《基于单片机的声光双控开关的设计(protues仿真)(共15页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的声光双控开关的设计(protues仿真)(共15页).doc（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上本科学生毕业论文（设计）题 目 基于单片机的声光双控开关设计 系 别 物理与电子科学系 专 业 电气工程及其自动化 学生姓名 武春东 指导教师 陈新河 职称 讲师 论文字数 5788 完成日期: 2011年5月27日基于单片机的声光双控开关的设计武春东（巢湖学院 物理与电子科学系，安徽巢湖 ）摘要:该设计主要介绍的是关于声光控的电路设计。声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭，即这时也是人走过了的时候。在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现，当人走过是只需用手轻排一下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。这样就给路人提供了相应的方便，
2、同时，也达到了节电和节能的目的；延长灯的寿命。在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。在本设计中介绍了声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，灯泡都不会发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过数十秒后又自动熄灭，节能节电。关键词：自动控制；节能；光电开关；声控电路；光控电路；Based on SCM acousto-optic dual control switch designWu Chundong（The D
3、epartment of Physics and electronics Chaohu College, ChaoHu ）Abstrac：This design is mainly introduced in the circuit design steerable about sound. Acoustic light-activated is realized by photoconductive resistance, when the backlight photoconductive resistance when light will slowly extinguished, na
4、mely then also is a person walked. In some circuit this principle could be realized by the vibration of the voice, when people walk is to simply with handle gently row about lamp will automatically light, people left and put out. Thus to passers-by with a corresponding convenience, at the same time,
5、 also achieved power saving and energy-saving purpose; Prolong lamp life. In actual life saving energy saving, can realize more auto main schools, offices, factories and enterprises and other units public and residential public corridor, ever-burning lamps phenomena are very common, this creates a t
6、remendous waste of energy. In addition, due to frequent switch or man-made factors, wall switch, increasing the damage rate high maintenance, waste money. Meanwhile, in order to improve our analog electronic technology and digital electronic technology understanding and consolidated, I spent a month
7、s time for graduation design, and I design topic is the design of acousto-optic control floodlight, I designed a circuit novel, safety section, simple structure, convenient installation, service life long acousto-optic double accused of incandescent lamp energy-saving lighting. In this design is int
8、roduced in the variety of acoustic light-activated street lamp controller, the scope of the composition, properties and its working principle, the circuit principle diagram and given device parameters selection, power saving effect is apparent, also greatly reduced maintenance, saving money, use eff
9、ect is good. Daytime light job, whether out passers-by voice, lamp will not light. when light comes, circuit pick-up as long as detect have broken hair ring, will automatically bright lighting, several seconds later , and effective energy saving.Keywords: Automatic control； energy-saving； Photoelect
10、ric switch； Sonic circuits； Optical circuit 目 录专心-专注-专业一 综述 整个电路由电源电路，放大电路，处理电路（声控电路、光控电路）及延时电路等部分组成。电源由太阳能电池供电，光敏控电路对外界光亮程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号。从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。必要时可加一个手动开关，以增强电路的实用性。 1.1课题背景随着人们对生活环境的要求越来越高，照明灯的需求也在不断地发展，人类有意识地采用各种方法改进它。
11、照明，不仅改变了人们”日出而作，日落而息的生活方式，也充斥丰富了我们的精神世界。是的，也许你不禁要问：”为什么一个小小的照明灯有如此神奇的功效。“我想这要归功它的结构及发明原理啊！这当中到底包含了多少值得我们去探索，发现的奥秘呢？带着这个问题，我们共同选择了这个课题，一起从课题研究中找到答案1.2课题研究的目的和意义研究目的：通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我们也希望这次的研究能让同学进一步地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以内。从小的突破点入手
12、，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高,为现代教育科学尽一份力量！研究意义：用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。 降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟
13、后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。 节能荧光灯VS白炽灯，胜券在握已无悬念，但楼道照明却限制了荧光灯的使用，因为楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。1.3国内外概况由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。照明器材行业属一般性竞争行业，是我国轻工业对外开放较早的行业之一。WTO后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域，使得国内竞争国际化。努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发，加快
14、绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点。我国照明器材行业将面临着前所未有的机遇和挑战，而由此带来的巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，二是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。 展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势，以下强力因素都预示着我国照明市场仍有很大的潜力可挖。基础设施建设方面：机场、铁路、港口、城市轨道交通等讯速发展，每一项工程均需要照明。城市亮化工程方面：城市广场、绿地
15、、道路、建筑物泛光照明，已从大城市发展到中小城市。根据国内外市场需求预测，我国照明电器行业的高速增长期还将继续，对未来的预测如何更加科学化是我们面临的问题。进一步提高照明产品的质量和档次进一步提高照明产品的质量和档次，这既是当前摆在我们面前的课题，同时也是全行业共同努力的长期目标。二 总体电路设计2.1设计原理声源产生的声音信号，经声电转换器后转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成一次状态改变的控制信号，该信号经延时处理电路达到设计要求时间与设计要求功能，经执行机构直接控制负载动作。图1设计方框图2.2电源设计电源电路的种类繁多，如变压器
16、降压；桥式整流全波整流；稳压二极管；三端稳压器稳压等。具体采用什么电路合适，则根据主体电路及执行机构不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。电源的设计结构如图2图2电源设计结构图降压稳流部分由R1C1、全桥QD和滤波电容C2组成，DW稳压后得到+9V的电压，为电灯控制电路提供了工作电压。电路图如图2-3图3声光双控电源电路2.3信号放大整形电路设计放大电路实现方法很多，除分立器件实现之外，还可采用运放，也可采用门电路等来实现。考虑到Proteus没有拾音器，故本设计电路采用开关代替。本系统放大整形电路设计结构图如下：图4信号放大整形电路图2.4延时处理电路单稳态电路的设计555和R9、C8、V
17、T4、VT5等组成光控单稳态电路。所谓光控就是利用光敏三极管对不同光照呈现的阻抗不同，对时基电路555的四脚进行高低电平的控制，或处于等待触发状态，或处于强制复位状态。白天光照VT5呈低阻，VT2正偏置而饱和倒通。其集电极电位，即555的4脚被钳制在0.3V左右，从而是555处于强制复位状态，此时不管2脚有多大的触发电平，555均不会翻转置位。可控硅不会触发倒通，电灯无电不亮。夜晚光暗，此时VT5呈高阻而截止，VT4无偏置电流，呈截止状态。555的4脚呈高位，使555触发器处于单稳态触发状态，此时如果有声响，经拾音，放大，倍压整流后，正极性信号使VT3饱和倒通，下跳变信号加之555的二脚使55
18、5翻转置位。3脚由原来的低电平变为高电平（约+8.5V），经R3限流后触发双向可控硅SCR并倒通，电灯H得电点亮。电灯点亮的时间即单稳态电路触发后高电平持续的时间（稳态时间），他取决于单稳态电路的时间常数，其大小为， Td=1.1（R9）（C8）图2-5所示电路的单稳态时间为120s，即电灯点亮后2分钟熄灭。电路图如下图5延时处理电路单稳态电路图2.5整体原理工作电路图6总电路设计原理图电路图简述 ：本电路主要由555集成电路和声控专用集成电路BHSK-1组成的一声光自动控制白炽灯开关。白天或夜晚光线较亮时，光敏电阻阻值减少，VT4饱和导通，光控部分将开关自动关断，V1虽然设计在放大状态，但由
19、于集电压受V4的钳位很低，故V1不能工作，V2处于饱和状态，V3也处于饱和状态，SCR的G极与K极之间的触发电压很少，SCR不能导通灯不亮，声控部分不起作用。当光线较暗时光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。此时V4截止，V1极电压升高，当声控部分拾取声音后经V1放大后，声音信号的峰值有可能使V2，V3,V4都进入截止区，电路是否接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，555定时器开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。所需原件器材如下：表1元件器件表元器件名称数量备注555定时器1全桥电路QD1HTD35A-11C110.
20、47ufC21220ufC3147ufC414.7ufC5110ufC6110ufC710.68ufC81100ufC910.01ufNPN5光敏三极管VT51二极管3电阻11R1（560K），R2（200），R3（300），R4（430K），R5（4.3K），R6（2.7K），R8（5.6K），R9（1.1M），R10（22K），R11（20K）三 Proteus仿真3.1 Proteus相关介绍Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件,它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具
21、。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。完善的电路仿真功能，独特的单片机协同仿真功能（VSM）实用的PCB设计平台，Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。Proteus可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终
22、端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。3.2仿真电路图当夜晚时，回路接通，收到声音信号，电灯亮，仿真为图7夜晚收到声音信号仿真图当夜晚时候，没有
23、外界声源，回路不通，电灯不亮，仿真为：图8夜晚没有声源信号仿真图白天时，在有外界声源的情况下，回路不通，电灯不亮，仿真为：图9白天有声源信号仿真图白天时，在没有外界声源的情况下，回路也不通，电灯不亮，仿真为图10白天有没有声源信号仿真图3.3仿真数据当夜晚时，回路接通，收到声音信号，电灯亮，测试电灯电压为3.290V，电灯处原电压的波形如下图图11夜晚有声源信号电灯电压波形图当夜晚时候，没有外界声源，回路不通，电灯不亮，电灯电压为118.2uV, 电灯处原电压的波形如下图图12夜晚没有声源信号电灯电压波形白天时，在有外界声源的情况下，回路不通，路灯不亮，电灯电压为-2.461uV,电灯处电压波
24、形如下图图13白天有声源电灯电压波形白天时，在没有外界声源的情况下，回路也不通，路灯不亮，电灯处电压为-117uV，电灯处电压波形如下图图14白天无声源电灯电压波形四 收获和体会在这两周的电子技术设计中，我们做的设计课题是“声光控制开关”。这是一种声音和光照双控照明灯，它可以用于楼梯、过道、库房的场合。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。在电源设计中要根据其主体电路及执行机构不同，要求可靠，价廉，有效益。由于此开关在光线较暗时是否接通取决于声音的强弱，因此为加强其工作效应，设计了
25、信号放大整形电路，微弱的信号经过此电路加工也能使开关工作。本次的声光控制开关的设计实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对数字电路设计、和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。学习了的理论知识和实践操作，我们不仅仅得到的是课本上的东西，更重要的是我们通过自己的独立动手，老师和同学的耐心指导下，让我们学会了分析电路、设计电路的步骤以及计算机辅助作图等。在此设计中利用到了三极管的放大 、光敏效应，特别是让我们温习了555触发器的知识与应用， 进一步空固和掌握前面所学的基础知识，加深对了对模拟电路.数字电路.理解，对元气件的使用更加深刻。设计一开始不知如何下手，经过广泛查阅资料方 我们
26、无论是生活还是学习都离不开外界的力量，当然也要有自己的努力，老师说：“做得好不好是另外一回事，但是要自己动手去做，认真思考。”我们自知这次的设计有很多的不足，做得比较辛苦效果却不是很好，很多东西平时学得也不透彻，我觉得做一次课程设计从每一个细节都在锻炼着我们。我希望我们都能从中收获良多，能把知识真正变成自己的东西。参考文献：1、康华光.电子技术基础数字部分（第四版）M. 北京:高等教育出版社出版，20062、彭介华.电子技术课程设计指导M.北京:高等教育出版社.20063、杨旭东，刘行景，杨兴瑶；实用电子电路精选.M.化学工业出版社.20074、华成英；电子技术M. 北京:中央广播电视大学出版社.20065、童诗白；模拟电子技术基础清华大学电子学教研组编，第三版M. 北京:高等教育出版社，20043 胡伟、季晓衡.单片机C程序设计及应用实例（第一版）M. 人民邮电出版社 . 2003年7月4 金炯泰.如何使用KEIL8051C编程器（第一版）M.北京: 北京航空航天大学出版社 .2002年12月 5 张毅刚、彭喜元.单片机原理与应用设计（第一版）M.哈尔滨工业大学出版社 .2008年7月6 潘永雄.新编单片机原理与应用M .西安：西安电子科技大学出版社.2003;7 何立民.单片机应用技术选编M .北京：北京航空大学出版社.1998;