《课程设计（论文）-基于51单片机的声控延时开关》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计（论文）-基于51单片机的声控延时开关（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、设计题目：基于 51 单片机的声控延时开关院 系： 专 业： 年 级： 姓 名： 指导教师： 西南交通大学2016 年 月 日课 程 设 计 任 务 书专 业 姓 名 学 号 开题日期： 年 月 日 完成日期： 2016 年 12 月 10 日题 目 基于单片机的声控延时开关 一、设计的目的自爱迪生发明电灯以来，伴随人们数千年的黑暗孤寂逐渐离我们远去，电灯也变成人们日常生活中不可缺少的部分。如今，电灯的发展日新月异，新的设计使电灯能更好的服务于我们的生活。普通灯开关在使用时有些不方便，比如，漆黑的夜晚人们不容易找到电灯的开关，而且电灯一旦打开若不及时关闭，既浪费能源，又可造成城市的光污染。声控
2、延时开关主要用于小区和办公场所的楼道里，开关的功能是，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道时，发出脚步声或者其他声音，楼道灯自动点亮，提供照明。当人们走出家门和公寓，楼道的灯延时 30 秒后自动熄灭，以达到节能的目的。 二、设计的内容及要求本文主要是用 51 单片机来实现声控开关目的，使其具备判断声音大小和延时功能，驻极体话筒接收到一定强度的声音信号后，声音信号转换为电压信号，幅度很小，经放大、整形后，由单片机接收电压信号，程序通过判断电压的大小来判断声音大小，当声音超过一定分贝后，电灯通电点亮。当单片机接收不到连续的声音阀值后，启动延时程序，电灯大约在 30 秒后熄灭。 三、指导教师评语 四、
3、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日一声控延时开关系统组成框图及工作原理本电路运用驻极体话筒将声音信号转化为电压信号的方式，通过C51单片机中逻辑语句的判断功能和计时功能，设计声控延时开关，电路控制原理如下：5 1 单片机控制系统电压整形电路计时电路声音接收器电灯连接电路图 1 系统总原理图该系统以单片机为核心，控制电路主要是完成电灯的启动、停止以及对声音大小的判断，声音经过驻极话筒转化为电信号，再经过整形电路完成模数转换，数字信号传递给51单片机，由逻辑判断函数完成对声音信号大小的判断，避免生活噪音点亮电灯，浪费能源，计时电路完成对电灯的延时关断，当系统未接收到持续的声音信号时，延时30秒
4、后电灯自动关断。二 硬件设计2.1 单片机系统 dpgfedcbaP2.4P2.02.1P2.P2.3P2.5P2.6P2.7M12M34M56M78XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0./AD039P0.1/A138P0.2/AD237P0.3/A336P0.4/AD435P0.5/A534P0.6/AD63P0.7/A732P1.01P1.2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TX1P3.2/INT012P3./IT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/W16P3.5/T115P2.7/A
5、1528P2.0/A821P2.1/A92P2./A1023P2.3/A124P2.4/A125P2.5/A1326P2.6/A1427U2AT89C51C12pFC22pF X112MHzR110kC310uFD1LED-YELOW图2.1 单片机系统单片机最小系统电路如图 2.1 所示，单片机采用 ATMEL 公司的 AT89C51，晶体振荡器选 12MHz， C1、C 2 为 22p 瓷片电容，与晶体振荡器构成时钟电路。完成对单片机计时功能的辅助。2.2 声音整形电路如下图所示，声音经过驻极话筒的转换传递给模数转换器，方便单片机对信号的识别和系统函数语句的执行。图 2.UP2 DOWN2
6、 C52 C53R53470 R54470P0.1 P0.3R5510K R5610KP1.3 P1.1DOWNA2 UPA2+5UP3 DOWN3 C52 C53R57470 R58470P0.2P0.4R5910K R6010KP1.4P1.2DOWNA3 UP3+5P2.4P2.5P2.6P2.5P2.7M1M2M3M4M5M6M7M8OUT1 21AD B24 AD A25 AD C23VREF(+)12 VREF(-)16IN31 IN42 IN53IN64 IN75START 6OUT5 8EOC7OE9CLOCK10OUT2 20OUT7 14OUT6 15OUT8 17OUT4
7、 18OUT3 19IN28 IN127 IN026ALE2U1ADC080820%RV14.7k图2.2 模数转换电路2.3 总电路图：AT89C51 中:P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4 个 TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为低八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电
8、阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当P3写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于
9、上拉的缘故。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时当8051通电，时钟电路开始工作，在 RESET 引脚上出现 24 个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器 PC 指向 0000H，P0-P3 输出全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0” 。RESET 由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H 地址开始执行程序。然而，初始复位不改变 RAM（包括工作寄存器 R0-R7）的状态，ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在
10、平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时，ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在
11、此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP） 。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性：XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求
12、，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除：整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。AT89S51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。dpgfedcbaP2.4 P2.4P2.0P2.1P2.P2.3P2.
13、5P2.6P2.5P2.6P2.5 P2.7P2.7M12M34M56M78 M12M34M56M78OUT121AD B24AD A25AD C23VREF(+)12VREF(-)16IN31IN42IN53IN64IN75START6OUT58EOC7OE9CLOCK10OUT220OUT714OUT615OUT817OUT418OUT319IN28IN127IN026ALE2U1ADC0808XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0./AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD
14、63P0.7/AD732P1.01P1.2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD1P3.2/INT012P3./INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A92P2./A1023P2.3/A1 24P2.4/A1 25P2.5/A1326P2.6/A1427U2AT89C51C12pFC22pF X112MHzR110kC310uF46%RV14.7kD1LED-YELOW图 2.3 总电路图注：图中驻极话筒用滑动变阻器替代。系统检测与仿真：本设计
15、的程序是采用 C 语言来编写，并且通过单片机 Proteus 仿真软件对程序进行仿真，Proteus 软件中的 ISIS 模块是电子系统仿真平台软件，主要完成电子原理图的绘制与仿真，硬件仿真图如图 2.3 所示，软件编程是通过 keil 软件进行的，通过不断仿真与调试，可以验证电路系统对声音灵敏度的研究，验证设计的可靠性和可行性，直观的对设计进行了解。三 软件设计由于本设计采用单片机实现控制，所以软件设计部份的程序编写用 C 语言来完成。其中主程序部分主要完成系统的初始化，如中断方式的设置，开中断，存储单元的清零等。在中断子程序中完成，按键查询等，其它的如数字信号的响应，时钟电路的控制，延时等均由相应的子程序来完成。软件编程是实现多功能、智能化、操作方便的关键。在本设计中，可以把程序的各部分相互结合起来，达到完成各项设计的功能。软件设计思想：采用模块化的分层次设计方法，将软件系统功能由多个实现单一功能的子程序实现。通过调用不同的子程序，实现了复杂功能控制。这样便于调试、修
