智能led照明控制系统设计说明书精.docx

智能led照明控制系统设计说明书精.docx

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智能led照明控制系统设计说明书精

1.引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2.方案论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

2.1方案一„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„52.2方案二„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„62.3各方案的比较................................错误！

未定义书签。

3.各电路设计和论证..................................................6

3.1电源电路的方案设计与论证....................................63.2信号采集部分电路的设计和论证.................................73.3单片机部分电路的设计和论证..................................123.4输出部分电路的设计和论证....................................14

4.软件设计........................................................15

4.1程序流程....................................................15

4.1.1系统主程序流程图......................................154.1.2传感器子程序流程图....................................164.2程序........................................................17

4.2.1主程序................................................174.2.2定时器中断子程序......................................184.2.3数据处理程序..........................................184.2.4ADC0809连续对2个通道采样程序........................19

5．软硬件系统的调试................................................19

5.1硬件调试....................................................195.2软件调试....................................................19

6．附录...........................................................20

7．参考文献........................................错误！

未定义书签。

高亮度LED楼道照明灯电路的设计

摘要：

本系统以单片机80C51为核心部件，利用光线度检测技术、光电传感器接收技术并

配合一套独特的软件算法实现了路灯自动开关、声光控制电路等功能。

在系统设计过程中，联系实际路灯状况，力求硬件线路简单，元件价格经济，充分发挥软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计要求。

关键词：

单片机、光明二极管、话筒、A/D转换器、传感器。

1．引言

随着电子技术的迅猛发展，单片机技术已渗透到航天、国防、工业。

农业、日常生活等各个领域，成为当今世界科技现代化不可缺少的重要工具和强有力武器。

用单片机研制的各个智能化测量控制仪表周期短、成本低，在一起、仪表与机电一体化产品的设计中具有明显的优势。

这次用单片机设计制作一个走廊路灯控制系统。

光控电路有着广泛的应用。

比如城市中的路灯或楼道照明等一般都是由人工操作的,如果采用光控电路,根据光线的强弱来自动开启和关闭照明灯,做到无人自动控制,可以减轻工人的劳动强度,有效的节约能源。

但光控电路有其缺陷,就是夜晚无光线的时候,照明灯将一直工作着,这样会造成资源的浪费,也会缩短照明灯的寿命。

这时若在光控电路的基础上添加一个声控电路,使得照明电路在无光线的时候,只受声音的控制,当有脚步声或其它较强声响的时候,照明电路自动工作。

当声音消失的时候,照明灯自动熄灭,这就需要在光控电路和声控电路联合工作的条件下添加一个延时电路,使照明灯点亮后,延时一定时间后自动熄灭。

以上电路的设计非常简单，是通过RC震荡来完成电路的延时作用，它没有经过单片机的控制，所以电路完成的功能有限而且也不是非常稳定，所以我们把单片机加入走廊路灯控制电路能使得电路更加的完美和稳定。

如果在此电路基础上加入ADC0809转换器就可以拓展单片机的作用，使得电路的功能得到进一步的提升，达到本课题的设计要求。

使用这种照明电路,人们就不必在黑暗中摸索开关,也不必再担心点长明灯费电和损坏灯泡了。

夜间只要有脚步声或其它较强的声响时,灯便自动点亮,延时一定时间后自动熄灭。

特别适用自动控制路灯照明以及走廊和楼道等处的短时照明。

声光控灯在市场上是很常见的，我们生活中也有很多单位用着这种灯，在楼道上，在门厅口，以及在各种人员流动不太频繁也不太稀少的地方，其原理是：

利用声音与光来共同控制灯的明灭，当白天时（光线比较强烈时即便有再强的声音，灯也不会亮，而当夜晚时（光线达到临界状态时声控装置才会真正的被启动年，而这时，就是这种“声光控灯”大显身手的时候。

即，当有声音响动的时候，灯才会亮起来，如果是人们活动，则有很强的适应性与活动性，当没人活动的时候，也不会造成无端的能源浪费。

如果与普通的手动灯比较，当人在黑暗中的时候，很难找到开关的位置，乱找不一定能找到，甚至有时候会伤害到自己的人身安全（在黑暗中找不到方向，乱撞很可能会撞上对人体有害的东西，比如被硬物绊倒被摔伤，碰到尖锐的东西被割伤等，而对于声光控灯来说，人们只需要造出某种声音，比如拍手，大喊一声等，就可以启动声光控控制灯，从而办完自己想办的事情（要延长灯的亮着的时间得要在适当的时刻发出声音即延续。

图1声光控延时开关的电路原理图

为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻rg等元件组成光控电路，r5和rg组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，rg两端的电压高，即为高电平间t=2πr8c3，改变r8或c3的值，可改变延时时间，满足不同目的。

vd3和vd4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。

当c3充电到一定电平时，信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；c3充满电后只向r8放电，当放电到一定电平时，经与非门

毕业设计说明书（论文）

vd3、vd4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

二极管vd1～vd4将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经r1降压，c2滤波后即为电路的直流电源，为bm、vt、ic等供电。

用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，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。

声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、应用广泛、工作可靠等优点。

2.1.1.单片机控制部分电路

单片机控制模块：

单片机选用我们常用的AT89C51。

无论是信号采集还是信号输出都要经过单片机的出来。

另外定时也是通过单片机的定时来做，这样可以减少外部元器件的数量。

2.1.2.信号采集部分电路的设计

判断外界光线采用光敏电阻，利用集成运放LM324将电阻输出的电压转换成TTL电平以供单片机处理。

检测外界声音的使用微型话筒，信号处理方法和光敏电阻出来的信号处理方法类似，并且下文有详细的介绍，在这里就不多作介绍。

系统组成框图如图2所示：

图2信号采集部分电路系统组成框图

光敏电阻接在P1.0上，话筒接在P1.1上，继电器接在P1.2上，蜂鸣器接在P1.3上。

房单片机运行时，单片机会不停的扫描P1.0和P1.1口上的逻辑状态。

当发现这两个IO口发生改变时，立即使判断是光敏电阻发生的信号，还是

话筒的信号。

发送在P1.2或者P1.3IO口上输出控制信号区控制继电器动作或者控制蜂鸣器蜂鸣。

如果是要打开路灯，那么单片机的内部定时器就开始工作每当定时时间到了以后就会立即关闭路灯。

这就是方案二的工作过程。

2.2方案二

用A/D转换器ADC0809，由单片机去判断外界的环境。

2.2.1方案二

方案二的组成框图如图3所示

方案二的主体电路和方案一类似，但是方案二中比方案一多了一个AD转换器ADC0809，光敏二极管或者话筒输出的信号不是直接输入到单片机，而是经过ADC0809转换成数字信号，然后再输入到单片机。

方案二中单片机收到的是经过简单判断的光线或者声音信号了，这种工作状态单片机永远只知道两种状态。

而方案二单片机可以具体的知道外界光线的强弱或者外界的声音大小。

这样方案二在处理输入信号上更具有优势。

同时由于加入ADC0809转换器，可以对输入的光线信号和声音信号从模拟量到数字量的转换，这样可以具体的判断出外界的环境情况，可以知道外界光线的具体强度大小和外界具体声音的强弱，这样使得走廊路灯具有功能更加强大的只能控制，开灯外界光线的强度和关灯外界光线的强度有一个差值，同样开灯外界声音的大小和关灯外界声音的大小也具有一个差值，具有降低误差的功能。

2.3两个方案比较

在这两个方案中方案一运用了单片机，定时通过单片机的内部定时器来完成，电路有了逻辑分析的能力，由于该方案前面的输入只有0和1两种状态所以该电路在处理光线或者声音在临界状态不断变化的情况会遇到比较大的麻烦，所以设计出方案二，方案二是用ADC0809可以由单片机去判断外界的环境是什么样子的，方案一处理不了的情况。

所以放弃了方案一而选择了方案二。

3各电路设计和论证

下面详细对本次毕业设计所考虑的方案进行初步的论证和简要的分析。

3.1电源电路的方案设计与论证

由于但路中需要12V和5V两种电压，所以分别采用三端稳压器7812和7805

图3方案二的组成框图

新余学院毕业设计说明书（论文）图5光信号采集部分电路声音信号部分电路：

由于话筒必须和一个10K的电阻串联接到5V的电压才能有信号的输出，所以话筒的信号输出电路的形式如图6所示。

由于输入信号有很大的直流部分，所以必须使用一个隔离电容C6将直流成分隔离掉，然后送入到三极管Q3,Q4进行信号的初步放大。

下面的处理电路和光线信号的处理电路相同，最终也是输出一个0-5V的电压，最后送入到单片机进行处理。

图6声音信号部分电路

A/D转换工作原理：

A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。

模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。

但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。

A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。

A/D转换器的工作原理

主要介绍以下三种方法：

逐次逼近法、双积分法、电压频率转换法。

在集成电路器件中普遍采用逐次逼近型，现简要介绍下逐次逼近型A/D转换的基本工作原理。

逐次逼近法

逐次逼近式A/