基于单片机控制的楼道声控灯设计.doc

西南科技大学信息工程学院 电子技术与创新实践基地 《电子创新实践》 课程设计报告 设计题目： 基于单片机控制的楼道声控灯设计 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 设计期限： 2010年6月20日——2010年6月27日 成 绩： 批阅教师： 一、设计任务 基于单片机控制的楼道声控灯设计 二、设计要求 教师下达的设计基本要求：①白天光线较强，照明灯不会点亮；②晚上有脚步声照明灯被点亮，脚步声小时后灯亮延时10s再自动熄灭。 三、设计内容 设计思想 该题目是基于单片机控制的楼道声控灯的设计。利用单片机丰富的外设和自动控制功能，设计出楼道声控灯的设计，该系统可控制十层楼的楼道或楼梯的电灯。电路原理图如下： 图中按键Floor1-Floor10模拟1-10层楼的楼梯或楼道的声音传感器，声音传感器用于检测楼道或楼梯是否有人经过，K1-K10是继电器，目的是控制但等的开关。电源模块为电路提供+5V电源，外部时钟源可为单片机提供频率为8M的时钟脉冲，LED1-LED10是控制指示灯，用来指示楼道或楼梯的电灯的亮灭信息，也可指示楼道或楼梯是否正在有人经过。 系统方案或者电路结构框图 图1 电源模块由+5V电源、两个1K电阻（R21、R22）、发光二极管LED11、电容C3、复位按键及Q11组成，如下图： 图2 其中，电容C3用于滤波。当输入电源不稳定，混有谐波分量时，由于电容的“通交流、阻直流”的特性，谐波分量会通过电容C3而滤去，从而保证电源的稳定和单片机稳定的运行。Q11为光敏三极管，当白天时，由于光线足够强，使得Q11导通，从而单片机处于复位状态，程序不会执行，即此时即使有脚步声使得传感器向单片机发送信号，单片机也不会控制继电器点亮电灯，但夜晚没有光线时，Q11截止，从而单片机可执行程序，控制继电器使得电灯的亮灭。 外部时钟源由两个20pf的陶瓷电容和一只8M的井镇组成，此部分只是作为参考，因为单片机ATmega8单片机的XTAL1和XTAL2引脚接外部时钟源时，此端口不能作为通用端口使用，为了节省端口资源，使得一片单片机尽可能控制多个楼层，而且不需要精确计时，因此不使用外部时钟源，而使用内部时钟源。 设计和使用说明 在使用之前须将程序（见附件）下载到单片机中。本程序在ICCAVR7.14版测试通过，硬件环境为AVR ATmega8L 8M系统频率。 当按键Floor1—Floor10中任一按键按下（即表示1-10楼任一层有人走路时），单片机控制继电器点亮该楼层电灯，并且计时开始，当10s后再无按键按下（即10s后不再有声音），单片机控制继电器关闭电灯，程序框图如下： 四、设计总结 一直以来只是利用单片机来控制电路，但是单片机处理速度毕竟是慢于简单的电路，即使是利用中断实现多线程控制，也是需要一定的处理时间，因此有些简单控制控制场合，还是利用模电、数电设计的电路更加实用一些。这就需要有扎实的基础知识。这个电路本来可以不需要单片机就可以实现，但是需要更多的元器件搭建控制电路，算起来也要超过一片单片机的费用（ATmega8L只需6-8元），因此从经济角度考虑选择单片机作为控制芯片不失为最佳选择，而且由于该电路在白天不需要运行，因此可利用程序使得单片机在不需要工作是处于休眠模式，以降低功效，这也是单片机的优于其他电路之处。 该设计的优点是可以同时控制多个楼层，如果使用总线扩展端口，可同时控制更多的楼层。而控制程序使用外部中断检测传感器信号，可以提高单片机反应速度，而且有利于使用单片机的掉电休眠模式（说明：掉电单片机休眠后，单片机停止了时钟等大部分模块，只保留外部中断、两线地址匹配、复位等继续工作，单片机需要在外部中断等中断源唤醒后才能继续工作）。AVR ATmega8L的掉电模式下功耗仅需0.5uA的电流，充分节省了能源。 控制该电路的程序中分为五个模块： 1、计时并休眠模块，程序如下： #pragma interrupt_handler timer1_ovf_isr:iv_TIM1_OVFvoid timer1_ovf_isr(void) //定时器溢出中断函数{ Timer_Counter++; //开始计数 if(Timer_Counter=Time_Limit) //判断是否已达10s钟 {