51单片机的声光控开关设计
一、引言 3
Abstract
Along with the automation level of the continuous improvement, the user of the household electrical appliances automation requirements are also getting higher and higher. Therefore, the automatic control to a street lamp is also very necessary. Road lamp and the voice is the main way of automatic control. This control is the main function according to the light intensity and the size of the sound to control and eliminate bright lights. For example, in the daytime light intensity is high, there is no need to light lamps; and in the evening, we usually need the lights are on. At the same time, considering the whole night lights are bright state will waste more electricity, but also can greatly reduce the life of lamps. So this is the time to add voice part, when *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
people need a street lamp bright only when a sound, lights will automatically light up, a time will automatically extinguished. So that not only meet the needs of users and saving power.
Key words: optical control circuit control circuit of photosensitive resistance electret microphone process control
一、引言
声控已经成为我们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时自动亮，广泛用于楼道、走廊、地下停车场等公共场所。也是一种逐渐成型的电子产品，但市面上所售声控开关一般较贵且多为小规模集成电路构成，其性能单一，工作起来不够理想。因此，声控开关设计的性能，使其具有更强的功能，使用可靠方便已成为声控开关设计发展的一个方向。随着集成技术和计算机技术的发展，单片机作为其一个分支亦于20世纪80年代以来获得了飞速发展，各种新品不断涌现，使单片机的应用更加深入，灵活性也大大增强。
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，由于其具有集成度高、体积小、功耗高、性价比高、功能强、应用灵活、可靠性高等优点，所以在工业控制、机电一体化、通信终端、智能仪表、家用电器等诸多领域中都起着十分重要的作用，而且应用越来越广泛，发展也很快，已成为现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术。学习单片机可以加深对微型计算机工作原理的理解，更加清楚计算机的脉络。同时，21世纪是一个信息技术快速发展的时代，人们的教育方式都在不断的利用越来越新的技术，从而声控开关设计在声控照明领域便也成了一种应用广泛的电子设备。
本课题利用AT89C51单片机及外围接口实现的声音控制系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行声音辨别。
二、课程设计的思路和设计说明
（一）、题目要求
题目名称：基于单片机声控开关设计
题目要求：(1)具有与PC串口通信的功能；
(2)具有数码光显示或者LED指示灯显示状态；
(3)绘制原理图、PCB；
(4)完成单片机的所有代码编写；
(5)设计PC机简易显示界面。
（二）、设计思路及说明
随着自动化水平的不断提高，用户对家用电器的自动化要求也越来越高。路灯的自动控制也很有必要。路灯光控与声控是路灯自动控制的主要方式，这种控制的主要功能是根据光照强度和声音的大小来共同控制路灯的亮和灭。例如，白天光照强度大的时候，路灯就没有必要再亮；而在晚上时，我没通常需要灯是亮着的。同时，考虑到整个晚上路灯都在亮的状态势必会浪费更多的电，而且也会大大地减少路灯的寿命，所以此时就要加上声控部分了，当人们需要路灯亮的时候只需要发出点声音，路灯就会自动亮起来，过一定的时间就会自动灭了。这样既满足用户需求又节省电源。
声控开关原理介绍如下，使用驻极体话筒和光敏电阻分别来检测声音信号和光信号，将接受的信号经过运放的处理之后再与给定的电源大小进行比较，产生一个数字信号，再将这个数字信号发送给51单片机，经过判断是否是高或低电平来决定的亮与不亮，灯的亮与不亮用LED来显示。感应部分分为两个模块，也就是两种方式提供脉冲信号，一个是光控系统，另外是声控系统，这两个功能通过单片机控制，使其达到如下功能，在有光照强度强时，声控不起起作用，光控功能处于关闭状态，在黑暗状态时，两中控制方式同时起作用，此时光控模块提供脉冲使电灯处于点亮状态，然后通过单片机设定定时器，在没有声音信号到来之前，设置灯灭，当有声音信号到来时打开路灯，设置一定时间后关闭路灯。接下来的一段黑暗状态就是只有声控模块提供即时脉冲，期间也有定时器控制电灯点亮状态。
三、设计过程中方案的比较、论证
本次课程设计共有两种设计方案：即软件设计和硬件设计。综合两种设计方法，软件设计为硬件电路的搭建提供了理论依据，硬件设计更好的证明了软件仿真的正确性和可行性。具体说明如下：
（一）、软件设计方法
1、设计电路原理图思路
根据整个系统的要求以及要实现的功能，选择合适的电器元件，在Proteus软件绘制出路灯控制系统的原理图。整个控制系统的原理图思路如图1所示：
图1 51单片机原理思路图
2、按照已经设计好的电路原理图对整个系统进行编程
编程时使用的是Kiel软件。具体程序见附页。
0xA2：单片机从PC机接收一段控制数据；
0xA3：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0xA1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0xA2时，单片机等待从PC机接收一段控制数据，当PC机接收到0xA3时，就表明单片机操作已经成功。
Abstract
Along with the automation level of the continuous improvement, the user of the household electrical appliances automation requirements are also getting higher and higher. Therefore, the automatic control to a street lamp is also very necessary. Road lamp and the voice is the main way of automatic control. This control is the main function according to the light intensity and the size of the sound to control and eliminate bright lights. For example, in the daytime light intensity is high, there is no need to light lamps; and in the evening, we usually need the lights are on. At the same time, considering the whole night lights are bright state will waste more electricity, but also can greatly reduce the life of lamps. So this is the time to add voice part, when *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
people need a street lamp bright only when a sound, lights will automatically light up, a time will automatically extinguished. So that not only meet the needs of users and saving power.
Key words: optical control circuit control circuit of photosensitive resistance electret microphone process control
一、引言
声控已经成为我们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时自动亮，广泛用于楼道、走廊、地下停车场等公共场所。也是一种逐渐成型的电子产品，但市面上所售声控开关一般较贵且多为小规模集成电路构成，其性能单一，工作起来不够理想。因此，声控开关设计的性能，使其具有更强的功能，使用可靠方便已成为声控开关设计发展的一个方向。随着集成技术和计算机技术的发展，单片机作为其一个分支亦于20世纪80年代以来获得了飞速发展，各种新品不断涌现，使单片机的应用更加深入，灵活性也大大增强。
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，由于其具有集成度高、体积小、功耗高、性价比高、功能强、应用灵活、可靠性高等优点，所以在工业控制、机电一体化、通信终端、智能仪表、家用电器等诸多领域中都起着十分重要的作用，而且应用越来越广泛，发展也很快，已成为现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术。学习单片机可以加深对微型计算机工作原理的理解，更加清楚计算机的脉络。同时，21世纪是一个信息技术快速发展的时代，人们的教育方式都在不断的利用越来越新的技术，从而声控开关设计在声控照明领域便也成了一种应用广泛的电子设备。
本课题利用AT89C51单片机及外围接口实现的声音控制系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行声音辨别。
二、课程设计的思路和设计说明
（一）、题目要求
题目名称：基于单片机声控开关设计
题目要求：(1)具有与PC串口通信的功能；
(2)具有数码光显示或者LED指示灯显示状态；
(3)绘制原理图、PCB；
(4)完成单片机的所有代码编写；
(5)设计PC机简易显示界面。
（二）、设计思路及说明
随着自动化水平的不断提高，用户对家用电器的自动化要求也越来越高。路灯的自动控制也很有必要。路灯光控与声控是路灯自动控制的主要方式，这种控制的主要功能是根据光照强度和声音的大小来共同控制路灯的亮和灭。例如，白天光照强度大的时候，路灯就没有必要再亮；而在晚上时，我没通常需要灯是亮着的。同时，考虑到整个晚上路灯都在亮的状态势必会浪费更多的电，而且也会大大地减少路灯的寿命，所以此时就要加上声控部分了，当人们需要路灯亮的时候只需要发出点声音，路灯就会自动亮起来，过一定的时间就会自动灭了。这样既满足用户需求又节省电源。
声控开关原理介绍如下，使用驻极体话筒和光敏电阻分别来检测声音信号和光信号，将接受的信号经过运放的处理之后再与给定的电源大小进行比较，产生一个数字信号，再将这个数字信号发送给51单片机，经过判断是否是高或低电平来决定的亮与不亮，灯的亮与不亮用LED来显示。感应部分分为两个模块，也就是两种方式提供脉冲信号，一个是光控系统，另外是声控系统，这两个功能通过单片机控制，使其达到如下功能，在有光照强度强时，声控不起起作用，光控功能处于关闭状态，在黑暗状态时，两中控制方式同时起作用，此时光控模块提供脉冲使电灯处于点亮状态，然后通过单片机设定定时器，在没有声音信号到来之前，设置灯灭，当有声音信号到来时打开路灯，设置一定时间后关闭路灯。接下来的一段黑暗状态就是只有声控模块提供即时脉冲，期间也有定时器控制电灯点亮状态。
三、设计过程中方案的比较、论证
本次课程设计共有两种设计方案：即软件设计和硬件设计。综合两种设计方法，软件设计为硬件电路的搭建提供了理论依据，硬件设计更好的证明了软件仿真的正确性和可行性。具体说明如下：
（一）、软件设计方法
1、设计电路原理图思路
根据整个系统的要求以及要实现的功能，选择合适的电器元件，在Proteus软件绘制出路灯控制系统的原理图。整个控制系统的原理图思路如图1所示：
图1 51单片机原理思路图
2、按照已经设计好的电路原理图对整个系统进行编程
编程时使用的是Kiel软件。具体程序见附页。
0xA2：单片机从PC机接收一段控制数据；
0xA3：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0xA1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0xA2时，单片机等待从PC机接收一段控制数据，当PC机接收到0xA3时，就表明单片机操作已经成功。
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