基于AT89S52 單片機的聲光控制開關(guān)設(shè)計

0 引言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)燈的自動發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長燈的壽命變得越來越重要，而且貼近實際生活。聲光控電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，它不需要開關(guān)，當有人經(jīng)過時會自動的亮，廣泛應(yīng)用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓、賓館的走廊、樓道等公共場所，給人們的生活、帶來極大的方便，因此，得到了廣泛的應(yīng)用。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。它將聲音(如擊掌聲)和光轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)放大、整形，輸出一個開關(guān)信號去控制各種電器的工作，在自動控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。該電路在設(shè)計時還采用每一個模塊都有自身的標志位，當這個標志位有效時，該模塊的程序就執(zhí)行，標志位的有效是在定時計數(shù)中斷里面確定的，用這個方法來實現(xiàn)延時的功能，能夠使人們在不知不覺中感受方便。

1 整體設(shè)計

1.1 設(shè)計內(nèi)容與要求

(1)可以直接取代普通照明開關(guān)而不必更改原有照明線路;

(2)白天或光線較強的場合即使用較大的聲響也能控制燈泡不亮，晚上或光線較暗時遇到聲響(比如說話聲、腳步聲等)后自動點亮，經(jīng)約30 s(時間可根據(jù)需要修改)自動熄滅;

(3)用到兩個傳感器，一個聲控傳感器，一個光控傳感器。

1.2 系統(tǒng)劃分

按照設(shè)計要求，系統(tǒng)功能如下：

(1)具有直流穩(wěn)壓功能，將220 V 交流電轉(zhuǎn)為需要的5 V直流電;

(2)芯片具有處理運算功能，根據(jù)接收信號的不同控制顯示部分;

(3)聲光傳感器將采集的信號轉(zhuǎn)為微電信號，發(fā)送到芯片進行處理;

(4)顯示最后的結(jié)果及延時系統(tǒng)的顯示。

硬件系統(tǒng)圖如圖1所示。

2 單元電路的具體設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 電源部分

如圖2所示電路，利用穩(wěn)壓二極管將220 V交流電壓轉(zhuǎn)為5 V直流電壓[3].

2.2 傳感器部分

傳感器是指能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感原件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。本設(shè)計中采用光敏電阻電路進行光信號的采集，采用聲敏元件駐極體話筒對聲音進行采集來實現(xiàn)。分別如圖3和圖4所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)對光信號和聲音信號的采集，通過比較器將采集來的信號轉(zhuǎn)化為能被單片機識別的高低電平，單片機對這兩個電平的判斷。如果沒有光和有聲音，單片機就控制繼電器導(dǎo)通，導(dǎo)通時間可以隨時通過按鍵設(shè)定，并用數(shù)碼管顯示導(dǎo)通的時間。導(dǎo)通時間最大99 s,最小0 s,其他情況下單片機均不對繼電器輸出。在本設(shè)計中，出于安全的考慮，避開了去接觸220 V交流電，而用一只直徑0.5 cm的發(fā)光二極管去觀察輸出的有無，在實際應(yīng)用中可外加電路(繼電器)，用單片機的P1.5口控制，提供了將220 V交流點降至單片機所需的工作電壓5 V.程序流程如圖5所示。

4 系統(tǒng)的調(diào)試

在測試階段發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管總是閃爍，經(jīng)過仔細檢查后發(fā)現(xiàn)可能是三極管方面出了問題，最終改用PNP 三極管。因為PNP 三極管高電平時將ec 打開，NPN 三極管低電平時將ec 打開，而選用低電平時有效是因為單片機輸出0時電流會大一些，這樣數(shù)碼管就會亮一些，而沒有閃爍的感覺。如果換成高電平點亮數(shù)碼管，數(shù)碼管會產(chǎn)生重影。

在聲音采集時，開始采用程序掃描的辦法采集聲音信號，但是不管聲音信號是否有用都捕捉不到，后來發(fā)現(xiàn)因為聲音信號是高低電平變化的脈沖信號，高電平的占空比大概為30%,聲音信號的頻率在3 000 Hz左右，就是說一次收到的高電平的時間極短，用程序掃描很大概率上是捕捉不到這個變化的信號的。在經(jīng)過研究后決定利用單片機原理中的外部中斷：當有變化的信號被發(fā)現(xiàn)時就產(chǎn)生中斷，這樣，不管是什么時候有聲音信號輸入，單片機都能發(fā)現(xiàn)它。

在經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試和對程序的修改后，最終成功地完成了實物的設(shè)計。

5 結(jié)語

本文在設(shè)計過程中充分利用了匯編語言能夠直接訪問與硬件相關(guān)的存儲器或I/O端口和對關(guān)鍵代碼進行更準確的控制，避免因線程共同訪問或者硬件設(shè)備共享引起的死鎖的特點，實現(xiàn)了當有白日有光的時候不會發(fā)亮，而當光線不足和有聲音發(fā)出的時候燈會持續(xù)發(fā)亮30 s,30 s后自動熄滅的功能，并且還在電路中加入了調(diào)節(jié)功能。實驗證明，本文設(shè)計的電子開關(guān)不僅降低了生產(chǎn)硬件成本，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，而且還達到了節(jié)電和節(jié)能的經(jīng)濟目的，延長了燈的使用壽命。