检测课设1.docx
《检测课设1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《检测课设1.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
检测课设1
河南理工大学
课程设计
题目：
学生姓名：
学院：
系别：
专业：
班级：
指导教师：
201年1月12日
目录
摘要２
一、概述２
1.1课程设计意义２
1.2设计的任务和要求２
二、系统总体分析及设计思路３
2.1声光控智能开关的简介３
2.2声光控智能开关的结构和功能３
2.3系统设计原理３
2.4系统组成４
三、系统各个电路模块设计４
3.1电源电路４
3.2光控电路５
3.3声控电路６
3.4灯光电路７
3.5控制电路８
3.6系统整体电路图９
四、系统流程以及仿真流程９
4.1主程序流程图９
4.2系统仿真流程工作流程１０
五、体会及总结１３
参考文献１３
摘要
随着社会的进步，人们越来越倾向节能、环保、智能。
传统的照明灯，在一场合，比如楼道、卫生间、小巷等，往往造成资源的浪费。
该课程设计以AT89S52为核心，由光敏电阻，驻极体传声器、电源电路构成的声、光控智能开关电路。
使用单片机，可以通过编程控制灯泡持续发亮的时间，通过调节与关敏电阻及控制传声器灵敏度的滑动变阻器，可以方便调节对光声音的感应，从而使整个电路效果明显，一个单片机可以控制多个照明灯、节约成本，控制简单，节约资源。
关键词：
AT89S52光敏电阻驻极体传声器可控硅
声光控开关电路设计
一、概述
1.1课程设计意义
随着各种新技术的不断开发与应用，单片机发展也日趋成熟，人们的生活质量越来越高，因此自动控制的技术就不仅仅是工业方面的需求了。
单个的家庭也开始向往一个舒适智能的居家环境，然而这一切的实现离不开各种自动控制理论，而一切智能控制的核心基础就莫过于各种传感器了。
因此，熟悉掌握各种传感器的原理并在此基础上对它加以合理应用，从而得到我们想要实现的功能，是一项必备的技能。
由于日常生活中各色的开关随处可见，而且各种开关的智能话也是必然趋势，
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、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。
声光控电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的亮应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。
对其进行研究和设计，可使我们更加熟练掌握单片机编程及Protues的使用，和各种用于检测外界的传感器的各种操作，有利于将所学的专业知识更好地应用于实践中。
1.2设计的任务和要求
本次课程设计主要从硬件设计和软件设计两方面来对声光控智能开关进行设计与研究。
硬件部分主要从电源电路，声控电路，光控电路，主控电路，照明电路等方面进行设计，软件部分主要用C语言进行编程以实现设计要求。
本设计讨论了用光敏电阻，驻极体传声器和单片机最小系统及电源电路及照明电路构成的声、光控智能开关电路。
主要有声控电路、光控电路、控制电路及电源电路及照明电路等部分组成。
主要功能是在白天该灯始终处于关闭状态，一到晚上，在黑暗中，该灯只要收到一个猝发声音（如脚步、击掌声），灯就自动点亮，而后延一段时间又会自动熄灭，可以达到节电的目的，具有简单、自耗电轻微、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点。
二、系统总体分析及设计思路
2.1声光控智能开关的简介
声光控智能开关是基于传统照明灯的基础上，用单片机控制来实现智能控制，不但能实现传统照明灯的作用而且能够实现资源的最大利用。
2.2声光控智能开关的结构和功能
本次设计的声光控智能开关主要包括电源电路、声控电路、光控电路、控制电路及照明电路几部分。
电源电路主要是整流电路，给整个系统提供电源。
声控电路主要由驻极体传声器，三极管VT，电容及电阻R1等组成；该部分电路的作用主要把环境中的声音信号转化为电信号然后送给主控电路。
光控电路主要有光敏电阻、滑动变阻器、电阻、比较器等组成。
利用光敏电阻随光强的变化电阻值改变并通过比较器来检测外界光信号的改变，滑动变阻器可以调节控制精度。
主控电路主要是STC89S52单片机最小系统，把声控电路及光控电路的信号进行分析，然后延迟输出触发信号来控制灯泡的亮灭。
照明电路主要由灯泡、三极管、可控硅、电阻等组成以实现在触发信号来时实现灯泡的亮灭。
各部分组合在一起形成声光控智能开关，在白天无论有没有声音；灯均不亮，在晚上一旦有声音则灯亮一分钟，然后自动熄灭。
从而实现智能控制及节约资源能源的目的。
2.3系统设计原理
本系统设计原理在天黑时，由于光照强度较弱光敏电阻阻值较大，在与电阻串联的支路上分的电压较大且该支路接在比较器的负端；与另一条串有滑动变阻器分得的电压相比较大；经过比较器，则比较器输出低电平；当有声音信号时，声控电路检测到微弱的信号，转化为电信号由放大电路输出低电平；两端信号同时送到单片机的输入端口通过对单片机编程，当两端口检测到这样的信号时；使单片机的输出端口输出高电平，从而给灯控电路提供触发信号，点亮灯泡。
当白天光照较强时，在此时送给单片机两端口的是高、低电平；通过程序此时单片机输出低电平；无驱动电源灯泡不亮。
2.4系统组成
系统整体硬件电路包括：
电源电路，声控电路，光控电路和主控电路及灯控电路。
系统总框图如图2.4.1
图2.4.1
三、系统各个电路模块设计
3.1电源电路
如图3.1.1所示：
图3.1.1
由于灯泡的工作电压为220v，但控制器的工作电压为5v，因此首先必须设计一个电源电路，来获取5v的系统工作。
图中Z1为9v稳压管，C1~C4为滤波电容，D2、D3为保护二极管；7805为三段稳压管。
220v经过整流后，经过Z1稳压输出9v，在经C1和C2滤波输出直流电压，从7805的1脚输出+5v，供整个系统使用。
3.2光控电路
光控电路的核心原件是光敏电阻传感器。
光敏电阻传感器其内部结构图为图3.2.1；其中Rx为光检测元件。
当光照较强时，光敏电阻Rx阻值较小与电阻R4比较分压较小，并与比较器LM324的负输入端相接；另一条支路与比较器正输入端相解，此端口的输入电压为滑动变阻器Rw与R5的分压，相对与负端的输入电压较大；通过比较器的作用，从其比较器LM324输出端输出高电平。
当光照比较弱时，呈现与上述情形相反的输出。
图3.2.1
3.3声控电路
如图3.3.2所示，驻极体传声器接收声音信号并将信号转化为电流信号，使三极管VT由饱和状态转为截止状态，电阻很大，基本上为VCC电压值。
所以在声音信号来到时会有三极管C极电压的跳变现象，也正是由于这一现象使得声控功能得以实现。
图3.3.1为驻极传声器内部图。
图3.3.1
图3.3.2
3.4灯光电路
灯光电路的设计中用到的主要器件为可控硅。
可控硅是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。
其特点是体积小、结构相对简单、功能强，是比较常用的半导体器件之一。
其是一种非常重要的功率器件，可用来做高电压和高电流的控制，主要用在开关方面，使器件从关闭或是阻断的状态转换为开启或是导通的状态。
因此可以在触发信号的作用下控制电路的通断。
其结构图为图3.4.1。
图3.4.1
利用可控硅的原理设计出来的灯光控制电路为下图3.4.2所示：
图3.4.2
3.5控制电路
控制电路也是该课设的核心电路，其主要由AT89S52单片机来实现。
在单片机选型时根据控制系统的目标功能、可靠性、性价比、速度和精度等来决定的。
由于该单片机具有以8051为内核，兼容MCS-51系列单片机、内部含有Flash存储器，在系统开发可以反复擦写静态时钟方式，可以节省电能、支持ISP，因此决定用该型号单片机。
控制电路如图3.5.3所示，以单片机为核心，通过时钟电路、复位电路等为主组成。
其中图3.5.1为时钟电路，图3.5.2为复位电路。
图3.5.1
图3.5.2
图3.5.3
3.6系统整体电路图
图3.6
四、系统流程以及仿真流程
4.1主程序流程图
如下图4.1所示为系统主程序工作流程图：
图4.1
4.2系统仿真流程工作流程
由于没有找到声控传感器因此用一个按键代替，当按键按下代表有声音。
光敏电阻的阻值随光照的增强而减少，因此在仿真图中，当灯离电阻远时，表示外界光照强度小，此时光敏电阻的阻值较大；当灯距离电阻近时表示外界光照强度强，此时电阻阻值较小。
图4.2.1和图4.2.2为白天时外界有声音和无声因的情况；图4.2.3和图4.2.4为夜晚外界有声音和无声音的情况。
图4.2.1
图4.2.2
图4.2.3
图4.2.4
五、体会及总结
通过这次对声光控制开关电路设计，让我了解了设计电路的流程以及一些需要注意的事项，也让我懂得了关于声光控制电路的的原理与设计理念，要想真正的完成一项设计工作必须进行仿真工作。
但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。
同时，你在实际电路中用到的元器件在仿真软件里也有可能没有，而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。
所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。
从这次的课程设计中，我也真正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机和电子测量以及检测这些专业课程时不应该孤立的去学每门课程，而是应该结合实际电路设计以及具体程序将这几门课程融合一起形成一个系统。
以上这些就是我在本次课设中最大的收获了。
参考文献
[1]电子技术基础模拟部分（第五版）康华光主编.高等教育出版社.2006年1月
[2]单片机原理及应用技术（第二版）余发山主编.中国矿业大学出版社.2012年6月
[3]实用传感器接口电路实例.郝希才主编.中国电力出版社.2007年
[4]C语言程序设计（第四版）谭浩强主编.清华大学出版社.2006年6月
[5]检测与转换技术.董爱华主编.中国电力出版社.2012年5月
附录
C语言源程序代码
#include
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitvoice=P2^7;//声音信号，输出为高
sbitstreetlamp=P2^6;//路灯，低电平点亮
sbitlight=P2^5;//光信号，输出低电平
voiddelay（void）//误差0us延时一分钟
{
uchara,b,c;
for（c=167;c>0;c--）
for（b=171;b>0;b--）
for（a=16;a>0;a--）;
//_nop_;
}
voiddelay_ms（uchart）
{
unsignedchara,b,i;
for（i=t;i>0;i--）
for（b=102;b>0;b--）
for（a=3;a>0;a--）;
}
voidmain（）
{
if（voice==1）//如果外界有声音
{
delay_ms
（1）;
if（voice==1）
{
if（light==0）//如果在晚上
delay_ms
（1）;
if（light==0）
{
streetlamp=0;//路灯点亮
delay（）;//亮一分钟
streetlamp=1;//路灯熄灭
}
}
}
}
河南理工大学课程设计任务书
学院（系）：
电气学院测控系课程名称：
检测技术与传感器原理及应用
专业班级：
测仪13-02学生姓名：
杨文杰学号：
311308000628
一、课程设计题目
声光控开关电路设计
二、课程设计的目的
通过本次设计综合掌握传感器与测控电路中的相应电路以及单片机的运用和声光传感器电路的设计以及其原理与运用。
三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等）
技术参数：
光敏电阻暗阻大于5M欧姆亮阻小于5K，声音检测用驻极体传声器
设计要求：
1）具有感知外界声音功能；
2）具有感知外界光照强度功能；
3）能根据外界条件控制开关灯光电路；
工作量要求:
1）学习Proteus的基本操作；
2）利用Proteus画出上述设计的仿真模拟电路；来实现设计要求中的各种功能。
3）根据河南理工大学课程设计说明书规范要求完成一篇说明书详细论述上述内容。
四、工作进度安排
第1-2天熟悉设计内容，准备资料；
第3-5天确定方案并进行功能分析；
第6-7天进一步修正方案并画出电路图；
第8-10天编写设计说明书详述以上过程，要求说明设计电路的进展情况和结果达到的程度（如未完善说明原因）以及设计中的收获和感想；
第11天打印装订说明书及准备答辩；
第12天答辩。
五、主要参考文献
[1]董爱华.检测与转换技术.中国电力出版社.2012年5月
[2]郝希才.实用传感器接口电路实例.中国电力出版社.2007年
[3]谭浩强.C语言程序设计（第四版）.清华大学出版社.2006年6月
审核批准意见
系（教研室）主任（签字）
升级会员 