声控灯课程设计课件

1、课程设计题目：声控灯控制器 班级：电二 姓名：段少龙 袁驰 1. 设计任务1.1 设计目的 (1)利用51系列单片机作为中央处理器； (2)具有声控功能； (3)完成系统电路设计； （4）完成仿真电路，通过单片机编程能实现改变灯亮时间的长短。1.2 设计指标1.通过声音控制器控制发光二极管亮30秒2.设计思路与总体框图. 2.1原理框图声控传感器利用声音的相对比较，返回是否有声单的相对信号给机器人主机。使用调节器调节给定声控传感器的初始值，声控传感器不断地把外界声音的强度与给定强度比较，超过给定的强度时，向主机发送“有声音”信号，否则发送“没有声音”的信号。 通过声音采集器采集声音，将其转换为

2、电信号传输给AT89C51单片机，经单片机处理以后将信号输出给LED灯，从而实现自动控制。在设计制作中加入了可调电路，实现对采集声音范围的可调如图2-1所示。图2-1原理框图3.系统硬件电路的设计3.1 AT89C51核心板功能简介3.1.1 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次，器件采用ATMEL

3、公司的高密度、非易失性存储技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图2-2所示。3.1.2 AT89C51管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校

4、验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时

5、，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 图3.3 驻极体话筒结构图3.3 声控电路模块声控电路部分电路图 驻极体话筒将接收到的声音信号转换成微弱的电压信号，然后，微弱的电压信号经过两级放大器的放大，然后将放大后的信号电压

6、通过迟滞比较器转变成单片机识别的高低电平信号,经过双向稳压管变成翻转电平信号，然后传给单片机的外部中断P3.0口。（用声音控制器模块代替）实物如图串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制。由于其所需电缆线少，接线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。通信协议原理 通信协议是通信设备在通信前的约定。单片机、计算机有了协议这种约定，通信双方才能明白对方的意图，以进行下一步动作。假定我们需要在PC机与单片机之间进行通信，在双方程式设计过程中，有如下约定： 0 xA1：单片机读取P0端口数据，并将读取数据返回PC机； 0 xA2：

7、单片机从PC机接收一段控制数据； 0 xA3：单片机操作成功信息。 在系统工作过程中，单片机接收到PC机数据信息后，便查找协议，完成相应的操作。当单片机接收到0 xA1时，读取P0端口数据，并将读取数据返回PC机；当单片机接收到0 xA2时，单片机等待从PC机接收一段控制数据；当PC机接收到0 xA3时，就表明单片机操作已经成功。 硬件连接 51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和计算机之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如计算机的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然

8、也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和计算机的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。串口通信电路采用经典的MAX232串口通信，由于电脑串口RS232电平是-10V+10V，而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0V+5V，MAX232就是用来进行电平转换的，进行对单片机与电脑的通信，系统中采用MAX232串口通信电路。系统

9、中采用串口通信电路可与电脑进行通信，可以对单片机内的程序进行修改，并对相关的指令和相关的数据进行调整。并且可以针对性地将单片机与电脑进行通信，编写上位机软件程序，在上位机(电脑)上对系统状态进行实时监测，并可以让功能更强大的PC机进行庞大的指令处理。在本系统中，加入串口通信电路模块，可以使电路的完整性大大增强，并对系统的升级有极大的优势，可以是系统在双机通信、与上位机通信等方面拥有相对优势，使得设计更加完善。3.6 复位电路模块复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引

10、起的抖动而影响复位。下图所示的RC复位电路可以实现上述基本功能。 图3.6.5 复位电路图3.7时钟模块的设计51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2.这两个引脚跨接石英晶体振荡器（简称晶振）和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。如下电路中的电容C1和C2典型值通常选择为20Pf左右。晶振的震荡频率的范围一般是在1.2MHz到12MHz之间。晶振的频率越高，则系统的时钟频率也越高，单片机的运行速度也就越快。 图3.6.6 时钟模块4系统设计仿真4.1原理图根据声控灯的一般结构框图，我们通过查阅资料书和上网查询

11、，了解不同元件的功能和实用性，考虑性价比后，制作出的声控灯原理图，如图2所示。4.2仿真图单片机通过编写的程序将P3.0口输出的电平由P2.0口控制，由声控电路起作用，声控电路同样通过LM393电压比较器控制，当有声音被驻极体话筒接收到的时候，声控电路中的LM393正电压比负电压小，给单片机输入低电平，发光二极管接收到低电平灯亮，且保持程序设定的30秒不熄灭。30秒后熄灭。 /*检测子程序*/void jiance(void) k1=1; if(k1=0) /*主程序*/void main(void) y=0; while(1) jiance();程序执行部分：声控电路起作用控制发光二极管，若有声音发出，则声音信号转变为电信号通过P2.0口传入单片机，单片机再通过P3.0口输出低电平，此时发光二极管亮，通过单片机内部延时功能让其