【文章內(nèi)容簡介】 幫助。同時也希望通過這次的研究能讓人們進一步地了解聲光控路燈的應用前景。由淺入深，由路燈照明系統(tǒng)這一實際情況來掌握科技知識，實現(xiàn)理 論與實踐的結合 ,進而為現(xiàn)代科學事業(yè)盡一份力量！ 研究意義：用聲光控智能開關 [7]來控制路燈的亮滅，只有在天黑以后，當有人或車路過馬路，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，路燈會自動點亮，提供照明，當行人或者過路車經(jīng)過以后，路燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，無論聲音多大，路燈都不會亮，從而達到節(jié)能目的。 隨著人們能源危機意識的提高，使用智能照明控制系統(tǒng)，已成為人們的首選。按照我們國情，可以估計在相當長的一段時間內(nèi)，聲光控路燈 [8]將是首選的產(chǎn)品。 但是以“人來燈亮 , 人離燈熄”為特色的聲光控照明開關 , 由于其在工作穩(wěn)定性 和壽命方面存在缺陷 , 嚴重影響了其推廣使用。 所以，對這一課題的研究是必要的。 聲光控路燈照明系統(tǒng)設計 作者： *** 第 3 頁 共 18 頁 第 2章 方案設計與論證 本聲光控路燈照明系統(tǒng)是一種新型的電子智能控制系統(tǒng) [9]，該系統(tǒng)的設計是將聲音控制 [10]、光線控制和時間控制三者結合在一起實現(xiàn)對路燈亮滅的控制，從而形成一個節(jié)能、高效的路燈控制系統(tǒng) [11]。系統(tǒng)總體由聲音傳感器、光控電路、鍵盤模塊、繼電器等組成，系統(tǒng)組成如 圖 21 所示。 單 片 機開關聲音控制部分光敏控制部分4*4鍵盤繼電器路 燈 圖 21 系統(tǒng)框圖 為了較好的實現(xiàn)系統(tǒng)各個模塊的功能和彼此之間的配合銜接，并且考慮到性價比，我們對系統(tǒng)各部分做了幾個方案并對其進行了設計對比論證，具體論證如下： 主控系統(tǒng)的選擇 方案一：采用凌陽公司的 SPCE061A 單片機 [12]。凌陽 61 單片機 RAM， ROM空間大、指令周期短、運算速度快、低功耗、低電壓、且具有 DSP 功能，具有10 位 A/D 轉(zhuǎn)換和兩路 D/A 轉(zhuǎn)換器 [13]，有強大的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。 方案二：可編程邏輯器件 CPLD[14],它具有編程靈活、集成度高、設計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進、設計制造成本低、標準產(chǎn)品無需測試等特點，可實現(xiàn)較大規(guī)模的電路設計。但是，該器件主要依賴于軟件設計，缺少硬件的配合，致使程序設計復雜，難以使用，運算速度太快。 CPLD 同樣難以滿足本設計的需要。 方案三：采用通用的 51 單片機作為主控制器。 51 單片機通用靈活、價格低廉、使用方便，程序易于編寫和調(diào)試，支持在線仿真。開發(fā)更加容易，使整個系統(tǒng)變得更加簡單，性價比較高， C 語言 [15]與匯編語言 [16]可以互相調(diào)用。 通過分析比較之后，為了是系統(tǒng)結構 簡單，基于 51 單片機簡單易學且性價聲光控路燈照明系統(tǒng)設計 作者： *** 第 4 頁 共 18 頁 比高等特點，我們采用方案三。 電源模塊的選擇 方案一：采用 伏干電池。體積小，重量輕，使用靈活方便。但是不滿足長時間的持續(xù)供電。 方案二：采用直流穩(wěn)壓電源。輸出精度高， 0 到 32V 可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍大，使用簡單，但是體積重量較大，不方便攜帶。 方案三：自制 0 到 24V 直流穩(wěn)壓電源。體積小，重量輕，攜帶方便，輸出電壓可調(diào)。 為避免單片機與外圍模塊電源之間的干擾、本著輕便節(jié)約的思路，單片機供電我們采用方案一，其外圍模塊供電我們采用方案三。 鍵盤輸入控制模塊的選擇 方案一：采用觸 摸屏液晶顯示按鍵輸入控制。采用觸摸屏液晶，精度可調(diào)，美觀大方，時尚前衛(wèi)。但其價格昂貴，易損壞，維護量工作大。 方案二：采用專門的鍵盤芯片 CH452。 CH452 內(nèi)置時鐘振蕩電路，可驅(qū)動 8位數(shù)碼管或 64 只 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位段們尋址等功能。但連接線路麻煩，占用單片機空間太大。 方案三：采用自制的 4*4 矩陣式鍵盤輸入控制， 4*4 矩陣式鍵盤充分利用單片機的 I/O 端口，節(jié)省硬件的同時，擴增了按鍵數(shù)。同時，自己制作的矩陣式鍵盤，方便耐用，原理簡單，檢修容易。 基于減少開支和方便控制的考慮，選擇方案三。 環(huán)境明暗 路燈控制模塊選擇 方案一：在電子城購買光敏傳感器。采購光敏傳感器，使用方便，節(jié)省時間。但市面上的傳感器質(zhì)量參差不齊，質(zhì)量好的傳感器又價格不低，價格低的傳感器測量準確度沒有保證。 方案二：采用自己制作的光敏傳感電路。該光敏電路以光敏電阻為主要元件，利用其在環(huán)境明暗不同情況下的分壓不同，給單片機以不同反饋，實現(xiàn)開關燈控制，本方案對路燈實時控制，控制靈活，體現(xiàn)人性化設計。 綜上分析，我們選用方案二。 聲光控路燈照明系統(tǒng)設計 作者： *** 第 5 頁 共 18 頁 第 3章 系統(tǒng)設計 硬件設計 整個系統(tǒng)由 AT89C51 單片機控制，利用聲音傳感器與光敏控制電路對外界信號進行采 集 [17]，將采集到的信號傳給單片機，單片機對信號進行判斷，將結果輸出，通過繼電器來控制路燈的亮滅。實現(xiàn)根據(jù)外界環(huán)境的變換來控制路燈的亮滅。系統(tǒng)的整體電路原理圖如 圖 31。 圖 31 整體電路原理圖 AT89C51 簡介 AT89C51 是 MCS51 的一種。 MCS51 系列單片機是由美國的 Intel公司開發(fā)研制，并于 1980 年推出的產(chǎn)品。 與 MCS48 系列單片機相比，其以典型的體系結構和完善的專用寄存器集中管理方式以及方便的邏輯位操作功能和豐富的指令系統(tǒng)，為之后的其他單片機的發(fā)展奠定了基礎。因此， MCS51 系列單片機以其強大的功能和先進的結構，增加了更多的功能模塊和電路單元，指令數(shù)可高達111 條。具有非常好的中斷功能，包括一個串行中斷、兩個定時 /計數(shù)器中斷和兩個外中斷，可通過這些功能來實現(xiàn)不同的控制要求，并有二級優(yōu)先級別選擇。內(nèi)置時鐘電路的頻率最高可達 12MHz。 MCS51 單片機存儲器在物理結構上分為兩種，即數(shù)據(jù)存儲器空間和程序存儲器空 間。 光敏電阻介紹 光敏電阻是一種特殊的電阻，光線強度發(fā)生變化，其阻值也會隨之變化。將電極引線裝在光敏材料兩端，然后用透明窗的管殼將其封裝起來，這樣就構成了聲光控路燈照明系統(tǒng)設計 作者： *** 第 6 頁 共 18 頁 光敏電阻。為增加其靈敏度可將兩電極做成梳狀。某些金屬的碲化物、硒化物、硫化物等均可作為半導體光敏電阻的材料。 若在光敏電阻兩端的電極之間加上適當?shù)碾妷?，便會有電流從光敏電阻通過。通常都將光敏電阻器制成薄片結構，以使其吸收的光能更多，從而提高其靈敏度。當有光照射到光敏電阻上時，光敏層就激發(fā)出電子 —— 空穴對，激發(fā)出的電子參與導電，從而增強了電路中的電流。光敏電阻僅僅是一個電阻器件，沒有極性，因此直流電壓和交流電壓均可使用。由半導體材料制成的光敏電阻，是一種利用其內(nèi)光電效應進行工作的光電元件。其阻值隨光照的作用而變小，這種現(xiàn)象稱為光導效應 [18]。因此，光敏電阻又稱光導管。 在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓后，就會有電 流通過光敏電阻，當有光線射到光敏電阻時，電流就會隨光照強度的增加而增大，光電轉(zhuǎn)換就是通過這一原理實現(xiàn)。 光控電路利用三極管的正向?qū)?，反向截止的原理來設計。其電路原理如 圖 32。 圖 32 光控電路原理圖 聲控電路原理 它主要利用電子學和聲學原理，即將聲音信號通過聲音傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，電路導通工作是通過觸發(fā)器的引發(fā)來實現(xiàn)的。要想