基于单片机的声光控智能开关设计说明.doc

毕业论文（设计）材料题 目：基于单片机的声光控智能开关设计学生： zz学生学号： 0808020135 系 别： 电气信息工程学院专 业： 自动化 届 别： 2012届 指导教师： xx 填写说明1、本材料包括师学院本科毕业论文（设计）任务书、开题报告以与毕业论文（设计）评审表三部分容。2、本材料填写顺序依次为：（1）指导教师下达毕业论文（设计）任务书；（2）学生根据毕业论文（设计）任务书的要求，在文献查阅的基础上撰写开题报告，送交指导教师审阅并签字认可；（3）毕业论文（设计）工作后期，学生填写毕业论文（设计）主要容，连同毕业论文（设计）全文一并送交指导教师审阅，指导教师根据学生实际完成的论文（设计）质量进行评价；（4）指导教师将此表连同学生毕业论文（设计）全文一并送交评阅教师评阅。3、指导教师、评阅教师对学生毕业论文（设计）的成绩评定均采用百分制。4、毕业论文（设计）答辩记录不包括在此表中。一、毕业论文（设计）任务书要求完成的主要任务与达到的目标论文（设计）的主要任务：本课题要求设计基于单片机声光控智能，单片机的基本设计一般包括总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试四项容。针对本设计，主要任务和目标为：1. 阅读大量的参考文献，同时做读书笔记。2. 给出单片机声光控智能开关系统的总体设计方案和系统框图。3. 设计单片机声光控智能开关系统的硬件电路，对系统各模块进行详细说明。4. 根据硬件设计电路完成系统软件设计。5. 完成论文的主体部分之后，利用protel绘制原理，利用Proteus进行仿真。论文（设计）达到的目标：1、 通过本设计注重培养查阅资料的能力，搜集、整理与论文相关的文献资料。2、 学会检索与查阅文献的方法与论文书写的格式要求。3、 论文写作观点明确，方案正确，技术措施合理可行，论据充分，论述清楚，逻辑性强，综合分析能力强，图文配合恰当。工作进度要求12011/11/01-2011/11/18：毕业论文选题，审题；22011/11/19-2011/12/15：查阅并整理资料，完成开题报告初稿；32011/12/15-2011/12/31：修改开题报告，定稿后按统一表格打印并上交；42012/01/01-2012/04/15：根据自己掌握的知识完成论文初稿，并按师学院毕业论文格式进行排版；52012/04/16-2012/05/16：学生在教师指导下修改、完善毕业论文（设计），并将定稿后的论文（设计）按统一格式打印；62012/05/17-2012/05/27：完成论文答辩；指导教师签名： 年 月 日二、毕业论文（设计）开题报告课题研究目的随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。声光控电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的亮；广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。因此，得到了广泛的应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。该电路由电源电路、声控电路、光控电路和延时控制开关电路等组成，它不仅广泛适用于楼梯间、过道库房等场合，而且节能省电，使用方便。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，与锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我也希望通过这次的研究进一步地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高！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。声光控延时照明电路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，因此声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。课题研究计划 1、设计要求1、 设计一个光控电路（光敏电阻）；2、一个声控电路（用声控元件将声响信号转化为相应的电信号）；3、设计控制电路（单片机控制）。4、电源电路2、整体方案的设计: 根据设计要求，提出总体设计方案并画总体程图如如图1-1所示： 图1-1白天，光照较强；光敏电阻阻值较小与电阻比较分压较小记为V1，并与比较器的负输入端相接；另一条支路与比较器正输入端相接，此端口的输入电压为滑动变阻器的分压，相对与负端的输入电压较大记为V2；通过比较器比较，从其输入端输出高电平为V2。当有声音信号时，声控模块输出高电平记为V3否则为V4；只有V2、V3同时送入单片机，经过识别，单片机输出约为一分钟的驱动高电平记为V5，从而使电源电路接通，灯亮，约一分钟后，V5消失，电源电路断开，等熄灭。，夜晚，送人单片机的信号不为V2，V3，无继电器驱动电压，灯不亮。3、系统硬件的基本组成部分：电路由四部分组成，即电源电路、声控电路、光控电路和延时控电路组成。1) 主要单元电路设计：l 电源电路由照明灯、，继电器，整流二极管、电阻器、稳压二极管和滤波电容器组成。l 声控电路由压电瓷片、非门集成电路部、电阻器和电容器组成。l 光控电路由光敏二极管部的和电阻器等组成。l 控制电路主要有STC89C51单片机最小系统组成。2) 元器件的选择与检测方法：二极管采用普通的整流二极管1n40011n4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定围选用。在测试时先把指针表满偏同时将指针表打到1K档，其次：用表笔对电容进行放电，在用表进行测试，用红笔接负极，黑笔接正极；最后：看指针的偏转，且还要指针还原，如能还原就表明电容正常，不能回到原位则表明电容漏电。测试漏电电容方法：用万用表的电阻挡（R*100和R*1K），将表笔接触电容器两引线。刚接触时，由于电容充电电流大，表头指针偏转角度大，随着充电电流减小，指针逐渐向R=无穷方向返回，最后稳定处即漏电电阻值。一般电容器的漏电电阻为几百至几千兆欧，漏电电阻相对小的电容质量不好。测量时，若表头指针指到或接近欧姆零点，表示电容器部短路。若指针不动，始终指在R=无穷处，则意味着电容器部短路或已失效。对于电容量在0.1F以下的小电容，由于漏电电阻接近无穷，难以分辨，所以不能用此法测漏电阻或判定好坏。电解电容器的极性检测： 电解电容的正负极性不允许接错，当极性接反时，可能因电解液的反向极化，引起电解电容器的爆裂。当极性标记无法辨认时，可根据正向连接时漏电电阻大、反向连接时漏电电阻相对小的特点判断极性。交换表笔前后两次测量漏电电阻，阻值大的一次，黑表笔接触的是正极，因为黑表笔与万用表电池正极相接（采用数字万用表时，红表笔接电池正极）。但用这种办法有时并不能明显地区分正、负向电阻，所以使用电解电容时，要注意保护极性标记。二极管测试：二极管主要分为三种：整流二极管、稳压二极管、发光二极管；此外，还有开关二极管。先打磨引脚，再用指针表测试，因二极管具有单相导电性，所以，在测试时，红笔接负极，黑笔接正极，若是导通，且红笔接正极，黑笔接负极，为截止，则表明二极管是正常的，若不是则表明二极管是坏的。注：发光二极管用10K，其它用1K档；发光二极管的光线是非常微弱的，因此，在观察是要仔细。半导体二极管的极性判别一般情况下，二极管有色点的一端为正极, 如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性。晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。从晶闸管的部分析工作过程：晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。若阳极加正电压，只有在门极加正电压是晶闸管才会导通，导通后门极不起作用；否则不会导通；导通后只有阳极加负电压后晶闸管才会截止。通常来说，使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏：将万用表调节在电阻挡的合适挡位，并将万用表的两个表笔放在电阻的两端，就可以从万用表上读出电阻的阻值。应注意的是，测试电阻时手不能接触到表笔的金属部分。3) 安装调试：准备好全套元件后，用万用表粗略地测量一下各元件的质量，做到心中有数。焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、整流二极管、三极管、晶闸管等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。4、 时间进程：2011年11月12月，搜集国外与课题有关的资料，进行阅读与分析。确定毕业设计题目，查阅相关资料，了解国外关于课题发展状况，完成开题报告2011年12月2011年12月末，提出课题研究初步方案。2011年3月16日2011年3月20日，完成设计方案，绘制电路图。2011年3月20日2011年4月6日，依据方案购买所需元器件，开始制作实物。2011年4月6日2011年4月16日，完成各模块事物制作，编写软件程序。2011年4月15日2011年4月25日，对设计进行调试，撰写论文初稿。2011年4月25号初到最后，对研究工作和成果进行总结，撰写论文，完成整个设计的研究本课题研究现状（需附适量参考文献） 1、研究现状（1）声光控延时开关是国家建设部,国家科技部在建筑节能产品中，定义的延时自熄开关中的一种，其在使用中的节能作用是非常明显的。以40W灯具使用普通开关傍晚连续点亮6小时为例，耗电应为0.6KW/H即0.36度电；如果仍以40W灯具使用声光控延时开关，按照傍晚点亮100次，每次30秒钟计算，耗电量为0.033KW/H即0.033度电；二者的耗电量相比差距为20倍之多。 由此可见，声光控开关最大的节能之处在于它很大的开/停时间比，仍以上面的例子作比，普通手动开关一天24小时如打开6小时，则一天的开停比为6：24=0.25；而采用声光控开关一天24小时累计的打开时间为0.83小时 ，则一天的开停比为 0.83：24=0.035。（2）目前的声控开关大多都是应用模拟电子技术进行设计，分立元件多，不可靠，而且许多声控开关的平均使用寿命不长，主要是因为电路作频繁的开关，启动电流非常大，导致功率元件可控硅由于过载而损坏。如果在设计中采用开关电压过零保护技术，可消除白炽灯开启瞬间的大电流冲击，有效地防止可控硅元件启动时的电流过载，大延长了开关的使用寿命，并且可以起到保护灯泡的作用。（3）如今单片机技术已经相当成熟，未来的发展方向趋向于运用单片机可以设计出智能型的声控开关，电路设计好后，运用软件编程来实现其功能，灵活方便，修改简单。在使用过程中更加的安全节电，智能环保。2、参考文献：1电子电路设计.王华奎主编.电子工业.2004年8月2电子线路仿真设计.王恺主编.电子科技大学.2006年1月3电子线路分析与设计.钱聪主编.教育.2000年5月4模拟电子技术基础.童诗白.高等教育.20045电路.邱关源.高等教育.2006年12月6涵芳. 单片机原理与应用.航空航天大学.1996年7谭浩强. C语言程序设计（第四版）.清华大学.2010年6月8谭浩强. C语言题解与上机指导（第二版）.清华大学.2006年9锦玲. Protel 99SE电路设计与制版快速入门.人民邮电.2008年10郝文化. Protel DXP 电路原理图与PCB设计.机械工业.2004年11郝希才. 实用传感器接口电路实例.中国电力.2007年12圣林. 图解传感器技术与应用电路.中国电力.2009年13J.E.Brignell. The future of intelligent senseors : a problem of technology or ethics Sensor and Actuator A56(1996)P11-1514 Flammini A. Ferrari P Sisinni E,Marioli D .Tatoni A ,Sensor interfaces: from field-bus to Ethernent and Internet J. Sensor and Actustors A 2002,101:194-202注意参考文献的格式15 Perry S Marshall. Putting Sensors on Ethernet-A Good Fit or Bad Idea Sensors Magazine , Peterborough ,New Hampshire.Sep.2002学生签名： 年 月 日指导教师意见指导教师签字：年 月 日三、毕业论文（设计）评审表毕业论文（设计）主要容指导教师评语成绩评定指导教师签字：年 月 日评阅教师评语成绩评定评阅教师签字：年 月 日系论文工作小组意见成绩评定系主任签字（盖章）：年 月 日12 / 12