声光控路灯照明系统设计(编辑修改稿)

声光控路灯照明系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

帮助。 同时也希望通过这次的研究能让人们进一步地了解声光控路灯的应用前景。 由浅入深，由路灯照明系统这一实际情况来掌握科技知识，实现理 论与实践的结合 ,进而为现代科学事业尽一份力量。 研究意义：用声光控智能开关 [7]来控制路灯的亮灭，只有在天黑以后，当有人或车路过马路，发出脚步声或其它声音时，路灯会自动点亮，提供照明，当行人或者过路车经过以后，路灯延时几分钟后会自动熄灭。 在白天，无论声音多大，路灯都不会亮，从而达到节能目的。 随着人们能源危机意识的提高，使用智能照明控制系统，已成为人们的首选。 按照我们国情，可以估计在相当长的一段时间内，声光控路灯 [8]将是首选的产品。 但是以“人来灯亮 , 人离灯熄”为特色的声光控照明开关 , 由于其在工作稳定性 和寿命方面存在缺陷 , 严重影响了其推广使用。 所以，对这一课题的研究是必要的。 声光控路灯照明系统设计 作者： *** 第 3 页 共 18 页 第 2章 方案设计与论证 本声光控路灯照明系统是一种新型的电子智能控制系统 [9]，该系统的设计是将声音控制 [10]、光线控制和时间控制三者结合在一起实现对路灯亮灭的控制，从而形成一个节能、高效的路灯控制系统 [11]。 系统总体由声音传感器、光控电路、键盘模块、继电器等组成，系统组成如 图 21 所示。 单 片 机开关声音控制部分光敏控制部分4*4键盘继电器路 灯 图 21 系统框图 为了较好的实现系统各个模块的功能和彼此之间的配合衔接，并且考虑到性价比，我们对系统各部分做了几个方案并对其进行了设计对比论证，具体论证如下： 主控系统的选择 方案一：采用凌阳公司的 SPCE061A 单片机 [12]。 凌阳 61 单片机 RAM， ROM空间大、指令周期短、运算速度快、低功耗、低电压、且具有 DSP 功能，具有10 位 A/D 转换和两路 D/A 转换器 [13]，有强大的数模转换功能。 方案二：可编程逻辑器件 CPLD[14],它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、标准产品无需测试等特点，可实现较大规模的电路设计。 但是，该器件主要依赖于软件设计，缺少硬件的配合，致使程序设计复杂，难以使用，运算速度太快。 CPLD 同样难以满足本设计的需要。 方案三：采用通用的 51 单片机作为主控制器。 51 单片机通用灵活、价格低廉、使用方便，程序易于编写和调试，支持在线仿真。 开发更加容易，使整个系统变得更加简单，性价比较高， C 语言 [15]与汇编语言 [16]可以互相调用。 通过分析比较之后，为了是系统结构 简单，基于 51 单片机简单易学且性价声光控路灯照明系统设计 作者： *** 第 4 页 共 18 页 比高等特点，我们采用方案三。 电源模块的选择 方案一：采用 伏干电池。 体积小，重量轻，使用灵活方便。 但是不满足长时间的持续供电。 方案二：采用直流稳压电源。 输出精度高， 0 到 32V 可调，调节范围大，使用简单，但是体积重量较大，不方便携带。 方案三：自制 0 到 24V 直流稳压电源。 体积小，重量轻，携带方便，输出电压可调。 为避免单片机与外围模块电源之间的干扰、本着轻便节约的思路，单片机供电我们采用方案一，其外围模块供电我们采用方案三。 键盘输入控制模块的选择 方案一：采用触 摸屏液晶显示按键输入控制。 采用触摸屏液晶，精度可调，美观大方，时尚前卫。 但其价格昂贵，易损坏，维护量工作大。 方案二：采用专门的键盘芯片 CH452。 CH452 内置时钟振荡电路，可驱动 8位数码管或 64 只 LED，具有 BCD 译码、闪烁、移位段们寻址等功能。 但连接线路麻烦，占用单片机空间太大。 方案三：采用自制的 4*4 矩阵式键盘输入控制， 4*4 矩阵式键盘充分利用单片机的 I/O 端口，节省硬件的同时，扩增了按键数。 同时，自己制作的矩阵式键盘，方便耐用，原理简单，检修容易。 基于减少开支和方便控制的考虑，选择方案三。 环境明暗 路灯控制模块选择 方案一：在电子城购买光敏传感器。 采购光敏传感器，使用方便，节省时间。 但市面上的传感器质量参差不齐，质量好的传感器又价格不低，价格低的传感器测量准确度没有保证。 方案二：采用自己制作的光敏传感电路。 该光敏电路以光敏电阻为主要元件，利用其在环境明暗不同情况下的分压不同，给单片机以不同反馈，实现开关灯控制，本方案对路灯实时控制，控制灵活，体现人性化设计。 综上分析，我们选用方案二。 声光控路灯照明系统设计 作者： *** 第 5 页 共 18 页 第 3章 系统设计 硬件设计 整个系统由 AT89C51 单片机控制，利用声音传感器与光敏控制电路对外界信号进行采 集 [17]，将采集到的信号传给单片机，单片机对信号进行判断，将结果输出，通过继电器来控制路灯的亮灭。 实现根据外界环境的变换来控制路灯的亮灭。 系统的整体电路原理图如 图 31。 图 31 整体电路原理图 AT89C51 简介 AT89C51 是 MCS51 的一种。 MCS51 系列单片机是由美国的 Intel公司开发研制，并于 1980 年推出的产品。 与 MCS48 系列单片机相比，其以典型的体系结构和完善的专用寄存器集中管理方式以及方便的逻辑位操作功能和丰富的指令系统，为之后的其他单片机的发展奠定了基础。 因此， MCS51 系列单片机以其强大的功能和先进的结构，增加了更多的功能模块和电路单元，指令数可高达111 条。 具有非常好的中断功能，包括一个串行中断、两个定时 /计数器中断和两个外中断，可通过这些功能来实现不同的控制要求，并有二级优先级别选择。 内置时钟电路的频率最高可达 12MHz。 MCS51 单片机存储器在物理结构上分为两种，即数据存储器空间和程序存储器空 间。 光敏电阻介绍 光敏电阻是一种特殊的电阻，光线强度发生变化，其阻值也会随之变化。 将电极引线装在光敏材料两端，然后用透明窗的管壳将其封装起来，这样就构成了声光控路灯照明系统设计 作者： *** 第 6 页 共 18 页 光敏电阻。 为增加其灵敏度可将两电极做成梳状。 某些金属的碲化物、硒化物、硫化物等均可作为半导体光敏电阻的材料。 若在光敏电阻两端的电极之间加上适当的电压，便会有电流从光敏电阻通过。 通常都将光敏电阻器制成薄片结构，以使其吸收的光能更多，从而提高其灵敏度。 当有光照射到光敏电阻上时，光敏层就激发出电子 —— 空穴对，激发出的电子参与导电，从而增强了电路中的电流。 光敏电阻仅仅是一个电阻器件，没有极性，因此直流电压和交流电压均可使用。 由半导体材料制成的光敏电阻，是一种利用其内光电效应进行工作的光电元件。 其阻值随光照的作用而变小，这种现象称为光导效应 [18]。 因此，光敏电阻又称光导管。 在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压后，就会有电 流通过光敏电阻，当有光线射到光敏电阻时，电流就会随光照强度的增加而增大，光电转换就是通过这一原理实现。 光控电路利用三极管的正向导通，反向截止的原理来设计。 其电路原理如 图 32。 图 32 光控电路原理图 声控电路原理 它主要利用电子学和声学原理，即将声音信号通过声音传感器转换成电信号，电路导通工作是通过触发器的引发来实现的。 要想。