基于51單片機(jī)的路燈光聲控器設(shè)計(jì)(已改無(wú)錯(cuò)字)
2023-07-19 22:26:25 本頁(yè)面
【正文】 圖（6）光控電路圖 聲控模塊的設(shè)計(jì) 聲控照明電路的主要原理是利用了聲學(xué)和電子學(xué)的原理即用聲音傳感器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)從而推動(dòng)觸發(fā)器觸發(fā)使電路導(dǎo)通工作?！ ∽鳛橐粋€(gè)智能化聲控照明電路應(yīng)具有以下功能：①能在聲音的控制下實(shí)現(xiàn)電路的導(dǎo)通與截止。②聲音的發(fā)出應(yīng)是多方面的如腳步聲，物體打擊聲等。③響應(yīng)時(shí)間應(yīng)越短越好。為此在選擇電路元器件時(shí)應(yīng)選擇靈敏度較高的聲音傳感器組成聲控照明電路控制電路的前端，同時(shí)我們還要為該傳感器設(shè)置傳感條件如聲音響度必須在20DB以上才能響應(yīng)等。 圖（7）聲控電路圖 復(fù)位模塊的設(shè)計(jì) 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。下圖所示的RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能。 圖（8）復(fù)位電路 時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì) 51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)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，（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振）和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。如下電路中的電容C14和C15典型值通常選擇為20Pf左右。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 圖（9）時(shí)鐘電路 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的原理圖設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：在有光照強(qiáng)度強(qiáng)時(shí)，聲控不起起作用，光控功能處于關(guān)閉狀態(tài)；在黑暗狀態(tài)時(shí)，兩中控制方式同時(shí)起作用，此時(shí)光控模塊提供脈沖使電燈處于點(diǎn)亮狀態(tài)，然后通過(guò)單片機(jī)設(shè)定定時(shí)器，在沒(méi)有聲音信號(hào)到來(lái)之前，設(shè)置燈滅，當(dāng)有聲音信號(hào)到來(lái)時(shí)打開(kāi)路燈，設(shè)置一定時(shí)間后關(guān)閉路燈。接下來(lái)的一段黑暗狀態(tài)就是只有聲控模塊提供即時(shí)脈沖，期間也有定時(shí)器控制電燈點(diǎn)亮狀態(tài)。系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編程，利用Kielc51軟件進(jìn)行程序的編寫(xiě)。51單片機(jī)系統(tǒng)及功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要由電源電路模塊、復(fù)位電路模塊、時(shí)鐘電路模塊、串口通信模塊、光控電路模塊、聲控電路模塊以及51單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。它們各自實(shí)現(xiàn)的功能前面已有介紹，此處不作贅述。先將整個(gè)系統(tǒng)總的實(shí)現(xiàn)原理做一簡(jiǎn)單的介紹。（1） 打開(kāi)電源，給系統(tǒng)提供電源，此時(shí)指示燈亮。（2） 加載程序，將已寫(xiě)好的程序（仿真正確的程序）下載到單片機(jī)里，具體方法是：首先將系統(tǒng)的串口與pc機(jī)的串口相接，找到已經(jīng)寫(xiě)好的程序點(diǎn)擊下載。其次，按系統(tǒng)復(fù)位電路，給系統(tǒng)上電，此時(shí)，程序就會(huì)自動(dòng)的下載到單片機(jī)中去。（3） 光控功能的調(diào)試，給系統(tǒng)不同的光照強(qiáng)度，此時(shí)可以看到路燈會(huì)隨著外界光照強(qiáng)度的不同而時(shí)亮是滅。這就是光控的實(shí)現(xiàn)。（4） 聲控功能的調(diào)試，駐極體話(huà)筒會(huì)感應(yīng)的外界的聲音大小而產(chǎn)生不同的電流強(qiáng)度，當(dāng)聲音達(dá)到一定的程度是，路燈就會(huì)放光。之后一直處于明亮狀態(tài)，過(guò)了設(shè)定的時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉。 設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法 第一次調(diào)試光控路燈時(shí)程序無(wú)法下載，經(jīng)過(guò)對(duì)整個(gè)電路的仔細(xì)檢查，最后終于發(fā)現(xiàn)是因?yàn)橥ㄐ艆f(xié)議模塊的芯片MAX232插反了。改正過(guò)來(lái)之后系統(tǒng)運(yùn)行處于正常狀態(tài)。 在設(shè)計(jì)聲控路燈時(shí)，由于駐極體話(huà)筒的靈敏度不高，將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成的電流過(guò)小，很難被單片機(jī)所識(shí)別，導(dǎo)致單片機(jī)始終接受到的是低電平，使得系統(tǒng)無(wú)法正常的工作。通過(guò)在電路中增加放大器使得問(wèn)題得以解決。 最初設(shè)計(jì)程序時(shí)將光控部分提供脈沖信息設(shè)置反了，以至于電燈沒(méi)有出現(xiàn)應(yīng)有的現(xiàn)象，有光的時(shí)候處于點(diǎn)亮狀態(tài)，黑暗狀態(tài)的時(shí)候是出于熄滅狀態(tài)。最后把程序的光控部分改過(guò)來(lái)就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)功能了。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析光控模塊結(jié)果分析通過(guò)對(duì)光敏電阻光照強(qiáng)度的控制來(lái)調(diào)節(jié)路燈的亮與不亮。，當(dāng)外界光線(xiàn)較強(qiáng)時(shí)，系統(tǒng)控制路燈關(guān)滅，當(dāng)外界光線(xiàn)較弱時(shí)路燈自動(dòng)打開(kāi)。如圖（5）所示，電路中主要有J4插件，是從外界接入光敏電阻，光敏電阻在光照強(qiáng)度不同時(shí)輸出不同的電阻值，而且反應(yīng)十分靈敏。LM393是一個(gè)電壓比較器，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(shí)，則輸出高電平，反之則輸出低電平。隨著外界光照強(qiáng)度的變化，輸入比較器的正反電壓也在變化，當(dāng)正電壓較大時(shí)（也就是外界光照強(qiáng)度強(qiáng)的時(shí)候）比較器會(huì)給單片機(jī)輸入高電平，在通過(guò)單片機(jī)程序控制路燈的明亮與關(guān)斷。因此這個(gè)結(jié)果是可以也是比較容易實(shí)現(xiàn)的。硬件設(shè)備的成功控制也恰恰說(shuō)明了這一點(diǎn)。 聲控電路結(jié)果分析 （1）駐極體話(huà)筒的原理： 駐極體話(huà)筒聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸金面向外，與金屬
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