1、1于 51 单片机的声光控延时闪烁灯以及人 体红释感应灯基2目录一、实验任务要求 .3二、方案设计与比较 .42.1 电源模块 .42.2 显示方式 .52.3 光控模块 .62.4 声控模块 .72.5 人体红外感应模块 .82.6 逻辑模块 .102.7 延时模块 .112.8LED 模块 .12三实验心得与体会 .124参考文献 .13附录 A 汇编源程序 .13附录 B 制作过程图片展示 .313摘要： 本次设计了一款基于 AT89S52 的可由声光控及人体红外感应的 LED 智能照明系统，并讨论了各模块的电路组成、工作原理及相关元器件的参数，通过对这些问题的分析，探讨了电路设计所需的
2、注意事项及电路调试方法。对传感器电路进行更改，也可实现烟雾报警，有毒气体报警，湿度报警等扩展功能 。【关键词】 MCS-51 单片机；智能控制；声音传感器；光敏电阻 ；热释电一、实验任务要求1. 基本要求(1) 当有光照亮时，光线检测输出有信号，当有声音时，声音检测输出有信号。(2) 逻辑控制器在光线检测有信号时，逻辑控制器没有输出；在没有光线信号时，且没有声音信号时，没有输出；在没有光线信号且有声音信号时，逻辑控制器有输出。(3) 延时电路使得 LED 亮 5 秒后熄灭。(4) 自制电源，电源电压根据设计自行选取。要求电源具备总开关和LED 指示灯。2. 发挥部分(1) 增加功能切换开关。开
3、关闭合时，LED 持续亮；开关打开时，LED又声光系统控制亮灭。(2) 增加 LED 闪烁功能，使得 LED 发出肉眼可见的闪烁。(3) 延时时间 110 秒可调，步进为 1 秒。(4) 其他创新发挥。4二、方案设计与比较总体设计方案：2.1 电源模块 方案一：采用稳压芯片 LM7805 稳压电路，将输入的 12V 降压并稳定在 5V，较为稳定。缺点是线性稳压电路,所有有其特有的内部功率损耗大,全部压降均转换为热量损失了,效率较低。 5方案二：采用开关电压调节器 LM2596，将输入的 9V 降压并稳定在 5V。它是降压型电源管理单片集成电路能够输出 3A 的驱动电流，转换效率高，带载能力大，
4、但输出电压波纹大，不适合作单片机电源，并且会造成人体红外感应（热释电）模块的误触发。 比较上述两种方案，考虑到传感器模块和 51 单片机的工作电流都不大，效率较低也不会造成太大的损耗，因此为了系统的稳定，选择方案一2.2 显示模块方案一：使用 1602 液晶显示，可以显示英文和数字字符，比较省电，可以保持显示的内容，但显示数据传输比数码管较复杂。6方案二：使用数码管动态显示，数据传输较为简单 ，但只能够显示数字，在动态显示下不能够在单片机不调用显示程序的情况下保持显示。比较上述两种方案，考虑能够显示英文提示字符更为人性化，并且在不调用显示程序的时候能够保持显示可以让单片机有更好的发挥，在编程考
5、虑上更为随意，简化了工作，因此选择方案一。2.3 光控模块方案一：使用光敏电阻与可调电阻分压，给 CD4011 输入信号，并进行相应的后续程序操作。 7方案二：使用光敏电阻和三极管联合驱动的方式，给 CD4011 输入信号。 由于 CD4011 具有很高的输入电阻，且输出结果只需要两个状态，因此无需对光线检测信号再进行放大就可达到所需的效果，选择方案一。工作原理：在光线较暗时，光敏电阻呈高阻态；在光线较亮时，光敏电阻呈低阻态，当有足够的光通量照射在光敏电阻上时，其电阻值突然降得很低，光敏电阻两边的电压降就很小，即不能形成高电平光敏电阻的检测方法：检测光敏电阻时，将万用表置于 R1k 挡，两表笔
6、分别任意各接光敏电阻的一个引脚，然后分别进行暗阻、亮阻和灵敏性测试。 检测暗阻：用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏。 检测亮阻：将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减小。此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至为，表明光敏电阻内部开路损坏。 检测灵敏性：将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的透光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电
7、阻的光敏材料已损坏。2.4 声控模块其中用到了驻极体话筒，其内部电气原理如图：8工作原理：话筒将声音信号转化为负极性的电信号，接收到的微弱信号经电容耦合，通过由三极管把微弱的信号进行放大，其集电极输出正极性的电信号送到 CD4011 的 1、2 脚，并通过 CD4011 两次反相得到输出信号。驻极体话筒的检测包括电阻测量和灵敏度测量：电阻测量时，将万用表置于 R100 或 R1k 挡，红表笔接驻极体话筒的芯线或信号输出点，黑表笔接引线的金属外皮或话筒的金属外壳。一般所测阻值应在 5003k 范围内。若所测阻值为，则说明话筒开路，若测得阻值接近0，则表明话筒有短路性故障。如果阻值比正常值小得多或
8、大得多，都说明被测话筒性能变差或已经损坏。 灵敏度检测方法是：将万用表置于 R100 挡，将红表笔接话筒的负极（一般为话筒引出线的芯线） ，黑表笔接话筒的正极（一般为话筒引出线的屏蔽层） ，此时，万用表应指示出某一阻值（例如 1k） ，接着正对着话筒吹一口气，并仔细观察指针，应有较大幅度的摆动。万用表指针摆动的幅度越大，话筒的灵敏度越高，若指针摆动幅度很小，说明话筒灵敏度很低，使用效果不佳。若吹气时发现指针不动，可交换表笔位置再次吹气试验，若指针仍然不摆动，则说明话筒已经损坏。另外，如果在未吹气时，指针指示的阻值便出现漂移不定的现象，则说明话筒稳定性很差，这样的话筒是不宜使用的。2.5 人体红
9、外感应模块采用被动红外接收，本身不发任何类型辐射，器件功耗很小，隐蔽性较好，价格低廉，但容易受各种热源、阳光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探测器接收；易受射频辐射的干扰；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PIR) ，它能将波长为 8 一 12um 之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中9的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背
10、景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在PIR 上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在 PIR 上产生变化热释红外信号，这样 PIR 就能产生变化的电信号。其中用到了芯片 BISS0001其引脚定义如下：引脚 名 称 I/O 功能说明1 A I可重复触发和不可重复触发选择端。当 A 为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2 VO O控制信号输出端。由
11、 VS 的上跳前沿触发，使 Vo 输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间 Tx 之外和无 VS 的上跳变时，Vo 保持低电平状态。3 RR1 - 输出延迟时间 Tx 的调节端4 RC1 - 输出延迟时间 Tx 的调节端5 RC2 - 触发封锁时间 Ti 的调节端6 RR2 - 触发封锁时间 Ti 的调节端7 VSS - 工作电源负端8 VRF I 参考电压及复位输入端。通常接 VDD，当接“0”时可使定时器复位9 VC I 触发禁止端。当 VcVR 时允许触发(VR0.2VDD)10 IB - 运算放大器偏置电流设置端1011 VDD - 工作电源正端12 2OUT O 第二级
12、运算放大器的输出端13 2IN- I 第二级运算放大器的反相输入端14 1IN+ I 第一级运算放大器的同相输入端15 1IN- I 第一级运算放大器的反相输入端16 1OUT O 第一级运算放大器的输出端由引脚定义可以看出，RR1RC1 是输出延迟时间 Tx 的调节端，Tx49152R1C1， RR2RC2 是触发封销时间 Ti 的调节端，Ti24R2C2由于 BISS0001 本身具有一定的输出延迟时间，因此在延时控制模块设定延时时长小于 BISS0001 输出延迟时间时，就会产生重复延时造成误差，虽然这一点可以通过在 AT89S52 上将查询方式改为下降沿外部中断来解决，但是会造成一些不便，因此我选择通过可调电阻调节 BISS0001 输出延迟时间来解决这一问题。2.6 逻辑控制模块方案一：采用与非门芯片 CD4011 和或门 CD4071 进行逻辑判断，这样的结构非常直观，可以电路上理解逻辑，独立进行测试，模块化结构明显，但是电路比较庞大，消耗元件较多。
