声、光、触摸三控楼道灯控制器设计与制作.docx

声、光、触摸三控楼道灯控制器设计与制作.docx

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声、光、触摸三控楼道灯控制器

设计与制作

学院：

专业：

姓名：

指导老师：

学号：

职称：

中国·珠海

二○一五年四月

诚信承诺书

本人郑重承诺：

本人承诺呈交的毕业设计《声、光、触摸三控楼道灯控制器设计与制作》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

本人签名：

日期：

2015年04月14日

IV

声、光、触摸三控楼道灯控制器设计与制作

摘要

随着社会的进步，节能已成为当代社会发展的主题，而照明设备的自动控制符合当代发展的主题。

目前，照明设备的自动控制器多种多样，其控制方式也越来月多样化，其中主要控制方式有光控、声控和触控。

根据场景不同，可选择相应的照明设备控制器。

本文详细描述了本人设计的一款楼道灯控制器，具体是声、光、触摸三控楼道灯控制器，该控制器的逻辑处理部分采用小型单片机进行处理，适用于公共场所及家庭公走廊和楼梯等的照明灯控制。

在比较光亮的环境下，照明灯处于熄灭状态，当有人体触摸控制器中指定位置时，照明灯被点亮，随后延时一段时间后自动熄灭照明灯；在比较黑暗的环境下，当周围有一定分贝的声音或有人体触摸控制器中指定位置时，照明灯被点亮，随后延时一段时间后自动熄灭照明灯。

关键字：

三控楼道灯控制自动控制单片机

Sound,light,touchthreecontroldesignandproductioncorridorlampcontroller

Abstract

Withtheprogressofthesociety,energyconservationhasbecomethethemeofcontemporarysocialdevelopment,andautomaticcontrolofthelightingequipmentwiththethemeofthedevelopmentofcontemporary.Currently,lightingequipmentvarietyautomaticcontroller,thecontrolmodemoreandmorediversified,ofwhichthemaincontrolmodeopticalcontrol,voiceandtouch.Accordingtothedifferentscenes,canchoosethecorrespondinglightingcontroller.IsdescribedindetailinthispaperIdesignacorridorlampcontroller,inparticulartosound,light,touchthreecontrolcorridorlightscontroller,thecontrollerlogicprocessingpartofthesmallsingle-chipprocessing,suitableforpublicplacesandpubliccorridors,stairs,etc.thelampcontrol.Inthebrightenvironment,lightsintheextinguishedstate.Whenhumantouchcontrollerinthespecifiedlocation,thelampislit,thenafteraperiodoftimedelayautomaticallyextinguishedlights;underthedarkenvironment,whenaroundacertaindecibelsoundortouchofahumanbodyatthespecifiedpositioninthiscontroller,thelampislit,thenafteraperiodoftimedelayautomaticallyextinguishedlights.

Keyword:

ThreecontrolcorridorlightscontrolAuto-ControlMicrocontrollers

目录

诚信承诺书 I

摘要 II

Abstract III

目录 IV

1前言 -1-

1.1背景及意义 -1-

1.2设计内容 -1-

2设计方案论证 -3-

2.1总体思路 -3-

2.2设计方案 -3-

3设计流程 -4-

3.1电路结构框图 -4-

3.2元器件选型 -4-

3.3元器件部分清单 -5-

3.4元器件管脚及工作原理 -5-

3.5设计电路原理图 -7-

4原理分析 -9-

4.1声音检测模块原理 -9-

4.2触摸检测模块原理 -9-

4.3光检测模块原理 -10-

4.4输出模块原理 -11-

4.5中央处理器模块 -12-

4.6硬件程序设计 -13-

4.6.1程序流程设计 -13-

4.6.2程序结构设计 -14-

5电路板的制作、调试及故障分析 -16-

5.1电路板的焊接 -16-

5.2万用板设计的要求 -17-

5.2.1准确性 -17-

5.2.2合理 -17-

5.2.3经济角度 -17-

5.2.4手工焊接 -18-

5.3调试步骤及结果 -18-

5.4调试过程及问题 -19-

5.5注意事项 -20-

5.6最后设计电路的完成情况 -20-

6参考文献 -21-

致谢 -22-

附件Ⅰ -23-

附件Ⅱ -24-

1前言

1.1背景及意义

在当今高速发展的社会，对于新高科技的要求越来越高。

一些智能楼宇，高自动化的设施开始得到广泛的使用。

在这个背景下，我的这个毕业设计刚好符合当今的发展。

现在仍有不少的公共场所和居民住宅区的楼道大部分都是使用机械开关,这种开关需要人为去动作，且这种开关都是串联在负载线路中，存在有一定的安全隐患，某些干脆让照明灯常亮，这会使得灯泡寿命大大短,但若经常开关照明灯,则会加速开关的物理损伤,缩短了开关的寿命，另外开关动作是用力过大时也会影响墙体的质量,导致松动,这样也会增加了装置的维修费用,浪费了资金财产,而且还可能导致不必要的损失。

如若忘记关闭,在无人的条件下,灯也会在工作;如果忘记了打开,有人经过也不会亮灯。

在这个资源紧缺的国家,我们需要新的节能方便的控制装置。

因此，我们要设计研制一种新的电路,其功能全面、安全节电、内部结构简单、安装方便而且使用简单的声、光、触三楼道灯自动开关是非常有必要的。

此设计主要用与小区和公共场所的照明的自动控制。

当有人经过时，灯自动亮，而当人离开后，又会自动关灯。

这就是我要设计的可以实现智能控制灯系统。

这个是三合一电路，即是此电路有多重安全保障，对于其有一部分功能使用不了，其他的功能也可以正常使用。

比如说，比如声音控制的电路坏了，此时光控电路也可以自动控制，使整个电路正常工作。

但是，有一种情况可能会导致自动控制功能失效，那就是光控，声控两部分电路都坏了；不过此时可以通过人工触摸，实现灯亮。

所以此电路是有三重保障的多功能电路。

以前的声控开关大多数都是应用模拟电子技术进行设计的电路，设计存在较多缺点，而且元件多，不够可靠，而现在可以使用单片机进行设计，这样可以设计出智能型的声、光、触三控楼道灯，通过软件编程来实现所需功能，并且修改简单。

1.2设计内容

此设计主要用与小区和公共场所的照明，实现智能控制灯系统。

就像绪论所诉，实现有人与无人的、有光和无光的合理控制，通过单片机，软件编程来实现所需功能设计出智能型的声、光、触三控智能楼道灯。

2设计方案论证

2.1总体思路

首先通过我们所学的书籍查找收集相关可能用到的资料，把相关的资料列举出来，遇到不会的，找辅导老师，或者自己上网百度。

设计的时候，选择三种单独控制该设计电路若干，在众多的电路中，挑出个别符合设计思路的电路，再分析其控制原理。

在理解各个电路原理后开始构思并设计本毕业设计的电路，同时综合电路需求进行具体电路元件的选型和采购，然后根据设计好的电路焊接元件，完成后并进行调试，在调试阶段，不断的进行测试，对出现问题的电路，进行修改，直至电路符合设计要求，最后进行电路整合，调试出一个新的电路。

最终把符合要求的电路再焊接到电路板上，完成电路板的设计与制作。

2.2设计方案

方案一：

技术原理是采用3个5振荡器来实现延迟控制作用。

这样做的优点是设计的电路简单、技术难度相对比较小、容易实现。

而缺点是电路所涉及的原理相对比较复杂，而且电路的焊接线路多，容易出错，工作量比较大，且设计过程中所需要的知识多涵盖量大。

方案二：

采用小型单片机定时器实现输出延时控制。

这种方式电路结构简单，无需传统的复杂逻辑控制电路，将所有的信息都交由单片机进行处理，不仅电路面积小、成本低，且控制精度高、功能灵活、功耗低。

单片机丰富的资源可轻松的拓展额外功能，如添加按键进行延时输出时间设置、光照强度校准、声音检测灵敏度设置等等，还可以添加数码管或点阵液晶屏显示实现人机交互。

但是单片机抗干扰性能较差，容易受到电磁波等高频干扰，若没有严谨的设计则会使的单片机受到干扰后出现内部逻辑错误而导致失控。

以上两个备选方案，各有各的优缺点，本人认为方案2在总体上更占优势，因为采用微控制器替代普通简单的逻辑器件可使得控制器更加智能化、现代化，而智能化是社会发展的主流，因此本人选择方案二作为本毕业设计的指导方向。

3设计流程

3.1电路结构框图

经查询大量资料后，初步构思本次设计的总体结构。

该结构可大致划分为六个模块，分别是电源模块、光检测模块、触摸检测模块、声音检测模块、中央处理模块及输出模块。

其中中央处理器模块为本设计控制器的核心，该模块分别连接电源模块、光检测模块、触摸检测模块、声音检测模块和输出模块，结构框图如图2.1所示。

图3.1系统结构框图

其中，中央处理器模块为整个控制器的核心，负责处理各种信号的输入并对输出作出相应的动作；光检测模块的作用是将光信号转变为电信号；触摸检测模块为将人体触摸的信号转变成数字量，使这种信号能够被单片机所识别；声音检测模块主要是将声音信号转变成电信号，并进行放大信号后简单过滤噪音，最后传送至单片机；输出模块主要是将控制信号转变成机械动作，达到控制负载的工作状态；电源模块则负责为控制器提供电源，以保障控制器的正常运行。

3.2元器件选型

电源模块中，为了防止有意或无意的反接电源正负极，因此计划在电源正极安装二极管，保护电源寿命和负载的安全。

小型单片机选用STC12C2052AD单片机，该MCU使用简单、抗干扰性能好且电路结构简单。

光检测模块选用光敏电阻将光信号转变成电信号。

触摸检测模块选用普通铝片作为触摸片，并利用三极管的开关特性将触摸信号转为能够被单片机识别的信号。

声音检测模块采用9×7麦克风检测周围环境的声音情况