xxx畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)聲光控智能開關(guān)的設(shè)計(jì)(程序仿真)(編輯修改稿)
2025-07-25 09:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一種聲光控智能開關(guān)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)整體硬件電路包括：電源電路，聲控電路，光控電路和主控電路電路及燈控電路。系統(tǒng)總框圖如圖1所示：圖1 系統(tǒng)方框圖由系統(tǒng)方框圖可以看出，聲控電路、光控電路將外界聲光信號(hào)送到控制器進(jìn)行處理，然后將處理后的輸出相應(yīng)的信號(hào)送給燈電路，來控制燈泡的亮滅。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)硬件部分主要包括了電源電路、聲控電路、光控電路、控制電路以及燈電路。 電源電路的設(shè)計(jì)燈泡的工作電壓為220V，但控制器的工作電壓為5V，所以首先必須設(shè)計(jì)一個(gè)電源電路，來獲取5V的系統(tǒng)工作電壓。如圖2所示Z1為9V穩(wěn)壓管，C1～C4為濾波電容，DD3為保護(hù)二極管；7805為三段穩(wěn)壓管。220V經(jīng)過整流后，經(jīng)Z1穩(wěn)壓輸出9V，在經(jīng)C1和C2濾波輸出直流電壓，從7805的1腳輸出+5V，供整個(gè)系統(tǒng)使用。 圖2 電源電路設(shè)計(jì) 聲控電路的設(shè)計(jì)聲控電路主要用到駐極體傳聲器。駐極體傳聲器主要由聲電轉(zhuǎn)換電路和阻抗變換兩部分組成，其組成圖如圖3所示 圖3 駐極體傳聲器機(jī)構(gòu)圖及實(shí)物圖其工作原理高分子極化膜上生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷(Q)，由于沒有放電回路，這個(gè)電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動(dòng)，因此和背極的距離也跟著變化，也就是鎖極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。 我們知道電容上電荷的公式是Q=CV，反之V=Q/C也是成立的。駐極體總的電荷量是不變，當(dāng)極板在聲波壓力下后退時(shí)，電容量減小，電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的升高，反之電容量增加時(shí)電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的降低。最后再通過阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)將電容兩端的電壓取出來，同時(shí)進(jìn)行放大，我們就可以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。根據(jù)極體傳聲器MK1的原理及由三極管VT，電容C1及電阻RRR3等組成的聲控電路，如圖4所示。其中MK1為聲檢測(cè)元件。當(dāng)環(huán)境聲音很弱時(shí)，三極管VT處于飽和狀態(tài)，IC(a)1腳為低電平11亦為低電平，可控硅阻斷，當(dāng)環(huán)境聲音信號(hào)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，通過MK1拾音輸出經(jīng)C1耦合到VT的基極，使集電極即IC(a)1腳電位隨聲強(qiáng)而高低變化，當(dāng)1腳處于高電平時(shí)，由于2腳早已處于高電平而滿足了與非門翻轉(zhuǎn)條件，3腳跳變?yōu)榈碗娖健ｑv極體傳聲器接收聲音信號(hào)并將信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)（交流信號(hào)），使三極管VT由飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，電阻很大，基本上為VCC電壓值。所以在聲音信號(hào)來到時(shí)會(huì)有三極管C極電壓的跳變現(xiàn)象,也正是由于這一現(xiàn)象使得聲控功能得以實(shí)現(xiàn)。圖4 聲控電路圖 光控電路的設(shè)計(jì)光控電路主要用到光敏電阻傳感器。光敏電阻器是光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成，利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。其實(shí)物圖及工作原理圖如圖5所示。 圖5 光敏電阻實(shí)物圖及原理圖利用光敏電阻的工作原理，由光敏電阻Rx、滑動(dòng)變阻器Rw、電阻R電阻R5及比較強(qiáng)LM324等組成的光控電路如圖6所示。其中Rx為光檢測(cè)元件。白天，光照較強(qiáng)；光敏電阻Rx阻值較小與電阻R4比較分壓較小，并與比較器LM324的負(fù)輸入端相接；另一條支路與比較器正輸入端相接，此端口的輸入電壓為滑動(dòng)變阻器Rw與電阻R5的分壓，相對(duì)與負(fù)端的輸入電壓較大；通過比較器的作用，從其比較器LM324輸出端輸出高電平。當(dāng)天黑時(shí)，剛好與上述情形相反輸出高電平并將該信號(hào)送到控制電路單片機(jī)的檢測(cè)端口。 圖6 光控電路圖 控制電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)作為該設(shè)計(jì)的核心部分，其型號(hào)的選擇非常重要，單片機(jī)型號(hào)的選擇是根據(jù)控制系統(tǒng)的目標(biāo)、功能、可靠性、性價(jià)比、精度和速度等來決定的，根據(jù)上述及本課題的實(shí)際情況，本文在眾多的單片機(jī)類型中選取ATMEL公司的AT89系列單片機(jī)AT89S52實(shí)現(xiàn)控制作用，該單片機(jī)具有以8051為內(nèi)核，兼容MCS51系列單片機(jī)、內(nèi)部含有Flash存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)開發(fā)可以反復(fù)擦寫靜態(tài)時(shí)鐘方式，可以節(jié)省電能、支持ISP（在線編程），不需要把單片機(jī)從電路板取下來就可以擦寫程序、晶振頻率高達(dá)24M，運(yùn)行速度更快、價(jià)格也比較便宜 6元/片、增加了看門狗電路，防止程序“走飛”，更加安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，其引腳圖如圖7所示。 圖7 單片機(jī)芯片圖AT89S52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微
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