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)
2025-01-11 01:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計(jì)研究 本文主要從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面來對(duì)聲光控智能開關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。硬件部分主要從電源電路，聲控電路，光控電路，主控電路，照明電路等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，軟件部分主要用 C語言進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及組成 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理 在黑天 時(shí)， 由于光照強(qiáng)較弱光敏電阻阻值較大，在與電阻串聯(lián)的支路上分的電壓較大且該支路接在比較器的負(fù)端；與另?xiàng)l一串有滑動(dòng)變阻器分得的電壓相比較大；經(jīng)過比較器，則比較器輸出低電平；當(dāng)有聲音信號(hào)時(shí)，聲控電路檢測到微弱的信號(hào)，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)由放大電路 輸出低電平；兩端信號(hào)同時(shí)送到單片機(jī)的 輸入端口 通過 對(duì)單片機(jī)編程 ，當(dāng)兩端口檢測到這樣的信號(hào)時(shí)；使單片機(jī)的 輸出端口輸出高電平，從而給燈控電路提供觸發(fā)信號(hào) ，點(diǎn)亮燈泡。當(dāng)白天光照較強(qiáng)時(shí)，在此時(shí)送給單片機(jī)兩端口的是高、低電平；通過程序此時(shí)單片機(jī)輸出低電平；無驅(qū)動(dòng)電源燈泡不亮。 系統(tǒng)組成 本設(shè)計(jì) 以 AT89S52 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： 5 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， D D3 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=C V，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 R R R3等組成的聲控電路，如圖 4 所示。其中 MK1 為聲檢測元件。 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? 駐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)。 7 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
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