基于AT89C51单片机的声光控制开关设计（毕业论文）.docx
《基于AT89C51单片机的声光控制开关设计（毕业论文）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于AT89C51单片机的声光控制开关设计（毕业论文）.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
西北民族大学学士学位论文
——————————————————————————————————————————————
基于AT89C51单片机的声光控制开关的设计
摘要
在我们的生活中无时无刻在使用着灯，而在许多公共场所长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。
因此要设计一种既节约又很方便实用的照明灯。
本文阐述了简单的声光控制的照明灯的电路设计。
通过AT89C51单片机结合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。
首先通过光敏电阻对光照强度进行检测，当白天光线强时，不管有多大的声音，照明灯都不会点亮。
而在夜晚光线暗时，声音检测电路只要检测到有足够的声响时，就会自动点亮照明灯，过数十秒后又自动熄灭。
这样就使人们的生活更加方便，同时，也达到了节电和节能的目的，延长了灯的使用寿命。
关键词 单片机，声控，光控，照明控制
4
ABSTRACT
Inourlives,noatalltimeswheninusewiththelight,andtheeternalfireisverycommoninmanypublicplaces,whichresultedintremendouswasteofenergy.SoIwanttodesignapracticallightingissavingandveryconvenient.Thisarticleexplainsasimplesoundandlightcontrolcircuitdesignoflighting.ByAT89C51monolithicintegrationofLEDdisplaytechnologyandsounddetectiontechnology,opticalsignaldetection,delay,keypadscanningtechnologytocontrollightcontrol.
Firstphotosensitiveresistoronmeasurementoflightintensity,whenthedaywhenastronglight,nomatterhowmuchnoise,lightsarenotlit.Andwhenthenightlight,sounddetectioncircuitforaslongasenoughwhensoundisdetected,itwillautomaticallypointbrightlights,automaticallyafterfewsecondsoff.Thismakespeople'slivesmoreconvenient,meanwhile,reachedapower-savingandenergy-savingpurposes,extendthelifeofthelamp.
Key words：
Single-chip Microcomputer，Acoustic control，Light-operated
，Lightingcontrol
目录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2国内外概况 1
2.系统硬件设计 2
2.1单片机控制部分 2
2.1.1芯片AT89C51的介绍 3
2.1.2外形及引脚排列 4
2.2单片机最小系统 5
2.2.1时钟电路 6
2.2.2复位电路 6
2.3光信号检测电路 7
2.3.1光敏电阻介绍 7
2.3.2光控部分原理 8
2.4声音信号检测电路 9
2.4.1驻极体话筒的介绍 9
2.4.2AD0832的介绍 9
2.4.3声控部分原理 10
2.5延时时间显示电路 11
2.5.1数码管结构和分类 11
2.5.2数码管驱动方式 12
2.5.3定时/计数部分 13
2.5.4显示电路分析 13
2.6总原理图 15
3.系统软件设计 15
3.1延时程序 16
3.2按键扫描子程序 17
3.3LED显示程序 18
3.4AD转换程序 19
3.5总程序 22
4.调试与仿真 31
4.1光信号检测 32
4.2声音信号检测 33
4.3硬件仿真图 34
5.设计总结 35
致 谢 36
参考文献 37
1.绪论
1.1课题研究的背景和意义【10】
现如今电子技术迅速发展，各先进国家无不将它放在优先发展的地位。
在我们的生活中许多公共场所的白炽灯，在夜间不论使用与否都会点亮，这就造成了资源的严重浪费，同时又容易造成事故隐患。
因此用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要。
本文研究的声光控电路具有接线简单、安装方便、使用寿命长、体积小等优点。
系统在光线不足并有一定的声响时，照明灯就会自动点亮，经过一段延时后会自动熄灭。
将其广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，会使人们的生活更加方便安全。
随着现代科学技术的迅速发展，各种采用传感器的电子电路控制的新型灯具也不断推出。
声光控开关能较好的减缓世界能源危机到来的步伐。
有利于我国实现可持续发展，构建节约社会型。
1.2国内外概况【11】
由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。
在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，努力增加节能光源和不同花样、用途的照明器具的开发，加快绿色、节能光源产品的开发推广。
根据国内外市场需求预测，随着人们生活水平的不断提高，对照明电器产品也提出了更高的要求。
进一步提高照明产品的质量和档次进一步提高照明产品的质量和档次，这既是当前摆在我们面前的课题，同时也是全行业共同努力的长期目标。
从国际市场分析，针对现在的情况我们与发达国家在照明电器产品的质量、生产工艺、设备、材料以及新产品开发能力等方面均存在着一定的差距。
我国目前已成为世界照明电器产品生产的大国，未来的目标是要成为生产强国。
2.系统硬件设计
2.1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。
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
1
西北民族大学学士学位论文
——————————————————————————————————————————————
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。
其原理框如图1所示：
图1、原理框图
2.1.1芯片AT89C51的介绍
AT89C51【6】是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。
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。
2.1.2外形及引脚排列
如图2所示，其引脚说明如下：
28
图2 AT89C51的引脚排列
1.VCC：
运行和程序校验时接电源正端。
2.GND：
接地。
3.XTAL1：
输入到单片微机内部振荡器的反相放大器。
4.XTAL2：
反相放大器的输出，输入到内部时钟发生器。
5.P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，（作为总线时）能驱动8个LSTTL负载。
6.P1口：
P1口是一个8位准双向I/O口，P1口能驱动4个LSTTL负载。
7.P2口：
P2口为一个8位准双向I/O口，P2口可以驱动4个LSTTL负载。
8.P3口：
P3口管脚是8位准双向I/O口，具有内部上拉电路。
可以驱动8个LSTTL
负载。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
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（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器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）
9.RST：
复位输入信号，高电平有效。
在振荡器工作时，在RST上作用两个机器周期以上的高电平，将单片微机复位。
10.ALE/PROG：
在访问外部存储器或I/O时，用于锁存低8位地址，以实现低8位地址与数据的隔离。
11./PSEN：
片外程序存储器的读选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，在每个机器周期中，当PSEN低电平有效时，程序存储器的内容被送上P0口。
12./EA/VPP：
片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。
2.2单片机最小系统
单片机最小应用系统【6】，是指用最少的原件组成的单片机可以工作的系统。
对于
51系列单片机来说，最小系统应包括单片机、复位电路、晶振电路。
最小系统电路图如3所示：
图3、单片机最小系统
2.2.1时钟电路
AT89C51单片机的时钟产生方法有两种。
内部时钟方式和外部时钟方式。
本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。
内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频。
系统对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。
因此本系统的晶体振荡器的值为12MHZ，电容取30pF。
2.2.2复位电路
当操作或程序运行出错使系统处于死锁状态时，为了摆脱困境可以通过复位键重新启动。
当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）以上，则CPU就可以响应并将系统复位。
单片机系统的复位方式有：
手动按钮复位和上电复位。
本设计使用的是按键手动复位。
手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入
高电平。
一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。
在按键复位的使用过程中，按键抖动现象是不容忽视的，所以为了确保按键的一次闭合单片机只处理一次，就必须在
升级会员 