課程設計---聲光控開關的設計

1、<p>　　單片機課程設計任務書</p><p><b>　　一、設計題目：</b></p><p><b>　　聲光控開關的設計 </b></p><p><b>　　二、設計要求：</b></p><p>　　1、利用51系列單片機作為中央處理器；</p&g

2、t;<p>　　2、具有聲控和光控功能，白天由聲控電路起作用控制開關斷開燈亮，晚上由聲控電路起作用控制開關閉合燈亮；</p><p>　　3、開關閉合后定時一定時間自動斷開，燈滅。</p><p>　　4、了解單片機的計數(shù)，定時功能。</p><p>　　6、了解單片機原理及引腳功能。</p><p><b>　　摘

3、 要</b></p><p>　　本設計是通過駐極體話筒作為傳感器來接受聲音信號并將其轉化為微弱電信號，然后通過放大電路和遲滯比較電路講微弱信號轉變成單片機能識別的翻轉電平信號即方波信號，并送入單片機的P3.4口，單片機通過程序來判別信號變化來控制開關的閉合狀態(tài)或者發(fā)光二極管的亮滅，同時光敏電阻受光強的影響阻值發(fā)生改變，引起電壓變化進而來控制單片機的中斷程序，使得開關在白天和光照比較亮的時候都處于斷開

4、狀態(tài)，達到聲光雙控開關的目的。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 、功能要求……………………………………………………………1</p><p>　　二、系統(tǒng)硬件的功能介紹 …………………………………………… 2</p><p>　　三、系統(tǒng)硬件電路設計………………………………………………

5、…3</p><p>　　四、系統(tǒng)程序的設計……………………………………………………4</p><p>　　五、調(diào)試分析及仿真……………………………………………………5</p><p>　　六、心得體會………………………………………………………..…6</p><p>　　七、參考文獻 ………………………………………………………….7<

6、/p><p><b>　　正 文</b></p><p><b>　　一、功能要求</b></p><p>　　1、利用51系列單片機作為中央處理器；</p><p>　　2、具有聲控和光控功能，白天由聲控電路起作用控制開關斷開燈不亮，晚上由聲控電路起作用控制開關閉合燈亮；</p>&l

7、t;p>　　3、開關閉合后定時一定時間自動斷開，燈滅；或者是發(fā)光二極管發(fā)光一段時間后熄滅。</p><p>　　4、通過駐極體話筒和光敏電阻得到的電信號在進行測控電路進行整流、濾波、放大等功能時候必須保證給元器件正常工作級電路的正確連接。</p><p>　　5、通過單片機編程能實現(xiàn)改變燈亮時間的長短或者發(fā)光二極管的發(fā)光時間。</p><p>　　二、系統(tǒng)硬件

8、的功能介紹</p><p>　　1、單片機的原理及各引腳功能介紹：</p><p>　　VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此

9、時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1

10、”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3

11、口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口作為AT89C51的一些特殊功能口，管腳備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入<

12、/p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。</p&

13、gt;<p>　　但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA / VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序</p><p>　　存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩

14、放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　三、系統(tǒng)硬件電路設計</p><p>　　系統(tǒng)電路設計方框圖如下</p><p><b>　　電路總圖如下</b></p><p><b>　　聲控電路部分電路圖</b></p><p

15、>　　駐極體話筒將接收到的聲音信號轉換成微弱的電壓信號，然后，微弱的電壓信號經(jīng)過兩級放大器的放大，然后將放大后的信號電壓通過遲滯比較器轉變成單片機識別的高低電平信號,經(jīng)過雙向穩(wěn)壓管變成V的翻轉電平信號，然后傳給單片機的外部中斷P3.5口。</p><p>　　光敏傳感器模電變換的電路圖</p><p>　　當光敏電阻受光照時，電阻減小，運放同向輸入端為低電平端口1輸出為低電平；當光照

16、較弱時，電阻增加，運放同向輸入端為高電平，端口1輸出為高電平。光控電路的輸出信號經(jīng)過電壓跟隨器后，將比較微弱的電流信號放大到單片機能夠識別的電流，然后由運放輸出端將放大后的信號傳給單片機的P1.6口。</p><p><b>　　四、系統(tǒng)程序的設計</b></p><p>　　1、程序設計流程圖如下</p><p><b>　　2、單

17、片機控制程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit JD=P1^7;</p><p>　　sbit GM=P1^6;</p><p>　　sbit wb=P3^5;&l

18、t;/p><p>　　void delay(uint z);</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　/*TMOD=0x50;</p><p><b>　　TH1=0XFE;</b></p><p

19、><b>　　TL1=0XFF;</b></p><p><b>　　//EA=1;</b></p><p><b>　　//ET1=1;</b></p><p><b>　　IE=0X88;</b></p><p><b>　　TF1=0

20、;*/</b></p><p><b>　　JD=1;</b></p><p><b>　　GM=1;</b></p><p><b>　　//TR1=1;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p>&

21、lt;p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(GM==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(wb==0)</b></p><p><b>　　{</b>&l

22、t;/p><p><b>　　JD=0; </b></p><p>　　delay(10000);</p><p><b>　　JD=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b><

23、/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*void counter1( ) interrupt 2 using 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TF

24、1=0;</b></p><p><b>　　JD=1; </b></p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　JD=0;</b></p><p><b>　　TH1=0XFE;</b></p><p>　　T

25、L1=0XFF;</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　/*if(GM==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　JD=1;</b></p><p><b>　　}</

26、b></p><p><b>　　}*/</b></p><p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=100;x&

27、gt;0;x--)</p><p>　　for(y=z;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　五、調(diào)試仿真</b></p><p><b>　　1、硬件調(diào)試</b></p><p>　　聲控部分：經(jīng)

28、過兩級放大的聲音信號，開始是直接經(jīng)過過零比較器轉變?yōu)榉讲?，但由于兩級放大存在很大的噪聲，導致輸出端是一條直線，沒有方波出現(xiàn)。后來在過零比較器的輸出端加了一個電容，通過電容把噪聲所產(chǎn)生的直流電壓去掉，但不能被單片機所識別，因此又加上了電壓跟隨器，最終滿足要求。但這樣電路比較麻煩而且容易引入外場電容從而影響信號整流，最后將過零比較器與電壓跟隨直接改為遲滯比較器即可實現(xiàn)功能。</p><p>　　光控部分：由光敏電阻來

29、感受光照強度，然后經(jīng)過電壓比較器輸出高低電平信號并將信號送給單片機的P1.6口控制燈的亮滅是否受聲音控制。</p><p>　　發(fā)光二極管的驅動和控制，由PNP來控制發(fā)光二極管，PNP基極電平來自單片機的P1.7口輸出信號，當為低電平是發(fā)光二極管發(fā)光并發(fā)光一段時間熄滅，為高電平時不發(fā)光。</p><p><b>　　2、仿真圖如下</b></p><

30、;p>　　由P1.6口輸入光控電路信號，若為低電平則燈亮滅受P3.5口所輸入的電平來控制即有聲音時候燈亮，且一段時間后熄滅，若無聲音信號則燈不亮。</p><p><b>　　六、心得體會</b></p><p>　　這次課程設計在考試后接踵而至，滿以為剛剛學完單片機和測控電路等知識，在腦海中有比較清晰地思路，哪知在設計電路和程序過程中出現(xiàn)了各種難度。</

31、p><p>　　首先對課程設計的認識不足，簡簡單單的以為就是見書本上學到的東西在軟件硬件上面實現(xiàn)就可以了，第一次看到課程設計的題目時候就覺得我的課程設計挺簡單的啊，不就是用傳感器將模擬信號轉換為電信號然后再加傳感器輸出的微弱信號進行整流變成單片機能夠識別的信號，然后編一個程序實現(xiàn)功能就可以了！然我頭腦簡單的一位這就能實現(xiàn)我的課程設計，然而讓我為難的就是我覺得簡簡單單的這些問題，平時一說好像都懂，可真正到了要分析各種因

32、素的影響時候，卻發(fā)現(xiàn)自己說不出什么來，尤其是在測控電路的設計中，各種參數(shù)的影響，以及元器件的選用上更是突顯出自己在平時的學習中只是浮在水面上，僅僅了解到一點皮毛而已，真要說各種電路的功用和元器件在各個位置上起什么作用時候自己卻是一臉茫然。然后就是在用軟件畫電路圖，方框圖，還有軟件程序設計時候，才發(fā)現(xiàn)自己不會的東西太多了 ，對軟件的不熟悉就使得自己要比別人多花一倍的時間去實現(xiàn)課程設計的軟件仿真功能，這也就大大阻礙了課程設計的進度和設計準確

33、性！</p><p>　　當然在發(fā)現(xiàn)這么多問題的同時自己也有一些優(yōu)點直直的堅持下去，首先自己能在煩躁的時候迅速靜下心來堅持思考和設計，我想這種持之以恒的態(tài)度十指關重要的，做任何事都必須的堅持到最后才會有可能成功。再就是在和同學請教和交流過程中自己的領悟力蠻快，雖然沒學好，但是我自己可以迅速的去彌補，而且也能更加深切的掌握那些知識。</p><p>　　通過這次課程設計我更加體會到了實事求是

34、是檢驗真理的唯一標準！</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　[1] 李朝青.單片機原理及接口技術 第3版 ．北京航空航天大學出版社．2006．12</p><p>　　[2] 于海生．微型計算機控制技術[M] ．清華大學出版社．1999.6</p><p>　　[3] 孫涵芳．MCS-

35、51系列單片機原理及應用[M] ．北京航空航天大學出版 社．1996.4</p><p>　　[4] 張國雄．測控電路 ．接卸工業(yè)出版社．2008.1</p><p>　　[5] 孫余凱等．傳感器應用電路300例 ．電子工業(yè)出版社．2008.3[6] 謝嘉奎．電子線路[M] ．高等教育出版社．2003.2</p>&l

36、t;p>　　[7] 夏路易，石宗義．電路原理圖與電路設計教程Protel 99SE[M]．北京希望電子出版社．2002</p><p>　　[8] 張毅剛．單片機原理及應用．高教出版社．</p><p>　　[9] 宋彩利．單片機原理及C51編程．西安交通大學出版社．</p><p>　　[10] 黃惟公．單片機原理及應用技術．西安電子科技大學出版社．<