基于單片機智能電子開關的設計

畢 業(yè) 論 文（設計）題 目： 基于單片機的智能聲光控開關的設計 學 號： 姓 名： 源代碼聯(lián)系：QQ303642493 系 別： 計算機與電子信息工程系 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.設計任務要求與總體方案 .12.1 課題任務 .12.2 課題意義 .12.3 系統(tǒng)設計的總體方案 .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)的設計 .33.1 聲音信號采集電路 .33.2 光信號判斷電路設計 .43.3 控制保護電路的設計 .43.4 電源電路的設計 .74.軟件部分設計 .84.1 Protel 原理圖界面 .84.2 電路原理圖設計流程 .94.3 軟件設計語言的選擇 .104.4 程序流程圖 .124.5 程序設計 .134.6 程序調(diào)試 .135.總結(jié) .14II致謝 .15參考文獻 .16附錄 .17III基于單片機的智能聲光控開關的設計學生姓名：韋強 指導老師：梁龍學摘要 聲光控開關的原理是只有在天黑以后，當有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明，當人們進入家門或走出公寓，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，可以達到節(jié)能的目的。 本設計以 STC89C51RC 單片機為核心，以研究聲光控開關的設計，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。單片機軟件實施對光度的判斷，使開關在白天時即使有聲音也不工作。文章應用了單片機控制輸出光信號觸發(fā)到光電耦合器導通，開關工作在頻繁的開關狀態(tài)時不易損壞可控硅，延長了聲控開關的使用壽命。 關鍵詞 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。聲光控開關體積小，外形美觀，反應靈敏，制作容易，是公共場合照明開關的理想選擇，被譽為：“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械手動開關,由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點亮長明的現(xiàn)象,故使燈泡壽命短,浪費電量,為國家、單位、個人造成經(jīng)濟損失。另外，由于頻繁開關或其他人為因素，墻壁開關的損壞率很高，既增大了維修量、浪費了資金，又容易造成事故隱患。因此，設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)能自動開關顯得相當有必要。2.設計任務要求與總體方案2.1 課題任務設計一個基于單片機的聲光控電子開關系統(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，當人離開后，幾秒鐘自動關閉，既方便，又省電。2.2 課題意義具有光控功能，光度強燈熄滅，光弱有聲音時燈亮。所設計的開關系統(tǒng)應做到節(jié)能、智能、耐用、可靠性高以及維護方便。2.3 系統(tǒng)設計的總體方案設計聲光控開關，最起碼要考慮三個問題，一是燈泡的開關控制，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。單片機軟件實施對光度的判斷和控制延時，使開關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)壓濾波給單片機提供 5V 的電壓，單片機還要控制燈泡的開和關閉，利用光電耦合器實現(xiàn)一個弱點對強電控制的橋梁，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 ， 駐 極 體 話 筒 通 過 直 流 偏 置 工 作 。 圖 3-2 駐極體話筒3.2 光信號判斷電路設計樓道上的聲控開關出了聲音控制外，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，當沒有光照或光線不足時，其阻值較大，達到兆歐級以上，相當于處于短路狀態(tài)，此時 R10 電阻固定但比較小，三極管 Q2 的基為低電平，Q 2 處于截止狀態(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） ，通過單片機的檢測進入下一級。而當有光照時，光敏電阻阻值下降，阻值相當小，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聲音信號也沒作用。這樣采集到的信號送到單片機，由單片機進行檢測，判斷是否有光照。3.3 控制保護電路的設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，