基于51單片機(jī)聲光控?zé)舢厴I(yè)設(shè)計(jì)論文

長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目：_基于51單片機(jī)聲光控?zé)舢a(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)√類型：學(xué)生姓名：__________________________學(xué)號(hào)：____________________學(xué)院：_______電子信息工程學(xué)院________專業(yè)：_______應(yīng)用電子技術(shù)_____________班級(jí)：______________________學(xué)校指導(dǎo)教師：_______________________企業(yè)指導(dǎo)教師： 2016摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)就是針對(duì)目前的情況而設(shè)計(jì)的一種簡單的通過聲音和光線來控制繼電器的斷開閉合，從而達(dá)到開關(guān)的自動(dòng)斷開、閉合功能，其具有很強(qiáng)的適用性。該設(shè)計(jì)主要由STC89C51單片機(jī)、±15V和5V的電壓源電路、聲音的接收放大控制電路、光信號(hào)的接收放大控制電路以及繼電器的驅(qū)動(dòng)電路組成。測(cè)試結(jié)果證明該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、操作方便，具有較高的實(shí)用價(jià)值。本說明書對(duì)控制系統(tǒng)的組成、硬件和軟件的設(shè)計(jì)、工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的論述。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；聲音控制；光控制；自動(dòng)開關(guān)

目錄1緒論 12電路原理設(shè)計(jì) 12.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 12.2系統(tǒng)模塊功能簡介 23.軟件設(shè)計(jì) 64電路測(cè)試 6結(jié)論 6參考文獻(xiàn) 7致謝 7附錄 7PAGE101緒論設(shè)計(jì)目的：通過這次的課題設(shè)計(jì)希望使自己在理清它的發(fā)展脈絡(luò)上進(jìn)一步了解它的工作原理，將平時(shí)所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和技能運(yùn)用到實(shí)際生活當(dāng)中。同時(shí)，通過這次的設(shè)計(jì)希望提高自己對(duì)社會(huì)普通科學(xué)知識(shí)的了解；增強(qiáng)自身的只是見解和設(shè)計(jì)論文的方法。設(shè)計(jì)意義：用聲光控制開關(guān)代替一般的開關(guān)，只有在天黑以后，并且有聲音時(shí)才能使繼電器導(dǎo)通，使得電路導(dǎo)通，否則延遲一段時(shí)間繼電器就會(huì)自動(dòng)斷開，而白天開關(guān)總是斷開的。2電路原理設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理框圖圖2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖2.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理框圖解析在電源電路，首先將220V的交流電壓經(jīng)過15V變壓器變成15交流電，再經(jīng)LM7812、LM7912和LM7805轉(zhuǎn)換成±12V與5V直流電源，電源電路給聲控電路、光控電路、STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路以及繼電器驅(qū)動(dòng)；聲控電路通過話駐極體話筒將聲音轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)電容耦合到三極管的基極，通過控制三極管的飽和、截止來控制輸出電平的高低，然后輸送到單片機(jī)；光控電路通過光照改變光敏電阻的阻值大小來控制三極管的飽和、截止，在經(jīng)過LM358的運(yùn)放來控制電平的高低，再輸送到單片機(jī)；單片機(jī)根據(jù)聲控電路、光控電路輸入的信號(hào)來判斷繼電器的斷開或者連接，單片機(jī)也控制繼電器連接的延遲時(shí)間。單片機(jī)的輸出的電流比較小，不能夠驅(qū)動(dòng)繼電器的閉合斷開，繼電器驅(qū)動(dòng)由三極管組成給單片機(jī)的輸出電流進(jìn)行補(bǔ)償，來驅(qū)動(dòng)繼電器的閉合。2.2系統(tǒng)模塊功能簡介本系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)構(gòu)成主控部分，對(duì)各種信息進(jìn)行分析、處理，完成對(duì)各種信號(hào)的控制。系統(tǒng)主要包括STC89C512.2.1電源電路本設(shè)計(jì)使用的是5V電源的電路。如圖2.2電源電路設(shè)計(jì)圖2.2.2光控電路由光敏電阻，滑動(dòng)變阻器，電阻，NPN三極管及運(yùn)算放大器LM358組成，如下圖2.3所示：圖2.3光控電路當(dāng)光敏電阻受光照時(shí)，電阻減小，運(yùn)放同向輸入端為低電平；當(dāng)光照較弱時(shí)，電阻增加，運(yùn)放同向輸入端為高電平。光控電路的輸出信號(hào)經(jīng)過電壓跟隨器后，將比較微弱的電流信號(hào)放大到單片機(jī)能夠識(shí)別的電流，然后由運(yùn)放輸出端將放大后的信號(hào)傳給單片機(jī)的I/O口。電路圖中的集電極電阻R17作為限流電阻，保護(hù)三極管；調(diào)節(jié)變阻器T2能夠改變基極電流，從而控制發(fā)射結(jié)和集電極電流，進(jìn)而控制整個(gè)光控電路對(duì)光信號(hào)的靈敏度。2.2.3圖2.4聲控電路圖如圖2.4所示，拾音電路將聲音轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)。然后，微弱的電壓信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)放大成伏級(jí)的電壓，電壓通過遲滯比較器轉(zhuǎn)變成單片機(jī)識(shí)別的方波信號(hào),經(jīng)過雙向穩(wěn)壓管變成V的方波，然后傳給單片機(jī)的I/O口。拾音電路由小型麥克和限流電阻組成，自制5V電源向其提供驅(qū)動(dòng)電流；兩級(jí)放大電路由兩級(jí)共射單管放大組成，前級(jí)是NPN管，后級(jí)是PNP管；通過閾值電壓的設(shè)置來消除兩級(jí)放大的噪聲，防止噪聲對(duì)產(chǎn)生方波信號(hào)的干擾，從而消除噪聲對(duì)單片機(jī)的干擾，增強(qiáng)對(duì)有用信號(hào)的識(shí)別。電阻R15=200KΩ，非常大，延長電容放電時(shí)間。2.2.4單片機(jī)控制電路主要用STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)板。單片機(jī)及其外圍電路見圖3.3-4。由5V電源給單片機(jī)供電，該芯片的P3.0—P3.4用作無線接收模塊的輸入端口，由于PT2272輸出的是高電平，所以在程序初始化后，P3.0—P3.4為均低電平。其他端口的作用為：P1.6作為光控信號(hào)的輸入口；P3.4作為升空信號(hào)的輸入口；P1.7作為繼電器驅(qū)動(dòng)電路的輸出口；（高電平有效）；P3.0和P3.1是STC89C51的串口，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位程序下載。圖2.5單片機(jī)控制電路STC89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容Cl6、C17接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容Cl6、C17雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器，建議選擇40pF±10pF。用戶也可以采用外部時(shí)鐘，這里我使用的是30pF電容，12MHz的晶體振蕩器。由于沒有外部的ROM，所以EA與外部電源相連接，置高電平，直接讀取ROM。連接如圖2.5所示。2.2.5繼電器驅(qū)動(dòng)電路將開關(guān)電路的負(fù)載改為繼電器，即變成繼電器驅(qū)動(dòng)電路。如圖2.6所示：圖2.6繼電器驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)放同相輸入端CON13與單片機(jī)相連，電壓跟隨器將微弱的單片機(jī)I0口輸出電流放大，提高帶負(fù)載能力，使電流能夠驅(qū)動(dòng)三極管，但為防止電流過大燒壞三極管，因此加上限流電阻R12，從而通過三極管的開關(guān)作用來驅(qū)動(dòng)繼電器。LED2用來顯示繼電器的狀態(tài)，當(dāng)繼電器閉合是LED2亮，但繼電器斷開是LED2滅，當(dāng)開關(guān)的負(fù)載為電動(dòng)機(jī)或者繼電器等感性負(fù)載時(shí)，在截?cái)嗔鬟^負(fù)載的電流時(shí)（晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)時(shí)），會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（楞次定律）。這時(shí)產(chǎn)生的電壓非常大。保護(hù)繼電器，給繼電器并上一個(gè)二極管，將集電極的電位鉗制在(V+0.5)V左右，防止三極管被擊穿。3.軟件設(shè)計(jì)程序框圖圖3.1程序流程圖4電路測(cè)試光控部分：經(jīng)過兩級(jí)放大的聲音信號(hào)，開始是直接經(jīng)過零比較器轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲?，但由于兩?jí)放大存在很大的噪聲，導(dǎo)致輸出端是一條直線，沒有方波出現(xiàn)。后來在經(jīng)過零比較器的輸出端加了一個(gè)電容，通過電容把噪聲所產(chǎn)生的直流電壓去掉，但不能被單片機(jī)所識(shí)別，因此有加上了電壓跟隨器，最終滿足要求。但比較麻煩，最后將過零比較器與電壓跟隨直接改為遲滯比較器。繼電器驅(qū)動(dòng)部分：剛開始，未加負(fù)載時(shí)，單片機(jī)的輸出電壓為標(biāo)準(zhǔn)的方波，但在輸出端（P1.7）加了繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)，單片機(jī)的輸出端電壓變?yōu)?.63V，不能帶動(dòng)負(fù)載。因此，后來加上了電壓跟隨器來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。在光控部分也出現(xiàn)了同樣的問題，都加上了電壓跟隨。結(jié)論隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)低消耗，綠色、環(huán)保、節(jié)能型電子產(chǎn)品更加重視，如果聲光控制類電子產(chǎn)品大量運(yùn)用將會(huì)為社會(huì)節(jié)約更多的能源。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的聲光控制，性能穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，適合于家庭、辦公室、樓房、商店等場(chǎng)所使用。本設(shè)計(jì)是用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的延時(shí)，是本文的一個(gè)特色。本文從原理出發(fā)，介紹了本系統(tǒng)各個(gè)單元模塊的電路原理和實(shí)現(xiàn)的功能，通過聲音的采集、放大并經(jīng)過遲滯比較強(qiáng)傳送到單片機(jī)；利用光敏電阻的隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而阻值變小的特性，并結(jié)合三極管和電流放大輸送到單片機(jī)來達(dá)到光控的目的。通過本次的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，使我更加深了對(duì)課本的了解。將我學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐當(dāng)中，深化了對(duì)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)。使我在設(shè)計(jì)實(shí)踐中獲得新知識(shí)，在老師和同學(xué)的關(guān)懷幫助下，讓我學(xué)會(huì)了分析和設(shè)計(jì)電路的步驟。在這次設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)了自己很多不足的地方，還要繼續(xù)努力是自己的技能提高。參考文獻(xiàn)[1]郭天祥.51單片機(jī)C語言教程.電子工業(yè)出版社，2009：36-92[2]廖惜春.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版社，2008：10-180[3]蔡朝洋.單片機(jī)控制實(shí)習(xí)與專題制作.北京航空航天大學(xué)出版社，2006：28-65致謝在此設(shè)計(jì)說明書撰寫過程中，感謝孟老師在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中所給予的幫助。感謝我的輔導(dǎo)員李丹艷老師，謝謝他在這3年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?。老師的無私奉獻(xiàn)的精神很讓我感到，再次表示由衷的感謝。在這3年的學(xué)習(xí)中解釋的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。附錄#include<reg52.h> //調(diào)用單片機(jī)頭文件#defineucharunsignedchar//無符號(hào)字符型宏定義 變量范圍0~255#defineuintunsignedint //無符號(hào)整型宏定義 變量范圍0~65535sbitGM=P1^0; //光敏sbitshengyin=P1^4; //聲音sbitrelay=P3^4; //繼電器控制燈/******************電位器往右調(diào)光敏傳感器的靈敏度增加**********************/voiddelay_1ms(uintx)//延時(shí)函數(shù){ uinti,j; for(i=0;i<x;i++) for(j=0;j<120;j++);}voidwork()//工作函數(shù){ staticuintvalue,miao; if(GM==0)//光敏（白天） { delay_1ms(1);//延時(shí)20ms if(GM==0)//確定是白天 { if(shengyin==0)//有聲音 { relay=0;//繼電器吸合 miao=0; value=0; } } } if(relay==0)//繼