基于单片机智能电子开关的设计

毕 业 论 文（设计）题 目： 基于单片机的智能声光控开关的设计 学 号： 姓 名： 源代码联系：QQ303642493 系 别： 计算机与电子信息工程系 专 业： 电子信息工程 班 级： 09 自动化 指导教师： 教师职称： 副教授 完成时间： 2013 年 3 月 I目 录1.前言 .12.设计任务要求与总体方案 .12.1 课题任务 .12.2 课题意义 .12.3 系统设计的总体方案 .12.3.1 系统总框图 .12.3.2 系统的工作原理 .23.硬件系统的设计 .33.1 声音信号采集电路 .33.2 光信号判断电路设计 .43.3 控制保护电路的设计 .43.4 电源电路的设计 .74.软件部分设计 .84.1 Protel 原理图界面 .84.2 电路原理图设计流程 .94.3 软件设计语言的选择 .104.4 程序流程图 .124.5 程序设计 .134.6 程序调试 .135.总结 .14II致谢 .15参考文献 .16附录 .17III基于单片机的智能声光控开关的设计学生姓名：韦强 指导老师：梁龙学摘要 声光控开关的原理是只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。 本设计以 STC89C51RC 单片机为核心，以研究声光控开关的设计，采用MIC 驻极体话筒对声音信号的采集，可以通过软件来调节对声音的灵敏度。单片机软件实施对光度的判断，使开关在白天时即使有声音也不工作。文章应用了单片机控制输出光信号触发到光电耦合器导通，开关工作在频繁的开关状态时不易损坏可控硅，延长了声控开关的使用寿命。 关键词 声光控；智能；节能；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.前言在这个能源紧缺和注重环保，我们得降低能耗，节约能源。声光控开关体积小，外形美观，反应灵敏，制作容易，是公共场合照明开关的理想选择，被誉为：“长明灯的克星” 。公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关,由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象,故使灯泡寿命短,浪费电量,为国家、单位、个人造成经济损失。另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，又容易造成事故隐患。因此，设计研制一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便的声光双控白炽灯节能自动开关显得相当有必要。2.设计任务要求与总体方案2.1 课题任务设计一个基于单片机的声光控电子开关系统，使公共场所和居民住区的公共楼道的灯在白天时系熄灭，晚上闻声自亮，当人离开后，几秒钟自动关闭，既方便，又省电。2.2 课题意义具有光控功能，光度强灯熄灭，光弱有声音时灯亮。所设计的开关系统应做到节能、智能、耐用、可靠性高以及维护方便。2.3 系统设计的总体方案设计声光控开关，最起码要考虑三个问题，一是灯泡的开关控制，这是由220V 电压供电。二是光控制，使其在有光时，即使有声音也不能亮。三是声音控制，在晚上或光线不足时，只要有人经过，发出声音，灯泡就会点亮。系统整体硬件包括：电源电路，声控电路，光控电路，控制保护电路和灯控电路。2.3.1 系统总框图系统总框图如图 2-1 所示：2图 2-1 系统总框图2.3.2 系统的工作原理本系统的工作原理是通过声音传感器和光传感器对声音和光的信号采集，可以通过软件来调节对声音的灵敏度。单片机软件实施对光度的判断和控制延时，使开关在白天时即使有声音也不工作，在晚上闻声自亮。系统中电源通过整流稳压滤波给单片机提供 5V 的电压，单片机还要控制灯泡的开和关闭，利用光电耦合器实现一个弱点对强电控制的桥梁，控制可控硅来决定灯的亮和灭。3.硬件系统的设计3.1 声音信号采集电路图 3-1 声音采集电路如图 3-1 所示为声音信号采集电路。MK 1 为声传感器（驻极体话筒） ，当没有声音时，其输出为低电压信号，若有声音时，输出一电压值，交流型号通过电容 C1，该电压值经过运算放大器 Q1 放大，R 11 为可变电阻，可以调节其阻3值，使其放大倍数改变，起到调节声音灵敏度的作用。下图 3-2 为驻极体话筒，驻 极 体 话 筒 具 有 体 积 小 ， 频 率 范 围 宽 ， 高 保 真 和成 本 低 的 特 点 ， 驻 极 体 话 筒 通 过 直 流 偏 置 工 作 。 图 3-2 驻极体话筒3.2 光信号判断电路设计楼道上的声控开关出了声音控制外，还必须有光控功能，即在白天时无论有无声音，都不会灯亮，只有在夜晚或是光线较暗时，发出声音后，才会开灯。这就必须设计一个光控电路，原理图如图 3-3 所示。4图 3-3 光信号判断电路图中 R2 为光明电阻器，光敏电阻器的主要功能是，当没有光照或光线不足时，其阻值较大，达到兆欧级以上，相当于处于短路状态，此时 R10 电阻固定但比较小，三极管 Q2 的基为低电平，Q 2 处于截止状态，则电压通过 R3 在C1 之间产生一个 05V 的中间电位，此时通过麦克风接受声音产生一个波动的电压，交流信号再通过 C1 的耦合经过 Q1 放大（见图 3-1） ，通过单片机的检测进入下一级。而当有光照时，光敏电阻阻值下降，阻值相当小，此时三极管 Q2 的基为低电平为高电位，此时不管怎样对麦克风声音信号也没作用。这样采集到的信号送到单片机，由单片机进行检测，判断是否有光照。3.3 控制保护电路的设计普通的白炽灯正常发光时的灯丝与不发光时灯丝电阻值相差甚远，