基于單片機聲光控智能開關的設計(程序仿真)(編輯修改稿)
2026-01-11 01:17 本頁面
【文章內容簡介】 設計研究 本文主要從硬件設計和軟件設計兩方面來對聲光控智能開關進行設計與研究。硬件部分主要從電源電路，聲控電路，光控電路，主控電路，照明電路等方面進行設計，軟件部分主要用 C語言進行編程以實現(xiàn)設計要求。 系統(tǒng)設計原理及組成 系統(tǒng)設計原理 本系統(tǒng)的設計原理 在黑天 時， 由于光照強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端；與另條一串有滑動變阻器分得的電壓相比較大；經過比較器，則比較器輸出低電平；當有聲音信號時，聲控電路檢測到微弱的信號，轉化為電信號由放大電路 輸出低電平；兩端信號同時送到單片機的 輸入端口 通過 對單片機編程 ，當兩端口檢測到這樣的信號時；使單片機的 輸出端口輸出高電平，從而給燈控電路提供觸發(fā)信號 ，點亮燈泡。當白天光照較強時，在此時送給單片機兩端口的是高、低電平；通過程序此時單片機輸出低電平；無驅動電源燈泡不亮。 系統(tǒng)組成 本設計 以 AT89S52 單片機為核心設計的一種聲光控智能開關 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 外界聲光信號送到控制器進行處理，然后將處理后的輸出相應的信號送給 燈電路，來控制燈泡的亮滅。 系統(tǒng)硬件設計 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 的設計 燈泡的工作電壓為 220V，但控制器的工作電壓為 5V，所以 首先 必須設計一個電源電路，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 為保護二極管； 7805 為三段穩(wěn)壓管。 220V 經過整流后，經 Z1穩(wěn)壓輸出 9V，在經 C1 和 C2濾波輸出直流電壓，從 7805 的 1 腳輸出 +5V，供整個系統(tǒng)使用。 圖 2 電源電路設計 聲控電路 的 設計 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 機構圖及實物圖 其工作原理高分子極化膜上生產時就注入了一定的永久電荷 (Q)，由于沒有放電回路，這個電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動，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，當極板在聲波壓力下后退時，電容量減小，電容兩極間的電壓就會成反比的升高，反之電容量增加時電容兩極間的電壓就會成反比的降低。最后再通過阻抗非常高的場效應將電容兩端的電壓取出來，同時進行放大，我們就可以得到和聲音對應的電壓了。 根據極體傳聲器 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。 當環(huán)境聲音很弱時，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，當環(huán)境聲音信號達到一定強度時，通過 MK1 拾音輸出經 C1 耦合到 VT 的基極，使集電極即 IC(a)1 腳電位隨聲強而高低變化，當 1腳處于高電平時，由于 2 腳早已處于高電平而滿足了與非門翻轉條件，3腳跳變?yōu)榈碗娖健? 駐極體傳聲器接收聲音信號并將信號轉化為電流信號（交流信號），使三極管 VT由飽和狀態(tài)轉為截止狀態(tài)，電阻很大，基本上為 VCC 電壓值。所以在聲音信號來到時會有三極管 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現(xiàn)。 7 圖 4 聲控電路圖 光控電路 的 設計 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 半導體的光電效應 制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大 。其實物圖及工作原理圖如圖 5 所示。 圖 5 光敏電阻實物圖及原理圖 利 用光敏電阻的工作原理，由光敏電阻 Rx、滑動變阻器 Rw、電阻 R電阻 R5 及比較強 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；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變阻器 Rw與電阻 R5的分壓， 相對與負端的輸入電壓較大；通過比較器的作用 ，從其 比較器 LM324輸出端輸出高電平。當天黑時，剛好與上述情形相反輸出高電平并將該信號送到控制電路單片機的檢測端口。 圖 6 光控電路圖 控制電路 的 設計 單片機作為該設計的核心部分，其型號的選擇非常重要， 單片機型號的選擇是根據控制系統(tǒng)的目標、功能、可靠性、性價比、精度和速度等來決定的 ， 根據上述及本課題的實際情況，本文在眾多的單片機類型中選取 ATMEL 公司的 AT89 系列單片機 AT89S52實現(xiàn)控制作用，該單片機具有 以 8051 為內核，兼容 MCS51 系列單片機、內部含有 Flash存儲器，在系統(tǒng)開發(fā)可以反復擦寫 靜態(tài)時鐘方式，可以節(jié)省電能 、支持 ISP（在線編程），不需要把單片機從電路板取下來就可以擦寫程序、 晶振頻率高 達 24M，運行速度更快 、價格也比較便宜 6 元 /片、增加了看門狗電
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