基于AT89C51单片机的声光控制开关设计Word下载.docx
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号
200
年
级
2009
专
业
电子信息
系
（院）
理学院
指导教师
2013年03月24日
摘 要
针对目前许多公共场所长明灯现象十分普遍所造成能源极大浪费的情况,本设计设计了基于AT89C51单片机的声光控制开关.该设计利用LED显示技术、声音检测技术、光信号检测技术、延时技术、按键扫描等技术来实现对照明灯的控制.测试结果表明,通过光敏电阻对光照强度进行检测和声音检测电路对声音强度进行检测.例如仅有在天黑之后,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,人们进入家门或走出公寓后,楼道灯会延时几分钟再自动熄灭.在白天时,即使有声音,楼道灯也不会亮,可以达到节能的目的.本设计具有性能稳定、操作方便等优点,具有较高的实用价值.
关键词:
单片机;
声控;
光控;
自动开关
ABSTRACT
Currentlylonglightiswidespreadinmanypublicplacesandcausesagreatwasteofenergy,inresponsetothissituation,thisdesigndesignssoundandlightcontrolswitchbasedonAT89C51microcontroller.ThedesignmakesuseofLEDdisplaytechnology,voicedetectiontechnology,theopticalsignaldetectiontechnique,thetimedelay,thekeyscantechnologytocontrolthelampcontrol.Testresultsshowthatphotoresistordetectsthelightintensityandvoicedetectioncircuitdetectstheintensityofthesound.Forexample,onlyafterdark,whensomeonewalkesthroughthestaircasesissuesfootstepsorothersound,corridorlightwillautomaticallyturnontoprovidelighting,whenpeopleenterthehouseoroutoftheapartment,corridorlightswillextinguishautomaticallyafterafewminutesdelay.Inthedaytime,evenifthereissound,thecorridorlightswillnotlight,thiscanbeachievedthepurposeofenergysaving.Thedesignhasadvantagesofconvenientoperation,stableperformance,andhasahighpracticalvalue.
Keywords:
Single-chipMicrocomputer;
Acousticcontrol;
Light-operated;
Automaticswitch
目 录
1引言 1
2系统硬件设计 2
2.1设计的研究内容 2
2.2单片机控制部分 2
2.3系统电路 5
2.4总原理图 13
3系统软件流程图 13
3.1延时程序 14
3.2按键扫描子程序 14
3.3LED显示程序 15
3.4AD转换程序 16
3.5总程序 16
4系统检测与仿真 16
4.1光信号检测 16
4.2声音信号检测 17
4.3硬件仿真图 18
5结论 18
附 录 20
参考文献 28
致 谢 29
1引言
随着新技术的不断开发与应用,单片机发展迅速,一个以微机应用为主的新
技术革命浪潮正在蓬勃兴起,单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业,它所给人带来的方便也是不可否定的并且带动了数字电路技术的进一步发展,在这样的背景下,声光控智能灯应运而生,它既满足了人们对单片机及数字电路技术研究的的需求,也符合了照明灯在人类生活环境中扮演重要角色的条件.
用数字电路技术及单片机实现灯的自动发亮、节能节电、延长寿命变得越来越重要,而且贴近我们的现实生活.声光控电路已融入人们日常生活中许多必不可少的必需品中,它不需要靠手动控制开关,只有人经过发出声音时会自动点亮,广泛应用于走廊、楼道等公共场所,给人们的生活带来了极大的方便.因此,得到了广泛的应用.声光控电路是靠声音和光来控制电路工作的电子开关.该电路由电源电路、声控电路、光控电路和延时控制开关电路等组成,它广泛适用于楼梯间、过道、库房等场合,具有节能省电、使用方便等特点.
声光控智能开关是国家建设部、国家科技部在建筑节能产品中定义的延时自熄开关的一种,其在使用中的节能作用是非常明显的.以40W灯具使用普通开关傍晚连续点亮6小时为例,耗电应为0.24KW/H即0.24度电,如果仍以40W灯具使用声光控延时开关,按照傍晚点亮100次,每次30秒钟计算,耗电量为0.033KW/H即0.033度电,二者的耗电量相比差距为7倍之多.由此可见,声光控开关最大的节能之处在于它很大的开/停时间比,仍以上面的例子作比,普通手动开关一天24小时内如打开6小时,则一天的开停比为6:
24=0.25;
而采用声光控开关一天24小时累计的打开时间为0.83小时 ,则一天的开停比为0.83:
24=0.035.由于声光控智能开关的巨大经济效益及其智能化,智能控制已被人们广泛研究并加以利用.
声光控智能开关的核心部分是控制系统,单片机控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从国内生产的声光控智能开关控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比,仍然有着较大的差距.成熟的声光控智能开关控产品主要以模拟电路及数字电路为主,它们只能适应一般系统控制,而用于较高控制场合的智能化国内技术还不十分成熟,形成商品化并广泛应用的控较少.随着我国经济的发展及加入WTO,我国政府及企业对此都非常重视,对相关企业资源进行了重组,相继建立了一些国家、企业的研发中心,开展创
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新性研究,使我国仪表工业得到了迅速的发展.
随着科学技术日益迅速的发展和现代工业技术的需要,智能控制已经深入到生活的各个方面,声光控智能开关也不断地改进和提高.它具有控制效果好,经济效益高,方便使用等许多优点.声光控智能开关与传统的手动照明灯相比,也具有节约能源,控制准确等优势.
2系统硬件设计
2.1设计的研究内容
运用单片机可以设计出智能型的声控开关,电路设计好后,运用软件编程来实现其功能,灵活方便,修改简单,在使用过程中更加的安全节电,智能环保.
2.2单片机控制部分
本设计通过AT89C51单片机结合LED显示技术、声音传感技术、光感技术、延时技术等来实现对照明设备的声光控制.系统总框图如图1所示:
图1原理框图
由系统方框图可以看出,当光线较亮时,采用光敏电阻把外界光亮程度转换成相应的电压值,然后通过电压比较后给单片机输入数字信号.在光线较暗时,负载电路进行声音检测.用声音传感器将声音信号转换成电信号,从而推动触发工作.当声强达到一定程度时使得灯泡自动点亮,经过内部设定的时间后,灯泡自动熄灭.在延时部分采用单片机内部定时器从而实现不同时间的定时,并根据场所及使用人群的不同通过设置单片机引脚的状态来设置不同的延时时间值,并用LED动态显示方式显示倒计时等数据.单片机通过继电器控制照明设备的打开或者关闭.
2.2.1芯片AT89C51的介绍
AT89C51[1]是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机.AT89C51单片机的可靠性高、体积小、功耗低、便于扩展、价
格便宜、易于产品化.
◆该单片机中有一个8位的微处理器,包括了运算器和控制器两大部分,还增加了面向控制的处理功能.
◆具有5个中断源、2级中断优先权.
◆两个16位的定时器/计数器.
◆128字节数据存储器RAM/SFR,用以存放可以读/写的数据.
◆4个8位并行I/O端口P0～P3.
◆片内振荡器和时钟产生电路.
◆一个全双工的串行口,具有四种工作方式.
◆有21个特殊功能寄存器.
2.2.2外形及引脚排列
如图2所示,其引脚说明如下:
图2AT89C51的引脚排列
VCC供电电压.
GND接地.
P0口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8个TTL门电流.
当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入.P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的低八位.在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须接上拉电阻.
P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接
收输出4个TTL门电流.P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口
被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故.在FLASH编程和校验时,P1口作为低八位地址接收.
P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输
出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入,并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流.这是由于内部上拉的缘故.P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位.在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容.P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号.
P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL
门电流.当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入.作为输入,
由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故.
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（计时器0外部输入）P3.5T1（计时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号.
RST复位输入.当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电
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