基于AT89S52 单片机的声光控制开关设计

0 引言

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，广泛应用于工厂、办公楼、教学楼、宾馆的走廊、楼道等公共场所，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。它将声音(如击掌声)和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。该电路在设计时还采用每一个模块都有自身的标志位，当这个标志位有效时，该模块的程序就执行，标志位的有效是在定时计数中断里面确定的，用这个方法来实现延时的功能，能够使人们在不知不觉中感受方便。

1 整体设计

1.1 设计内容与要求

(1)可以直接取代普通照明开关而不必更改原有照明线路;

(2)白天或光线较强的场合即使用较大的声响也能控制灯泡不亮，晚上或光线较暗时遇到声响(比如说话声、脚步声等)后自动点亮，经约30 s(时间可根据需要修改)自动熄灭;

(3)用到两个传感器，一个声控传感器，一个光控传感器。

1.2 系统划分

按照设计要求，系统功能如下：

(1)具有直流稳压功能，将220 V 交流电转为需要的5 V直流电;

(2)芯片具有处理运算功能，根据接收信号的不同控制显示部分;

(3)声光传感器将采集的信号转为微电信号，发送到芯片进行处理;

(4)显示最后的结果及延时系统的显示。

硬件系统图如图1所示。

2 单元电路的具体设计与实现

2.1 电源部分

如图2所示电路，利用稳压二极管将220 V交流电压转为5 V直流电压[3].

2.2 传感器部分

传感器是指能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感原件和转换元件组成。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。本设计中采用光敏电阻电路进行光信号的采集，采用声敏元件驻极体话筒对声音进行采集来实现。分别如图3和图4所示。

3 系统软件设计

本系统对光信号和声音信号的采集，通过比较器将采集来的信号转化为能被单片机识别的高低电平，单片机对这两个电平的判断。如果没有光和有声音，单片机就控制继电器导通，导通时间可以随时通过按键设定，并用数码管显示导通的时间。导通时间最大99 s,最小0 s,其他情况下单片机均不对继电器输出。在本设计中，出于安全的考虑，避开了去接触220 V交流电，而用一只直径0.5 cm的发光二极管去观察输出的有无，在实际应用中可外加电路(继电器)，用单片机的P1.5口控制，提供了将220 V交流点降至单片机所需的工作电压5 V.程序流程如图5所示。

4 系统的调试

在测试阶段发现数码管总是闪烁，经过仔细检查后发现可能是三极管方面出了问题，最终改用PNP 三极管。因为PNP 三极管高电平时将ec 打开，NPN 三极管低电平时将ec 打开，而选用低电平时有效是因为单片机输出0时电流会大一些，这样数码管就会亮一些，而没有闪烁的感觉。如果换成高电平点亮数码管，数码管会产生重影。

在声音采集时，开始采用程序扫描的办法采集声音信号，但是不管声音信号是否有用都捕捉不到，后来发现因为声音信号是高低电平变化的脉冲信号，高电平的占空比大概为30%,声音信号的频率在3 000 Hz左右，就是说一次收到的高电平的时间极短，用程序扫描很大概率上是捕捉不到这个变化的信号的。在经过研究后决定利用单片机原理中的外部中断：当有变化的信号被发现时就产生中断，这样，不管是什么时候有声音信号输入，单片机都能发现它。

在经过反复的调试和对程序的修改后，最终成功地完成了实物的设计。

5 结语

本文在设计过程中充分利用了汇编语言能够直接访问与硬件相关的存储器或I/O端口和对关键代码进行更准确的控制，避免因线程共同访问或者硬件设备共享引起的死锁的特点，实现了当有白日有光的时候不会发亮，而当光线不足和有声音发出的时候灯会持续发亮30 s,30 s后自动熄灭的功能，并且还在电路中加入了调节功能。实验证明，本文设计的电子开关不仅降低了生产硬件成本，提高了系统的可靠性和稳定性，而且还达到了节电和节能的经济目的，延长了灯的使用寿命。