基于51单片机的声光双控楼道灯设计与制作.docx

摘要21世纪是世界科技飞速发展的一个时代，中国在科技行业上追求更高、更快、更远的目标也更进一步。市面上也出现了越来越多适应当代需求和发展的产品，在追求发展的同时也在规范着所有人保护环境、绿色可持续发展，所以可持续发展，降低现有的能源消耗无疑是当今社会需要共同完成的目标。然而，当今社会在能源上还存在着极大的浪费，比如学校、公司、社区等公共场所和居民区的楼道灯，长期开始未及时关闭甚至长期开启的现象是屡见不鲜的，这对能源造成了极大的浪费与消耗。在长期频繁的触摸墙体的情况下，无疑也是造成了损耗，后期需要花费大量的人力、财力弥补维修。针对这一社会现象，本次设计的课题为声光双控楼道灯，51单片机为芯片，当环境亮度高时，灯不亮；当环境亮度低于一定值得时候，为节约能源，采用声音控制，例如人行走时脚步声、踩踏声、击掌声、说话声等声源触发灯亮，在设定的时间内灯持续亮着，超过一定时间后，灯自动熄灭。关键词：节能可持续51单片机亮度声控AbstractThe21stcenturyisaneraoftherapiddevelopmentofscienceandtechnologyintheworld,andChina,spursuitofhigher,fasterandfarthergoalsinthescienceandtechnologyindustrygonefurthe.Therearealsomoreandmoreproductsonthemarkettomeettheneedsanddevelopmentofcontemporarytimes,whilepursuingdevelopment,butalsostandardizingallpeopletoprotecttheenvironment,greensustainabledevelopment,sntialareasofcorridorlights,long-termstartnottocloseintimeorevenlong-termopenphenomenoniscommon,whichhascausedagreatwasteandconsumptionofenergy.Inthecaseoflong-termfrequenttouchwall,isundoubtedlyalsocausedbywearandtear,laterneedtospendalotofhumanandfinancialresourcestorepair.osustainabledevelopment,reducingtheexistingenergyconsumptionisundoubtedlythegoaloftoday,ssocietytoachievetogether.However,thereisstillagreatwasteofenergyintoday'ssociety,suchasschools,companies,communitiesandotherpublicplacesandreside.Inviewofthissocialphenomenon,thesubjectofthisdesignisacousto-opticdouble-controlledcorridorlamp,51singlechipmicrocomputerischip,whentheambientbrightnessishigh,thelampisnoton;Whenthebrightnessoftheenvironmentislowerthanacertainvalue,inordertosaveenergy,soundcontrolisadopted,suchasfootsteps,stampede,applause,speechsoundandothersoundsourcetriggerlightsonwhenpeoplewalk.Inthesettime,thelightscontinuetolight,afteracertaintime,thelightsautomaticallygoout.Keywords:Energysavingsustainable51singlechipbrightnesssoundcontrolL绪论11.1 课题研究背景11.2 文献综述11.3 选题的意义和目的11.4 研究现状21.5 课题研究的内容21.6 课题的开发目标31.7 总体的设计思想32 .系统的设计方案分析与选择42.1 系统开发平台介绍42.1.1 KeiluVision442.1.2 AltiumDesigner42.1.3 STCJSP.V4.8042.2 系统开发相关技术52.2.1 C语言简介52.3 总体设计方案53 .硬件模块设计63.1 单片机系统电路设计63.1.1 单片机主控制电路的设计63.1.2 电源电路设计73.1.3 晶振电路设计73.2 光强度感应模块电路设计83.3 声音控制电路设计93.4 键盘模块电路设计93.5 显示屏模块电路设计104 .系统调试124.1 系统硬件调试124.2 系统软件调试124.3 系统软硬联调135 .系统测试145.1 测试内容145.2 测试原理155.3 测试结果155.4 实物展示156.总结17致谢18参考文献19附录201雌1.1 课题研究背景科技的进步伴随着衣食住行的水平逐步提升，人类开始意识到一切可使用资源，如石油、天然气、淡水、电能等能源是对我们赖以生存和发展的物质基础。关于能源紧缺或是不可再生或开发新能源的问题，也是近些年来在国际的政治、军事以及外交等方面不可忽视的焦点关注问题。现今的中国在很多方面都作为全球各个国家的领头羊，而中国的经济、军事和科技等的发展都离不开资源的强有力的能源支撑和保障。科技是发展的第一生产力，科技是决定一个国家乃至一个民族发展的速度与高度。科技的飞速发展带动了经济的发展带动了整个人类文明从原始的手工劳动逐步向机器代替部分劳动力发展，相比人力，科技研发出的一系列相关的产品，如汽车、手机、智能家居等无一不是在便捷人们的出行、生活和接收外界知识和信息的方式以及多样性；而在科技高速发展的同时，不可忽略的是资源问题，面对资源不足和快速消耗问题，随之而来的是即便捷又节能环保的可持续发展科技就显得尤为重要。21世纪，煤油灯时代一去不复返，取而代之的是数字电路技术实现节能环保的节能照明灯。采用有效的科学技术用来延长照明灯的寿命、实现节能环保的举措也变得越来越重要。而在日常生活中，学校、街道、机关等公共场所长明灯的现象屡见不鲜，长明灯不仅在资源上造成了极大的浪费，长期的人为开关，造成墙体的磨损，增大了维修费用、人力、物力的损耗。1.2 文献综述在文献中我获取到了系统流程图的设计思路和创新特点、系统的组成部分、电路图设计思路、系统代码架构思路、系统的各方面检测和调试经验，以及怎么去效率完成系统的焊接，如CPU、电阻、电容等快速焊接的方法。这些都非常有实际性的参考价值，可以让我对自己的声光双控的楼道灯的设计提供设计灵感和加快我对系统的设计与制作。1.3 选题的意义和目的电子信息工程的发展主要目标是在不需要倚靠人为的操作为前提，实现高度智能化，促使机器能够独立的按照人为设定的条件处理各种各样的工作。而该课题研究的声光双控楼道灯就是实现智能化的其中之一。自动照明灯前期应用模拟设计的电子技术，分立元件多，相对不可靠；对比现今的单片机发展趋势，可知已经趋于成熟相对完善，采用51单片机进行声光双控开关的研究与开发，在设计好相关电路之后，运用所需的编程软件来实现预期设定的功能，若发现问题，修改起来难度大幅度降低，运用操作起来化繁为简、更加灵活。人类的生活除了空气、食物、水等赖以生存的必需品外，“光”也无时无刻不在影响着人们的生活作息和生活方式等。世界上第一盏白炽灯在1879年著名科学家爱迪生发明产生，这一发明，意味着人类对光的生活方式进入了一个全新的时代。研究表明，白炽灯在工作时，电路中的电流通过灯丝产生热效应，而灯丝在发热过程中温度过高产生了大量的热能，使得很大一部分的能量被浪费掉，从而使得灯的寿命大大缩短。随着上个世纪90年代的绿色照明和节能理念思想全球化的盛行，在国家积极的搭理支持节能环保的政策下，大大的促进了白炽灯向节能灯发展的速度，同时严格监督节能灯的产量和质量的把控，在节能灯产业我国已经在逐步的上涨，趋于全球的领先水平。就节能灯方面还有很多的创造性和可能性，就灯光问题可以制作和设计更加便于人们生活和节能环保的产品以提升人们的生活质量和社会使用感。1.4 研究现状自1978年改革开放以来，我国在经济与科技发展迅速，各个地区对用电的需求也是与日俱增的，LED节能灯等的广泛适应，使得在电能的资源上大大的节约。节能灯替代白炽灯是不可逆转的趋势，其一节约了金钱，其二缓解了能源短缺的压力。节能意识和节能灯的广泛普及，使得中国在实现“节约型社会”和“环境友好型社会”的发展目标上取得了不容忽视的助力。随着时代的快速发展，每年夏季的到来，“电荒”越演越烈，这使得中国电力输出有了不小的压力，各个国家各个省份相继会出现电力不足，各相关部门也会采取区域性停电的举措缓解“电荒”。据相关部门的统计，我国的照明用电占所有电能输出的20%左右，推动节能灯的广泛使用，将大大减少国家在照明用电上的用电量消耗。在这种时代的大背景下，节能灯作为潜力行业在研发更好的产品和节能改革有着不容忽视的地位。1.5 课题研究的内容本课题就节能灯延伸出的关于声光双控楼道灯的设计与制作展开研究。数字技术的发展带动了很多相关行业的发展，就比如该相关节能灯研究课题，贴近我们的实际生活且息息相关。当今社会，有较多的楼道灯实在公共场所使用的，虽然是公共用电，但是大多数人的节能意识还是非常薄弱的，相比家庭用电多数电器处在待机状态，楼道灯更是长明不止，长期下来造成了严重的电能资源的浪费。在社区等楼道灯这一块，可以利用电子技术设计一种声光双控节约电能的照明灯用来代替传统的手工开关楼道灯。用声控和光控延时开关的照明楼道灯，当亮度低于一定值时，如天黑时，有人经过楼梯或者过道时，发出的脚步声、说话声、或者其他声音的时候，灯光自动亮起，在一定时间后，灯光自动熄灭；当亮度高于一定值时，灯光不再被点亮，此时声控失效。该研究与设计具有结构简单、消耗电能低、降低能耗消耗、稳定性好、灵敏度高等优点达到了节能环保、保护灯泡延长寿命、节省人力物力等好处。1.6 课题的开发目标开发目标有以下几点：(1)当亮度高于一定值时，灯不亮。(2)当亮度低于一定值时，可声控，灯自动点亮。(3)声控使得灯亮后，一定时间后自动熄灭。L7总体的设计思想(1)采用KeikIViSion4进行C语言代码编程工作，C语言广泛用于低层开发，具有高效、灵活、功能丰富、表达能力强灯特点。(2)采用AltiUmDeSigner进行原理图整体搭建，操作简单、方便进行修改。(3)单片机采用STCSP_V480向内部烧写程序。(4)将整个架构进行模块化设计，更加简明、通俗、易懂、不容易混淆。2.系统的设计方案分析与选择2.1 系统开发平台介绍安装和操作步骤如下：(1)采用AltiUmDeSigner绘制相关的原理图后，并完成相关元器件焊接工作。(2)下载KeilC51后，开始各个系统模块软件程序代码的编程。(3)下载软件STC-ISP后，通过该软件完成单片机主芯片程序代码的下载。(4)完成下载任务后，利用51单片机的开发流程，通过Keil