實現在延時結束后發(fā)出一個結束信號，傳送到控制電路。2.1.4 繼電器介紹電器是一種電控制器件。它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路）之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。用很小的電力和電流，驅動一個設備（電動機或電磁鐵）帶動一個負載部件（比如電閘或接觸片）讓這個

11、接觸片去承載大電流。本設計利用繼電器的小電流控制大電流的特點，來實現將單片機輸出的小電流來控制路燈需要的大電流。實現對路燈的控制。3.1 軟件設計程序主要包括各傳感器將對外界環(huán)境檢測得到的數據傳送給單片機，單片機對外界傳過來的數據進行處理，發(fā)出相應的控制信號，實現對路燈的定時控制，控制路燈的開關燈時間。整個程序的流程包括對光敏電阻、聲音傳感器的檢測結果的處理，對定時時間的路燈處理情況等功能。流 測試和實驗結果1. 該設計具有環(huán)境亮度檢測功能，處于暗環(huán)境下能夠自動開（關）燈；2 .當處于暗環(huán)境下，當有聲音時，燈可被點亮，等待10 秒自動關燈 結論與展望結 論利用聲控電路與光控電路來檢測外界環(huán)境的

12、變換，將檢測到的結果送給單片機，單片機對其進行處理，處理后根據實際情況發(fā)送出相應的信號通過繼電器來控制路燈的亮滅，不僅可以實現對路況的實時、高精度控制，實現路燈隨外界環(huán)境變化而做出適當處理的結果。而且利用對單片機編程實現各種功能，易于批量生產，適合全國路燈的改進。可以在現有基礎上增加一些功能，使路燈的控制實現智能化。展 望隨著全球性環(huán)保意識的增強。世界各國，尤其是發(fā)達同家和地區(qū)，對綠色照明的應用將更加普遍，現代化綠色照明系統，對于保護環(huán)境、維護生態(tài)平衡、保護人類健康都具有重大意義。隨著綠色照明工程的推進和科學技術的進步具備高效節(jié)能和無污染為特性的新光源產品和節(jié)電設備，在國際綠色照明推廣中將會頗受最視，前景可觀。在實現聲光控的基礎上還可以加上更多其它的檢測電路，可以檢測車輛是否超速，檢測路燈的明暗狀況等信息，再將檢測到的信號傳送到主控端，實現路燈的實時、智能控制。參考文獻 胡壽松.自動控制原理.北京:科學出版社,2001.102-110.2 姜富寬.一種新型的節(jié)能路燈控制器.大眾科技3 謝子殿,等. 基于單片機控制的智能化路燈節(jié)能裝置的設計4 安雙利,等. 基于單片機智能控制的路燈節(jié)能系統的研制5 于書敏,賈存良.路燈節(jié)能智能控制器的設計6 王曉靜.聲光延時控制電路的制作.電子測試7 于書敏,賈存良.路燈