基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)

單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評(píng)語：考勤10分守紀(jì)10分過程30分設(shè)計(jì)報(bào)告30分答辯20分總成績（100分）專業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院年月日基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)1.設(shè)計(jì)說明1.1設(shè)計(jì)目的對(duì)一些照明時(shí)間較長、照明設(shè)備較多的場所（如學(xué)校教室、商場等），其照明系統(tǒng)的使用浪費(fèi)現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。因此，有必要在保證照明質(zhì)量的前提下，實(shí)施照明節(jié)能措施。這不僅可以節(jié)約能源，而且會(huì)產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)在現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在公共場所照明控制手段也將逐步更新。本次將針對(duì)生活中這種照明中電能浪費(fèi)的現(xiàn)象設(shè)計(jì)一套使用單片機(jī)控制的智能照明系統(tǒng)。2設(shè)計(jì)任務(wù)本次將以AT89c51單片機(jī)為核心，通過聲控電路和光控電路來控制繼電器的落下和吸起，間接控制燈的亮暗。本系統(tǒng)采用AT89c51單片機(jī)為照明電路控制中心，系統(tǒng)主要包括AT89c51單片機(jī)，聲控電路，光控電路，繼電器驅(qū)動(dòng)電路。.3設(shè)計(jì)意義用聲光控制開關(guān)代替一般的開關(guān)，只有在光線弱，并且有聲音時(shí)才能使繼電器導(dǎo)通，使得led燈導(dǎo)通，否則將延遲一段時(shí)間繼電器自動(dòng)斷開，而白天開關(guān)總是斷開的。因此節(jié)電效率很高。.照明系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)核心AT89c51單片機(jī)，輸入為聲控電路和光控電路。輸出為繼電器驅(qū)動(dòng)電路。聲控電路通過話駐極體話筒將聲音轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)電容耦合到三極管的基極，通過三極管放大，在經(jīng)過LM393的運(yùn)放來控制電平的高低然后輸送到單片機(jī)；光控電路通過光照改變光敏電阻的阻值大小，在經(jīng)過LM393的運(yùn)放來控制電平的高低，再輸送到單片機(jī)；單片機(jī)根據(jù)聲控電路、光控電路輸入的信號(hào)來控制繼電器的斷開或者閉合，同時(shí)單片機(jī)也控制繼電器的延遲時(shí)間。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的輸出的電流比較小，不能夠驅(qū)動(dòng)繼電器的閉合斷開，繼電器驅(qū)動(dòng)由三極管組成給單片機(jī)的輸出電流進(jìn)行補(bǔ)償，來驅(qū)動(dòng)繼電器的閉合。2系統(tǒng)組成原理晶振電路和復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)工作必不可少的。晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)各單元值得初始化。除此之外還需要電源電路把220V交流變成單片機(jī)及各功能電路的元件所需的電壓。駐極體話筒屬于電容式話筒的一種，聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜。當(dāng)聲波輸入時(shí)，駐極體膜片隨聲波的強(qiáng)弱而振動(dòng)，使電容極板間的距離發(fā)生變化,引起電容量c發(fā)生變化，因?yàn)轳v極體兩側(cè)的電荷來變，因此電容兩端的電壓發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)了聲電轉(zhuǎn)換。由于振動(dòng)引起的輸出電壓的變化量較小，所以要在電容的后面加一個(gè)三極管進(jìn)行放大，提高話筒的靈敏度。光敏電阻是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。常用的光敏電阻硫化鎘光敏電阻，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑喑條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)1~1OM歐，在強(qiáng)光條件下,它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。3系統(tǒng)組成框圖圖1系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)框圖如圖1所示，系統(tǒng)主要由五大模塊組成，即晶振電路、復(fù)位電路、聲控電路、光控電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路。3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)芯片

本系統(tǒng)采用AT89C51芯片Pl口：是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，作為本系統(tǒng)的輸入口。P3口：是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，同時(shí)具有第二功能，作為本系統(tǒng)的另一輸出口。RET：復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RET引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將單片機(jī)復(fù)位。連接復(fù)位電路。EA/VPP：外部訪問允許/內(nèi)部編程電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸出端。XTALKXTAL2連接晶振電路。U1 VCCP1.0Pl1P1.2P13P14P15P!6P1.7RST(RXD)P30(TXD)P31(INT0)P3.2(INTl)P33(T0)P3.4(TDP35(WR)P3.6(RD)P3.7CO1234567PGN7654321Ovcpo,po,po,po,po,po,po,pobRCXYK^a^pzajp2?:.片心-J2CO1234567PGN7654321Ovcpo,po,po,po,po,po,po,pobRCXYK^a^pzajp2?:.片心-J2圖本設(shè)計(jì)使用的是5V電源的電路如圖3所示3晶振電時(shí)鐘振蕩器：AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反

饋元件的片外石英晶體或陶在諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路如圖:CIOIIXIl-l§—>xtaliXTAL2C11XTAL2圖4時(shí)鐘振蕩器外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）及電容CIO、C11接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容CIO、C11接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容CIO、C11雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。4光控電路光控電路由光敏電阻，滑動(dòng)變阻器，指示燈、電阻及運(yùn)算放大器LM393組成,如下圖4所示：圖5圖5光控電路當(dāng)光敏電阻受光照時(shí)，電阻減小，運(yùn)放同向輸入端為低電平；當(dāng)光照較弱時(shí),電阻增加，運(yùn)放同向輸入端為高電平。然后由運(yùn)放輸出端將信號(hào)傳給單片機(jī)的I/O口。5聲控電路聲控電路由麥克風(fēng)，電阻、電容及NPN三極管組成，如下圖5所示：

麥克風(fēng)通過聲音的強(qiáng)弱改變電容的大小將聲音轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)。然后,微弱的電壓信號(hào)經(jīng)過NPN三極管放大電壓，然后傳給單片機(jī)的I/O口。6繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路由繼電器，指示燈、電阻、電容及PNP三極管組成。繼電器由相應(yīng)的PNP型號(hào)的三極管來驅(qū)動(dòng)，三極管為使繼電器工作，故接在繼電器的控制端。由于單片機(jī)輸出的是低電平信號(hào)有效，故選用PNP型三極管，當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時(shí)三極管導(dǎo)通，電流流入繼電器，使繼電器工作。GND圖7繼電器驅(qū)動(dòng)電路7系統(tǒng)硬件連接圖見附錄系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)原理軟件是該照明電路控制系統(tǒng)按要求工作的重要組成部分，故程序的正確度直接決定功能的可實(shí)現(xiàn)性。這里用keil編寫C程序，運(yùn)行后生成hex文件，將hex文件拷入仿真單片機(jī)中，使單片機(jī)工作。.2軟件總體設(shè)計(jì)框架本設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)部分，一部分是聲光信號(hào)的采集輸入部分，另外一部分是繼電器的驅(qū)動(dòng)的輸出部分4.3程序設(shè)計(jì)流程圖主函數(shù)流程圖延遲函數(shù)流程圖繼電器的驅(qū)動(dòng)的輸出部分4.3程序設(shè)計(jì)流程圖主函數(shù)流程圖延遲函數(shù)流程圖miao>=10miao=0miao>=10miao=0工作函數(shù)流程圖4.4源程序見附錄.總結(jié)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)利用聲光控制燈亮滅，通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的延時(shí)。本文從原理出發(fā)，介紹了本系統(tǒng)各個(gè)單元模塊的電路原理和實(shí)現(xiàn)的功能，通過聲音的采集、放大并經(jīng)過遲滯比較強(qiáng)傳送到單片機(jī)；利用光敏電阻的隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而阻值變小的特性，并結(jié)合三極管和電流放大輸送到單片機(jī)來達(dá)到光控的目的。通過對(duì)課題的研究與操作，不僅實(shí)現(xiàn)了課題任務(wù)要求，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，更重要的是在完成設(shè)計(jì)時(shí)，我們充分利用了pioteus軟件和keil軟件，使我們對(duì)這兩款軟件有了初步的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)，也使我們大體了解了模擬電路的設(shè)計(jì)流程，這將會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)大有幫助。參考文獻(xiàn)[1]王思明，張金敏，張鑫等.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,20125[2]吳國義，周群，耿玉容.基于AT89S51單片機(jī)節(jié)能燈的設(shè)計(jì).佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009,27（3）：46-49[3]朱清慧，張鳳蕊，崔天嵩等.Proteus教程一一電子線路設(shè)計(jì)仿真[M].北京:清華大學(xué)出版社,20016[4]譚浩強(qiáng)著.C程序設(shè)計(jì)（第四版）.北京：清華大學(xué)出版社，2010[5]廖惜春.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版社，2008：10-180[6]盧敏，宮志中.聲光控節(jié)能自動(dòng)開關(guān)實(shí)習(xí)教學(xué)方法探討.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007.附錄附錄系統(tǒng)硬件連接圖工生宏隹您&專寺聿妻袁VCPO加加加NPO工生宏隹您&專寺聿妻袁VCPO加加加NPO加加一漏-要bp'p'H附錄源程序#include<reg52.h> //調(diào)用單片機(jī)頭文件#defineuintunsignedint〃無符號(hào)整型宏定義變量范圍0?65535sbitGM=P1AO;〃光敏sbitshengyin=P1A4;〃聲音sbitrelay-P3A4;〃繼電器控制燈voiddelay(uintx)〃延時(shí)函數(shù)(uintij;for(i=0;i<x;i++)for(j=0;j<120;j++);}voidwork。//工作函數(shù)(staticuintvaluejniao;if(GM=0)〃光敏(晚上)delay(l);//延時(shí)20msif(GM==0)〃確定是晚上{ if(shengyin=O)〃有聲音relay=O;〃繼電器吸合miao=0;value=0;)))if(relay=0) 〃繼電器吸合計(jì)時(shí)10秒