基于AT89S52單片機的聲光控制開關設計

摘 要： 論述設計了一種電路簡潔、節能節電、聲光控工作的電子開關。利用AT89S52單片機進行可編程控制，結合外圍光敏電阻、聲敏元件、LED等，實現了聲光控路燈控制器自動控制、人性化控制以及精確地延時時間控制；降低了生產硬件成本；提高了系統的可靠性和穩定性；達到了節電和節能的經濟目的，延長了燈的使用壽命。

關鍵詞： 聲光控； AT89S52； 自動控制； 節能； 節電

中圖分類號： TN86?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）16?0140?03

引 言

隨著電子技術的發展，尤其是數字技術的發展，用數字電路技術實現燈的自動發亮、節能節電、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日常生活中必不可少的必需品，它不需要開關，當有人經過時會自動的亮，廣泛應用于工廠、辦公樓、教學樓、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，得到了廣泛的應用。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關。它將聲音（如擊掌聲）和光轉化為電信號，經放大、整形，輸出一個開關信號去控制各種電器的工作，在自動控制工業電器和家用電器方面有著廣泛的用途。該電路在設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，該模塊的程序就執行，標志位的有效是在定時計數中斷里面確定的，用這個方法來實現延時的功能，能夠使人們在不知不覺中感受方便[1?2]。

1 整體設計

1.1 設計內容與要求

（1）可以直接取代普通照明開關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，經約30 s（時間可根據需要修改）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 系統劃分

按照設計要求，系統功能如下：

（1）具有直流穩壓功能，將220 V交流電轉為需要的5 V直流電；

（2）芯片具有處理運算功能，根據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為微電信號，發送到芯片進行處理；

（4）顯示最后的結果及延時系統的顯示。

硬件系統圖如圖1所示。

2 單元電路的具體設計與實現

2.1 電源部分

如圖2所示電路，利用穩壓二極管將220 V交流電壓轉為5 V直流電壓[3]。

2.2 傳感器部分

傳感器是指能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感原件和轉換元件組成。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[4?5]。分別如圖3和圖4所示。

3 系統軟件設計

本系統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[6?7]。如果沒有光和有聲音，單片機就控制繼電器導通，導通時間可以隨時通過按鍵設定，并用數碼管顯示導通的時間。導通時間最大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的發光二極管去觀察輸出的有無，在實際應用中可外加電路（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 系統的調試

在測試階段發現數碼管總是閃爍，經過仔細檢查后發現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碼管，數碼管會產生重影。

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，后來發現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現時就產生中斷，這樣，不管是什么時候有聲音信號輸入，單片機都能發現它。

在經過反復的調試和對程序的修改后，最終成功地完成了實物的設計。

5 結 語

設計過程中充分利用了匯編語言能夠直接訪問與硬件相關的存儲器或I/O端口和對關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備共享引起的死鎖的特點，實現了當有白日有光的時候不會發亮，而當光線不足和有聲音發出的時候燈會持續發亮30 s，30 s后自動熄滅的功能，并且還在電路中加入了調節功能。

參考文獻

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