基于AT89S52單片機控制的聲光控開關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)

位磊 左遠(yuǎn)東 趙少偉

摘要：設(shè)計了一個電路簡潔、節(jié)能節(jié)電、聲光控工作的電子智能開關(guān)。利用AT89S52單片機進行可編程控制，結(jié)合外圍光敏感信號采樣、聲音感應(yīng)器采樣、觸摸感應(yīng)器采樣、LED控制電路、繼電器控制電路等，實現(xiàn)了聲光控開關(guān)；降低了生產(chǎn)硬件成本；提高了電路的可靠性和穩(wěn)定性；不僅節(jié)能、省電，而且使用壽命長等特點。

關(guān)鍵詞：單片機；傳感器；智能開關(guān)；聲光控；節(jié)能

中圖分類號：TP338 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）22-0228-05

Abstract： An electronic intelligent switch with simple circuit， energy saving， sound and light control is designed. Using AT89S52 microcontroller for programmable control， combined with peripheral light-sensitive signal sampling， sound sensor sampling， touch sensor sampling， LED control circuit， relay control circuit， etc.， to achieve the sound and light control switch； reduce the production cost of the hardware； improve the circuit The reliability and stability； not only energy saving， energy saving， but also long life and other characteristics.

Key words： Single chip microcomputer， sensor； intelligent switch； sound and light control， energy saving

1 背景

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，智能控制顯得越來越重要，其中重要的一點是采用智能控制代替人工控制，智能控制不僅能為人們的生活帶來實實在在的方便，更重要的時它能根據(jù)實際需要進行調(diào)控，達到節(jié)省能源的目的。在智能控制中聲光控開關(guān)早已成為人們工作生活中的熟客，它的實現(xiàn)原理就是聲光控電路，它不需要加裝手動開關(guān)，實現(xiàn)控制只需要簡單聲光敏電路和小信號放大電路即可完成。它的使用生也非常方便快捷，可以將它安裝在像走廊過道燈地方，只有在黑暗無光照且有一定聲源的條件下它便會自動點亮，否則不會開啟。

該文設(shè)計制作了一款操作方便、更高效、更智能化的聲光控延時開關(guān)裝置，由節(jié)能燈、聲音傳感器、光控傳感器，放大器和由555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)時電路以及降壓整流電路組成。其優(yōu)點是價格低廉，具有省電節(jié)能、壽命長等特點。

2 系統(tǒng)功能

聲光控延時開關(guān)裝置通電后開始工作。當(dāng)有光照到該裝置時，只能通過觸摸開關(guān)觸發(fā)；當(dāng)無光照到該裝置時，既能通過聲音觸發(fā)，又能通過觸摸開關(guān)觸發(fā)；當(dāng)觸發(fā)時，有紅色指示燈和藍色指示燈伴隨發(fā)光；當(dāng)藍色指示燈熄滅時，表示開關(guān)馬上就要斷開了，此時可以二次觸發(fā)繼續(xù)延時。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

該系統(tǒng)以AT89S52單片機位核心，主要由單片機最小系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊、聲光敏模塊、觸摸模塊、繼電器及可控硅控制電路組成，系統(tǒng)模塊框圖如圖1所示。

3.1 PCF8591 A/D轉(zhuǎn)換芯片

PCF8591是一個功耗低、8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器件。如圖2所示。

PCF8591具有多路模擬電平輸入、單路模擬電平輸出和1個I2C總線接口。PCF8591的3個地址引腳A0， A1和A2可用于硬件地址編程，最多允許在同一個I2C總線上接入8個A/D轉(zhuǎn)換器件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式進行傳輸[2]。

該系統(tǒng)使用到PCF8591的3個模擬電平輸入端口，其中光敏電阻接AIN0端口，觸摸模塊接AIN1端口，聲音信號經(jīng)放大電路放大后接AIN2端口。

3.2 AT89S52單片機

AT89S52 單片機是一種功耗低、性能高、8位微控制器，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使其在眾多嵌入式控制應(yīng)用得到廣泛的應(yīng)用。如圖3所示。

AT89S52單片機的主要功能：定時器在短時間內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)生中斷，中斷事件為通過IIC獲取三路經(jīng)A/D芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電平，最高為5000mV，最低為0mV，獲取到電平信息后通過內(nèi)部的代碼邏輯判斷是否達到開啟狀態(tài)。

3.3 聲控電路

聲控電路是由聲音控制的電路設(shè)備，其作用是把聲音傳感器采集到的聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而通過這種信號去控制其他被控制的電路或電器設(shè)備。

該系統(tǒng)采用數(shù)字控制電路，故需要將小信號放大，再由A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，最后送給單片機處理。處理流程如圖4所示。

3.4 光控電路

光控電路是利用外來的光源做控制電路，其作用是把外來的光源信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而通過這種信號去控制其他被控制的電路或電器設(shè)備。

該系統(tǒng)采用光敏電路對外部光源檢測，并將檢測到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)A/D模塊將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后送給單片機處理。

3.5 延時控制電路

延時電子開關(guān)電路是用電路中輸出的電信號進行電路控制的設(shè)備，其作用是用輸出的信號去控制電路，是電路達到延時的目的。

該系統(tǒng)的延時通過單片機的定時器進行精準(zhǔn)延時，并且延時電路的延時時長可根據(jù)使用場景進行精確的調(diào)節(jié)。

3.6 系統(tǒng)實現(xiàn)

該聲光控開關(guān)以AT89S52單片機為核心器件，通過PCF8591A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，以KEIL5為系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺，用Proteus仿真，并用Portel 99 se電路仿真軟件進行了PCB板設(shè)計。實物和系統(tǒng)原理圖如圖5、圖6所示。

使用說明：裝置檢查無誤后上電即可開始正常工作，當(dāng)希望重啟時，按下“復(fù)位”按鈕即可。

4 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

該系統(tǒng)采用C語言程序設(shè)計，程序主要由3部分構(gòu)成，即初始化程序，PCF8591驅(qū)動程序，主程序。

4.1 初始化程序

4.2 PCF8591驅(qū)動程序

PCF8591的通信方式為IIC總線通信，系統(tǒng)需要使能某個端口轉(zhuǎn)換，只需通過IIC協(xié)議寫入需要使能的端口地址及轉(zhuǎn)換命令即可。

該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換函數(shù)如下：光敏電阻接的A/D端口轉(zhuǎn)換使能函數(shù)為unsigned int ReadADC（0x40），觸摸模塊A/D端口轉(zhuǎn)換使能函數(shù)為unsigned int ReadADC（0x41），聲音信號放大電路A/D端口轉(zhuǎn)換使能函數(shù)為unsigned int ReadADC（0x42），通過執(zhí)行使能函數(shù)對相關(guān)端口的轉(zhuǎn)換使能，得到A/D轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)據(jù)，返回給主程序。

4.3 主程序

程序啟動后，首先調(diào)用PCF8591模塊初始化程序，調(diào)用聲光以及觸摸信號值轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信號轉(zhuǎn)換成BCD碼，送入AT89S52單片機處理，通過與設(shè)定的聲光觸摸信號閾值比較，判斷是否符合本裝置的觸發(fā)條件，并完成燈泡的點亮及精準(zhǔn)延時工作，并在紅LED指示燈亮去時進行二次信號檢測，并增加延時工作，直至沒有符合的信號輸入，結(jié)束程序。

主程序流程圖如圖7所示。

5 結(jié)束語

該裝置以AT89S52單片機為核心，采用PCF8951為A/D轉(zhuǎn)換器，通過C語言編寫完整的控制程序，可在外在自然條件復(fù)雜情況下，實現(xiàn)單片機控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，在日常生活中可以得到廣泛使用。

參考文獻：

[1] 湯莉莉， 黃偉， 王春波. 基于AT89S52單片機的聲光控制開關(guān)設(shè)計[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)， 2013（16）：140-142.

[2] 電子發(fā)燒友.pcf8591A/D轉(zhuǎn)換芯片[EB/OL]. http：//www.elecfans.com/tags/pcf8591/.

[3] 百度百科.AT89S52單片機[EB/OL]. https：//baike.baidu.com/item/AT89S52/10024081？fr=aladdin.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】