单片机的声控led灯光系统设计
摘 要本课题设计了一款智能声控LED灯系统，采用了自上而下的设计方法，将整个智能声控LED灯系统软硬件电路划分为液晶屏显示电路、光敏传感器电路、红外遥控电路、振动检测电路和声音检测电路等，在主控核心方案的选择方面则使用了STC89C51单片机作为控制器，使用了C语言编写了用于控制STC89C51单片机的程序代码，经过KEIL软件编译生成HEX目标文件后烧录到主控芯片中，通过其GPIO管脚对LCD1602液晶屏、光强检测器、红外一体接收头、振动传感器和声音传感器的驱动，实现了对系统周围环境中的自然光线、声音信号以及振动信号的高灵敏度检测，并且当自然光线较暗切有声音时或者自然光线较暗且有振动信号两种情况时自动将灯光开启，与此同时还能够通过红外遥控进行灯光的无线遥控。为了对设计成果的各个环节进行验证，以便从验证结果实现对智能声控LED灯系统的优化和改进，经过了多次的实验验证，本系统表现出了稳定的工作状态。
目录
一、 引言 1
（一） 智能声控LED灯的发展背景 1
（二） 智能声控LED灯的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能声控LED灯的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 光敏传感器简介 4
（四） HX1838红外一体接收头简介 4
（五） 振动传感器简介 5
（六） LCD1602液晶屏简介 5
（七） 声音传感器简介 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 自然光线检测电路设计 7
（三） 红外遥控信号接收电路设计 8
（四） 振动信号检测电路设计 8
（五） 液晶显示电路设计 9
（六） 声音检测电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能声控LED灯的主程序流程设计 11
（二） 光线采集子程序设计 12
（三） 振动检测子程序流程设计 12
（四） 液晶显示子程序设计 13
（五） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
声音检测子程序设计 13
总结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
附录四 程序 21
引言
智能声控LED灯的发展背景
本课题将要设计的这款智能声控LED灯系统是在大学期间所学的专业知识基础上，结合了这种控制系统目前研究现状，而设计的一款较为新型的单片机控制系统，本课题不但对这类相关系统的发展过程和研究现状进行了详细的调研，更将这种系统所存在的普遍优点和缺点进行了归纳总结。
目前市面上大多数智能声控LED灯系统都是以单片机等高性能微处理器作为主控核心并将外部的输入信号通过高精度传感器模块采集进来，随后通过高性能运算模块进行高速的运算处理，实现控制结果的输出，大多数相关系统都是以单片机或者PLC以及LCD1602液晶显示屏、光强检测器、HX1838红外一体接收头、振动传感器和声音传感器，本课题将以STC89C51单片机来作为主控。
查阅了近几年市面上多数智能声控LED灯系统产品的资料，将每种产品的优点和缺点都进行归纳总结，可以发现这类系统的优点主要表现为内部采用了单片机等微处理器芯片作为了主控，产品研发人员可以将各项功能通过C语言等程序语言代码进行转换，在要进行优化设计时只需要通过程序编译器将程序代码进行改动，随后进行烧录即可完成系统的更新优化，因此相比于传统类型的模拟电路来说，产品的更新换代更具有优势。而这些系统所表现出的典型缺点主要是程序代码中存在着各种类型的bug，这些bug的有些较为明显，有些非常隐蔽，程序开发人员有时很难察觉到这些bug带来的隐患，所以这类数字化智能声控LED灯系统的研发对于设计人员的程序设计水平具有较高要求。对智能声控LED灯系统从最开始的简易型到如今的智能型的整个发展历程进行整理后可以看出，智能声控LED灯系统内部需要结合多种科学技术和学科，首先对于其内部的主控核心来说，目前中高端的智能声控LED灯系统要想实现更为智能的功能，必须在电路内部植入32位的以ARM等内核作为CPU的微处理器芯片，只有这类内核才能够完成高速的数据处理，与此同时具有高速数字处理能力的DSP内核也必须实现嵌入；而要实现这类高性能芯片的嵌入化效果，就得使得芯片的体积非常小，不会明显增大系统整体的外形体积，所以这就要借助电路集成技术的发展；而要实现对系统外部多种类型的信号进行准确采集，就必须通过高性能的传感器模块来实现，通过这些高速高精度的传感器组将环境中的信号采集转换后送入微处理器芯片进行处理，这就要借助传感器研发技术，所以绝对有理由这么说，智能声控LED灯系统的发展与多门科学技术的发展是同步的，更为准确的说，这些学科的发展带动了智能声控LED灯系统的发展。
智能声控LED灯的国内外发展现状
通过对一份资料的调研可以总结出，近年来国内许多研究所或者企业都开始了对于智能声控LED灯系统的研究，经过了这几年的研究推出了一些中高端性能的智能声控LED灯系统，与此同时他们也正在对国外的先进传感器研发技术进行学习和掌握，期盼有朝一日能够自主设计出高端电路模块，将其植入到智能声控LED灯系统中。智能声控LED灯系统在最近几年时间内在性能方面取得了巨大的提升，另外在成本方面，通过对目前市面上中高低端三种不同级别的智能声控LED灯系统进行调查后发现，业内整体的成本水平正在呈现不断下降的趋势，但是性能却在不断提升。
本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的智能声控LED灯系统将要实现如下功能指标：
1、显示功能：能够实现非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现快速的显示内容更新速度；
2、测光功能：能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现对光敏传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境光线强弱；
3、红外遥控功能：设计HX1838红外一体接收头驱动电路，并且选用合适的红外遥控产品，实现与HX1838的搭配，并且在C语言程序内部能够稳定的对红外遥控指令进行解读；
4、震动传感功能:能够实现对振动传感器电路的设计，通过STC89C51单片机与振动传感器之间的总线连接实现高准确度的振动信号检测；
5、声控传感功能：能够实现对智能声控LED灯系统周围是否产生声音进行持续监测，在声音传感器的监控下能够在捕捉到声音后立即引起单片机显示功能：
方案设计及元器件选择
智能声控LED灯的方案设计
整个系统将以STC89C51单片机作为主控微处理器，通过它的GPIO管脚实现对片外的LCD1602液晶屏电路、光线检测电路、红外一体接收头电路、振动检测电路和声音检测电路的驱动控制，结构框图中的STC89C51单片机芯片、晶振电路以及复位电路三个部分将组成单片机最小系统电路。
目录
一、 引言 1
（一） 智能声控LED灯的发展背景 1
（二） 智能声控LED灯的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能声控LED灯的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 光敏传感器简介 4
（四） HX1838红外一体接收头简介 4
（五） 振动传感器简介 5
（六） LCD1602液晶屏简介 5
（七） 声音传感器简介 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 自然光线检测电路设计 7
（三） 红外遥控信号接收电路设计 8
（四） 振动信号检测电路设计 8
（五） 液晶显示电路设计 9
（六） 声音检测电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能声控LED灯的主程序流程设计 11
（二） 光线采集子程序设计 12
（三） 振动检测子程序流程设计 12
（四） 液晶显示子程序设计 13
（五） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
声音检测子程序设计 13
总结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
附录四 程序 21
引言
智能声控LED灯的发展背景
本课题将要设计的这款智能声控LED灯系统是在大学期间所学的专业知识基础上，结合了这种控制系统目前研究现状，而设计的一款较为新型的单片机控制系统，本课题不但对这类相关系统的发展过程和研究现状进行了详细的调研，更将这种系统所存在的普遍优点和缺点进行了归纳总结。
目前市面上大多数智能声控LED灯系统都是以单片机等高性能微处理器作为主控核心并将外部的输入信号通过高精度传感器模块采集进来，随后通过高性能运算模块进行高速的运算处理，实现控制结果的输出，大多数相关系统都是以单片机或者PLC以及LCD1602液晶显示屏、光强检测器、HX1838红外一体接收头、振动传感器和声音传感器，本课题将以STC89C51单片机来作为主控。
查阅了近几年市面上多数智能声控LED灯系统产品的资料，将每种产品的优点和缺点都进行归纳总结，可以发现这类系统的优点主要表现为内部采用了单片机等微处理器芯片作为了主控，产品研发人员可以将各项功能通过C语言等程序语言代码进行转换，在要进行优化设计时只需要通过程序编译器将程序代码进行改动，随后进行烧录即可完成系统的更新优化，因此相比于传统类型的模拟电路来说，产品的更新换代更具有优势。而这些系统所表现出的典型缺点主要是程序代码中存在着各种类型的bug，这些bug的有些较为明显，有些非常隐蔽，程序开发人员有时很难察觉到这些bug带来的隐患，所以这类数字化智能声控LED灯系统的研发对于设计人员的程序设计水平具有较高要求。对智能声控LED灯系统从最开始的简易型到如今的智能型的整个发展历程进行整理后可以看出，智能声控LED灯系统内部需要结合多种科学技术和学科，首先对于其内部的主控核心来说，目前中高端的智能声控LED灯系统要想实现更为智能的功能，必须在电路内部植入32位的以ARM等内核作为CPU的微处理器芯片，只有这类内核才能够完成高速的数据处理，与此同时具有高速数字处理能力的DSP内核也必须实现嵌入；而要实现这类高性能芯片的嵌入化效果，就得使得芯片的体积非常小，不会明显增大系统整体的外形体积，所以这就要借助电路集成技术的发展；而要实现对系统外部多种类型的信号进行准确采集，就必须通过高性能的传感器模块来实现，通过这些高速高精度的传感器组将环境中的信号采集转换后送入微处理器芯片进行处理，这就要借助传感器研发技术，所以绝对有理由这么说，智能声控LED灯系统的发展与多门科学技术的发展是同步的，更为准确的说，这些学科的发展带动了智能声控LED灯系统的发展。
智能声控LED灯的国内外发展现状
通过对一份资料的调研可以总结出，近年来国内许多研究所或者企业都开始了对于智能声控LED灯系统的研究，经过了这几年的研究推出了一些中高端性能的智能声控LED灯系统，与此同时他们也正在对国外的先进传感器研发技术进行学习和掌握，期盼有朝一日能够自主设计出高端电路模块，将其植入到智能声控LED灯系统中。智能声控LED灯系统在最近几年时间内在性能方面取得了巨大的提升，另外在成本方面，通过对目前市面上中高低端三种不同级别的智能声控LED灯系统进行调查后发现，业内整体的成本水平正在呈现不断下降的趋势，但是性能却在不断提升。
本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的智能声控LED灯系统将要实现如下功能指标：
1、显示功能：能够实现非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现快速的显示内容更新速度；
2、测光功能：能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现对光敏传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境光线强弱；
3、红外遥控功能：设计HX1838红外一体接收头驱动电路，并且选用合适的红外遥控产品，实现与HX1838的搭配，并且在C语言程序内部能够稳定的对红外遥控指令进行解读；
4、震动传感功能:能够实现对振动传感器电路的设计，通过STC89C51单片机与振动传感器之间的总线连接实现高准确度的振动信号检测；
5、声控传感功能：能够实现对智能声控LED灯系统周围是否产生声音进行持续监测，在声音传感器的监控下能够在捕捉到声音后立即引起单片机显示功能：
方案设计及元器件选择
智能声控LED灯的方案设计
整个系统将以STC89C51单片机作为主控微处理器，通过它的GPIO管脚实现对片外的LCD1602液晶屏电路、光线检测电路、红外一体接收头电路、振动检测电路和声音检测电路的驱动控制，结构框图中的STC89C51单片机芯片、晶振电路以及复位电路三个部分将组成单片机最小系统电路。
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