基于51单片机声光控灯毕业设计论文

长沙民政职业技术学院毕业设计说明书题目：_基于51单片机声光控灯产品设计工艺设计方案设计√类型：学生姓名：__________________________学号：____________________学院：_______电子信息工程学院________专业：_______应用电子技术_____________班级：______________________学校指导教师：_______________________企业指导教师： 2016摘要本毕业设计就是针对目前的情况而设计的一种简单的通过声音和光线来控制继电器的断开闭合，从而达到开关的自动断开、闭合功能，其具有很强的适用性。该设计主要由STC89C51单片机、±15V和5V的电压源电路、声音的接收放大控制电路、光信号的接收放大控制电路以及继电器的驱动电路组成。测试结果证明该系统性能稳定、操作方便，具有较高的实用价值。本说明书对控制系统的组成、硬件和软件的设计、工作原理进行了详细的论述。关键词：单片机；声音控制；光控制；自动开关

目录1绪论 12电路原理设计 12.1系统设计方案 12.2系统模块功能简介 23.软件设计 64电路测试 6结论 6参考文献 7致谢 7附录 7PAGE101绪论设计目的：通过这次的课题设计希望使自己在理清它的发展脉络上进一步了解它的工作原理，将平时所学习的理论知识和技能运用到实际生活当中。同时，通过这次的设计希望提高自己对社会普通科学知识的了解；增强自身的只是见解和设计论文的方法。设计意义：用声光控制开关代替一般的开关，只有在天黑以后，并且有声音时才能使继电器导通，使得电路导通，否则延迟一段时间继电器就会自动断开，而白天开关总是断开的。2电路原理设计2.1系统设计方案2.1.1系统设计的原理框图图2.1系统设计原理框图2.1.2系统设计的原理框图解析在电源电路，首先将220V的交流电压经过15V变压器变成15交流电，再经LM7812、LM7912和LM7805转换成±12V与5V直流电源，电源电路给声控电路、光控电路、STC89C52单片机最小系统电路以及继电器驱动；声控电路通过话驻极体话筒将声音转化成电信号，经电容耦合到三极管的基极，通过控制三极管的饱和、截止来控制输出电平的高低，然后输送到单片机；光控电路通过光照改变光敏电阻的阻值大小来控制三极管的饱和、截止，在经过LM358的运放来控制电平的高低，再输送到单片机；单片机根据声控电路、光控电路输入的信号来判断继电器的断开或者连接，单片机也控制继电器连接的延迟时间。单片机的输出的电流比较小，不能够驱动继电器的闭合断开，继电器驱动由三极管组成给单片机的输出电流进行补偿，来驱动继电器的闭合。2.2系统模块功能简介本系统由STC89C52单片机构成主控部分，对各种信息进行分析、处理，完成对各种信号的控制。系统主要包括STC89C512.2.1电源电路本设计使用的是5V电源的电路。如图2.2电源电路设计图2.2.2光控电路由光敏电阻，滑动变阻器，电阻，NPN三极管及运算放大器LM358组成，如下图2.3所示：图2.3光控电路当光敏电阻受光照时，电阻减小，运放同向输入端为低电平；当光照较弱时，电阻增加，运放同向输入端为高电平。光控电路的输出信号经过电压跟随器后，将比较微弱的电流信号放大到单片机能够识别的电流，然后由运放输出端将放大后的信号传给单片机的I/O口。电路图中的集电极电阻R17作为限流电阻，保护三极管；调节变阻器T2能够改变基极电流，从而控制发射结和集电极电流，进而控制整个光控电路对光信号的灵敏度。2.2.3图2.4声控电路图如图2.4所示，拾音电路将声音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成伏级的电压，电压通过迟滞比较器转变成单片机识别的方波信号,经过双向稳压管变成V的方波，然后传给单片机的I/O口。拾音电路由小型麦克和限流电阻组成，自制5V电源向其提供驱动电流；两级放大电路由两级共射单管放大组成，前级是NPN管，后级是PNP管；通过阈值电压的设置来消除两级放大的噪声，防止噪声对产生方波信号的干扰，从而消除噪声对单片机的干扰，增强对有用信号的识别。电阻R15=200KΩ，非常大，延长电容放电时间。2.2.4单片机控制电路主要用STC89C51单片机最小系统板。单片机及其外围电路见图3.3-4。由5V电源给单片机供电，该芯片的P3.0—P3.4用作无线接收模块的输入端口，由于PT2272输出的是高电平，所以在程序初始化后，P3.0—P3.4为均低电平。其他端口的作用为：P1.6作为光控信号的输入口；P3.4作为升空信号的输入口；P1.7作为继电器驱动电路的输出口；（高电平有效）；P3.0和P3.1是STC89C51的串口，实现上电复位程序下载。图2.5单片机控制电路STC89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容Cl6、C17接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容Cl6、C17虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷谐振器，建议选择40pF±10pF。用户也可以采用外部时钟，这里我使用的是30pF电容，12MHz的晶体振荡器。由于没有外部的ROM，所以EA与外部电源相连接，置高电平，直接读取ROM。连接如图2.5所示。2.2.5继电器驱动电路将开关电路的负载改为继电器，即变成继电器驱动电路。如图2.6所示：图2.6继电器驱动电路运放同相输入端CON13与单片机相连，电压跟随器将微弱的单片机I0口输出电流放大，提高带负载能力，使电流能够驱动三极管，但为防止电流过大烧坏三极管，因此加上限流电阻R12，从而通过三极管的开关作用来驱动继电器。LED2用来显示继电器的状态，当继电器闭合是LED2亮，但继电器断开是LED2灭，当开关的负载为电动机或者继电器等感性负载时，在截断流过负载的电流时（晶体管进入截止状态时），会产生感应电动势（楞次定律）。这时产生的电压非常大。保护继电器，给继电器并上一个二极管，将集电极的电位钳制在(V+0.5)V左右，防止三极管被击穿。3.软件设计程序框图图3.1程序流程图4电路测试光控部分：经过两级放大的声音信号，开始是直接经过零比较器转变为方波，但由于两级放大存在很大的噪声，导致输出端是一条直线，没有方波出现。后来在经过零比较器的输出端加了一个电容，通过电容把噪声所产生的直流电压去掉，但不能被单片机所识别，因此有加上了电压跟随器，最终满足要求。但比较麻烦，最后将过零比较器与电压跟随直接改为迟滞比较器。继电器驱动部分：刚开始，未加负载时，单片机的输出电压为标准的方波，但在输出端（P1.7）加了继电器驱动时，单片机的输出端电压变为0.63V，不能带动负载。因此，后来加上了电压跟随器来驱动负载。在光控部分也出现了同样的问题，都加上了电压跟随。结论随着社会和经济的发展，人们对低消耗，绿色、环保、节能型电子产品更加重视，如果声光控制类电子产品大量运用将会为社会节约更多的能源。本设计是基于单片机的声光控制，性能稳定可靠，实用性强，应用范围广，适合于家庭、办公室、楼房、商店等场所使用。本设计是用单片机来实现开关的延时，是本文的一个特色。本文从原理出发，介绍了本系统各个单元模块的电路原理和实现的功能，通过声音的采集、放大并经过迟滞比较强传送到单片机；利用光敏电阻的随光照强度增强而阻值变小的特性，并结合三极管和电流放大输送到单片机来达到光控的目的。通过本次的设计学习，使我更加深了对课本的了解。将我学到的知识应用到了实践当中，深化了对设计的认识。使我在设计实践中获得新知识，在老师和同学的关怀帮助下，让我学会了分析和设计电路的步骤。在这次设计中我发现了自己很多不足的地方，还要继续努力是自己的技能提高。参考文献[1]郭天祥.51单片机C语言教程.电子工业出版社，2009：36-92[2]廖惜春.模拟电子技术基础.华中科技大学出版社，2008：10-180[3]蔡朝洋.单片机控制实习与专题制作.北京航空航天大学出版社，2006：28-65致谢在此设计说明书撰写过程中，感谢孟老师在我做毕业设计过程中所给予的帮助。感谢我的辅导员李丹艳老师，谢谢他在这3年中为我们全班所做的一切。老师的无私奉献的精神很让我感到，再次表示由衷的感谢。在这3年的学习中解释的各位生活和学习上的挚友让我得到了人生最大的一笔财富。附录#include<reg52.h> //调用单片机头文件#defineucharunsignedchar//无符号字符型宏定义 变量范围0~255#defineuintunsignedint //无符号整型宏定义 变量范围0~65535sbitGM=P1^0; //光敏sbitshengyin=P1^4; //声音sbitrelay=P3^4; //继电器控制灯/******************电位器往右调光敏传感器的灵敏度增加**********************/voiddelay_1ms(uintx)//延时函数{ uinti,j; for(i=0;i<x;i++) for(j=0;j<120;j++);}voidwork()//工作函数{ staticuintvalue,miao; if(GM==0)//光敏（白天） { delay_1ms(1);//延时20ms if(GM==0)//确定是白天 { if(shengyin==0)//有声音 { relay=0;//继电器吸合 miao=0; value=0; } } } if(relay==0)//继