【正文】 增加 ,靠人工對路燈的控制、維護(hù)及工作狀態(tài)的監(jiān)測 ,在控制、檢測的實時性等方面的矛盾日益突出。 2 第二章 論文設(shè)計方案 (1)利用 51 系列單片機(jī)作為中央處理器； (2)具有聲控和光控功能； (3)完成系統(tǒng)電路設(shè)計； (4)光敏傳感器的模電變化的電路設(shè)計； （ 5）完成仿真電路，通過單片機(jī)編程能實現(xiàn)改變燈亮?xí)r間的長短。白天光照強(qiáng)度很大的時候路燈不需要點亮，而到了晚上通常就需要路燈是點亮的，但是由于晚上又不需要路燈經(jīng)常亮著，因為這樣勢必會浪費(fèi)許多電量，所以需要通過聲控來實 現(xiàn)路燈的點亮與熄滅：當(dāng)人或車經(jīng)過的時候發(fā)出聲響，路燈就會自動點亮，一段時間自動熄滅。 本設(shè)計是通過駐極體話筒作為傳感器來接受聲音信號并將其轉(zhuǎn)化為微弱電信號，然后通過放大電路和遲滯比較電路將微弱的電信號轉(zhuǎn)變成單片機(jī)能識別的翻轉(zhuǎn)電平信號即方波信號，并送入單片機(jī)的 口，單片機(jī)通過程序來判別信號變化來控制開關(guān)的閉合狀態(tài)或者發(fā)光二極管的亮滅，同時光敏電阻受光強(qiáng)的影響阻值發(fā)生改變，引起電壓變化進(jìn)而來控制單片機(jī)的中斷程序，使得開關(guān)在白天和光 照比較亮的時候都處于斷開狀態(tài)，達(dá)到聲光雙控開關(guān)的目的。 5 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 AT89C52 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀 程序存儲器 和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) ，片內(nèi)置通用 8 位 中央處理器 和 Flash 存儲單元 ， AT89C52 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 /EA / VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序 存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 駐極體話筒 聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵 元件 是駐極體振動膜。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。因而它的輸出阻抗值很高 (Xc＝ 1／ 2~tfc)，約幾十兆歐以上。普通 場效應(yīng) 管有源極 (S)、柵極 (G)和漏極 (D)三個極。這樣，駐極體話筒的輸出線便有三根。這是由于光照 產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運(yùn)動，電子奔向 電源 的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使 光敏電阻器 的阻值迅速下降。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對 可見光（ ~） μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。它在光線的作用下其阻值往往變小，這種現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)，因此，光敏電阻又稱光導(dǎo)管。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。測量時，應(yīng)把光敏電阻對著白熾燈的光，再逐漸拉開與燈的距離 (由近到遠(yuǎn) )，觀察萬用表指示 的阻值變化，可以直觀驗證光敏電阻的特牲，以加深對它的感性認(rèn)識。 圖 光敏電阻實物圖 雙電壓比較集成器 LM393 主要功能 輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受 Vcc 端電壓值的限制 .此輸出能作為一個簡單的對地 SPS 開路 (當(dāng)不用負(fù)載電阻 10 沒被運(yùn)用 )，輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動和器件的 β值所限制 .當(dāng)達(dá)到極限電流 (16mA)時，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。 該電路的特點如下： 比較器數(shù) :2 工作溫度范圍 :0176。18V； 消耗電流小， ICC=； 輸入失調(diào)電壓小， VIO=177。減小輸入電阻至小于 10K將減小反饋信號，而且增加甚至很小的正反饋量 (滯回 ~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換 ,使得不可能產(chǎn)生由于寄生 電容 引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入IC(集成電路板 integrated circuit，縮寫： IC) 并在引腳上加上電阻將引起輸入 —輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號是 脈沖 波形，并且上升和下降時間相當(dāng)快，則滯回將不需要。 差分輸入電壓可以大于 Vcc 并不損壞器件，保護(hù)部分必須能阻止輸入電壓向負(fù)端超過 。 聲控電路模塊 聲控電路部分電 路圖 圖 聲控電路圖 13 駐極體話筒將接收到的聲音信號轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號，然后，微弱的電壓信號經(jīng)過兩級放大器的放大，然后將放大后的信號電壓通過遲滯比較器轉(zhuǎn)變成單片機(jī)識別的高低電平信號 ,經(jīng)過雙向穩(wěn)壓管變成翻轉(zhuǎn)電平信號，然后傳給單片機(jī)的外部中斷 口。單片機(jī)、計算機(jī)有了協(xié)議這種約定，通信雙方才能明白對方的意圖，以進(jìn)行下一步動作。 硬件連接 51單片機(jī)有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計算機(jī)之間可以方便 14 地進(jìn)行串口通訊。 串口通信電路采用經(jīng)典的 MAX232 串口通信，由于電腦串口 RS232 電 平是 10V～+10V，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是 TTL 電平 0V～ +5V， MAX232 就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的，進(jìn)行對單片機(jī)與電腦的通信，系統(tǒng)中采用 MAX232 串口通信電路。 電源電路模塊 電源模塊主要是為整個系統(tǒng)提供可靠、穩(wěn)定的電源。 （ 4）穩(wěn)壓：將交流電別換成直流弱電，始終保持輸出電壓一定。 圖 復(fù)位電路圖 時鐘模塊的設(shè)計 51 單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為 芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 振蕩器（簡稱晶振）和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 圖 時鐘模塊 16 第四章 系統(tǒng)電路設(shè)計 系統(tǒng)工作原理方框圖如下圖所示： 圖 系統(tǒng)工作原理圖 白天整個系統(tǒng)的光控部分中的光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過光控電路轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能識別的高低電平信號，以此來控制路燈；晚上主要由聲控電路中的駐極體話筒將接收的聲音信號轉(zhuǎn)換為微弱的電信號，經(jīng)過聲控電路放大整流等作用轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能識別的信號， 51 單片機(jī)將接受的信號經(jīng)過已編寫好的程序控制燈的點亮，并且一段時間后自動熄滅。 （ 1） 打開電源，給系統(tǒng)提供電源，此時指示燈亮。這就是光控的實現(xiàn)。LM393是一個比較器，它的 主要工作原理是：將正輸入和負(fù)輸入的電壓進(jìn)行比較，當(dāng)正輸入電壓大于負(fù)輸入電壓時，則輸出高電平，反之則輸出低電平。 程序結(jié)束。 22 第六章 調(diào)試仿真 聲 控部分： 當(dāng)有聲音產(chǎn)生時，聲音通過駐極體話筒將其轉(zhuǎn)換為電信號，通過聲控電路放大整流濾波等得到穩(wěn)定的電信號，經(jīng)過電壓比較器 LM393，通過判斷正電壓和負(fù)電壓的大小來控制 口輸出的是高電平還是低電平。 系統(tǒng)在不同條件下的仿真圖有以下幾種情況。 25 晚上有聲音燈亮 圖 晚上有聲音 晚上光照強(qiáng)度幾乎為零，光控電路中的正電壓較小，比較器會給單片機(jī)輸入為低電平，此時單片機(jī)通過編寫的程序?qū)? 口輸出的電 平由 口控制，也就是此時由聲控電路起作用，聲控電路同樣通過 LM393 電壓比較器控制，當(dāng)有聲音被駐極體話筒接收到的時候，聲控電路中的 LM393 正電壓比負(fù)電壓小，給單片機(jī)輸入低電平，發(fā)光二極管接收到低電平燈亮，且保持程序設(shè)定的 60 秒不熄滅。 28 參考文獻(xiàn) [1] 李朝青 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) 第 3 版 ．北京航空航天大學(xué)出版社． 202012. [2] 于海生．微型計算機(jī)控制技術(shù) [M] ．清華大學(xué)出版社． 19996. [3] 孫涵芳． MCS51 系列單片機(jī)原 理及應(yīng)用 [M] ．北京航空航天大學(xué)出版 社． 19964. [4] 張國雄．測控電路 ．接卸工業(yè)出版社． . [5] 孫余凱等．傳感器應(yīng)用電路 300 例 ．電子工業(yè)出版社． 20203. [6] 謝嘉奎．電子線路 [M] ．高等教育出版社． 20202. [7] 夏路易，石宗義．電路原理圖與電路