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• 本文标题：基于51单片机的声光双控楼道灯设计与制作.doc
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• 内容摘要：本科毕业设计，论文， 基于51单片机的声光双控楼道灯设计与制作 Designandimplementationofindoormanagementandcontrolsystem 院，系， 计算机科学与技术系 专业 电子信息工程 班级 2班 学号 16210420203 学生姓名 吴巧珍 指导教师 张胜田 提交日期 2020年4月24日 毕业设计，论文，原创性声明 本人郑重声明，所呈交的毕业设计，论文，，是本人在指导老师的指导下，独立进行的设计，研究，工作及取得的成果，论文中引用他人的文献数据图件资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人已经发表或撰写的作品及成果。对本文的研究作出贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文作者，签字，，吴巧珍签字日期，2020年4月24日 指导教师， 评阅教师评分， 小组评分， 成绩， 主任签字，， 年月日 内容摘要 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  Abstract The21stcenturyisaneraoftherapiddevelopmentofscienceandtechnologyintheworldandChinaspuuitofhigherfasterandfarthergoalsinthescienceandtechnologyindustrygonefurthe。Therearealsomoreandmoreproductsonthemarkettomeettheneedsanddevelopmentofcontemporarytimeswhilepuuingdevelopmentbutalsostandardizingallpeopletoprotecttheenvironmentgreensustainabledevelopmentsntialareasofcorridorlightslongtermstartnottocloseintimeorevenlongtermopenphenomenoniscommonwhichhascausedagreatwasteandcoumptionofenergy。Inthecaseoflongtermfrequenttouchwallisundoubtedlyalsocausedbywearandtearlateeedtospendalotofhumanandfinancialresourcestorepair。osustainabledevelopmentreducingtheexistingenergycoumptionisundoubtedlythegoaloftodayssocietytoachievetogether。Howeverthereisstillagreatwasteofenergyintodayssocietysuchasschoolscompaniescommunitiesandotherpublicplacesandreside。 Inviewofthissocialphenomenonthesubjectofthisdesignisacoustoopticdoublecontrolledcorridorlamp51singlechipmicrocomputerischipwhentheambientbrightnessishighthelampisnotonWhenthebrightnessoftheenvironmentislowerthanacertainvalueinordertosaveenergysoundcontrolisadoptedsuchasfootstepsstampedeapplausespeechsoundandothersoundsourcetriggerlightsonwhenpeoplewalk。Inthesettimethelightscontinuetolightafteracertaintimethelightsautomaticallygoout。 Keywords，Energysavingsustainable51singlechipbrightnesssoundcontrol 目录 1。绪论 1 1。1课题研究背景 1 1。2文献综述 1 1。3选题的意义和目的 1 1。4研究现状 2 1。5课题研究的内容 2 1。6课题的开发目标 3 1。7总体的设计思想 3 2。系统的设计方案分析与选择 4 2。1系统开发平台介绍 4 2。1。1KeiluVision4 4 2。1。2AltiumDesigner 4 2。1。3STC_ISP_V4。80 4 2。2系统开发相关技术 5 2。2。1C语言简介 5 2。3总体设计方案 5 3。硬件模块设计 6 3。1单片机系统电路设计 6 3。1。1单片机主控制电路的设计 6 3。1。2电源电路设计 7 3。1。3晶振电路设计 7 3。2光强度感应模块电路设计 8 3。3声音控制电路设计 9 3。4键盘模块电路设计 9 3。5显示屏模块电路设计 10 4。系统调试 12 4。1系统硬件调试 12 4。2系统软件调试 12 4。3系统软硬联调 3 5。系统测试 14 5。1测试内容 14 5。2测试原理 15 5。3测试结果 15 5。4实物展示 15 6。总结 7 致谢 8 参考文献 9 附录 20 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。 1。7总体的设计思想 ，1，采用KeiluVision4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STC_ISP_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STCISP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Keil4进行该课题的硬件模块各个程序代码的编写工程。 2。1。1KeiluVision4 KeiluVision4是在2009年2月份由英国ARM公司发布，这一软件引入了最新的窗口管理系统，能够将试图内的图标拖动到任意开发人员向拖动的位置，并支持多显示器窗口显示，增加了等多大众化的功能，高度灵活性以提高开发者的开发生产能力，高效的程序开发使得开发者更快的完成相关开发提升能力，为开发人员提供了一个整洁并且更加高效的环境用来应用开发程序。而在2011年的3月份，ARM公司发布了最新的集成开发环境，其编译器调试工具实现与ARM的期间完美匹配。 2。1。2AltiumDesigner AltiumDesiger是Altium公司开发推出主要应用在Windows系统下的一体化的电子产品开发系统包含了开发室支撑所有核心必要技术功能点综合针对电子产品一体化，AltiumDesiger形成了市场迄今为止唯一一款具有统一性质的应用方案，拓宽了设计的传统平台。该软件继承了Protel软件功能的基础上，为设计使用开发者提供了更加便捷轻松容易掌握的全新解决问题的方案，在原理图设计PCB设计信号完整性的分析设计输出等基于分离处理器和FPGA的嵌入式软件技术都缓解了单一堪称完美的综合到一起。AltiumDesiger针对集成了现代设计数据管理功能，提供了一个既满足当前，也满足未来开发需求的解决方案，使设计者在电路图的绘制和PCB设计的质量和效率都在原来的基础上有很大的提升。 2。1。3STC_ISP_V4。80 STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的单时钟机器周期，1T，的51单片机， 采用STC_ISP_V4。80向内部烧写程序。STC_ISP_V4。80是由STC公司，宏晶科技公司，研发，可以向STC12C5ASTC89C52等系列单片机内烧写程序。附带串口调试工具，可以用来调试串口收发数据的调试软件，也可以设置波特率等参数。该软件具有界面数据点清晰并附带操作步骤等特点，适合新手操作，对所选的选项一目了然，容易查找数据点。 2。2系统开发相关技术 2。2。1C语言简介 步入大学所学的专业课程之一的第一门编程语言就是C语言程序设计。这是一门被广泛用于低层开发的面向过程抽象化的一门通。作为一门入门编程语言，C语言有着自身独特的优势所在，在语法规则和思想上已经趋于成熟相对完善的建立起来。C语言可以作为低层开发的编程语言，自身优点是尤为突出的，集合了汇编语言的特点和高级语言的特点，在程序开发过程中，开发者可以凭借自身熟悉的结构依赖C语言在语法结构上限制小的特点去进行灵活的编写。 C语言在结构上清晰容易使用，最大的特点是在出错后，便于后期的调试修改与维护，而这一特点建立在C语言是结构式语言，而结构式语言最大的特点就是在使用过程中，除了必要的信息交流外自身是互相独立的，这一结构使得开发者编写的程序代码和数据之间是彼此分隔化的。所以在构建大型的应用软件时，采用C语言参与操作系统和系统程序或者需要涉及硬件部分的环境，在工作进行编程应用的过程中的作用凸显相比其他高级语言来说更加的优秀。 2。3总体设计方案 关于声光双控楼道灯的设计与制作从需求获取分析和对比等开始查找资料初步选材筛选确定选材系统构思原理图程序等。该涉及与制作采用了51单片机小系统，这一系统包含了复位电路晶振电路与电源电路，外加液晶显示与按键结合完成整个基础电路的架构，但在此设计中不需使用复位电路，电源开关按钮可充当复位按钮，每关闭重启一次系统，无需重置数值。在51单片机的选材上也进行对比，采用了性能更加优秀的STC12C5A60S2型号的单片机，与过去所学的STC80C51相比，在内部资源和驱动能力上更胜一筹，在8051指令和管脚上是完全兼容的，在晶振完全相同的情况下，该单片机是普通单片机运行速度的815倍。 3。硬件模块设计 3。1单片机系统电路设计 3。1。1单片机主控制电路的设计 该设计与制作选择的主控制芯片为51单片机，在选材方面与之前所用于设计与制作所用的STC80C51STC89C52等单片机进行比较，采用了性能更加优秀的STC12C5A60S2型号的51单片机，STC12C5A60S2是宏晶科技生产的单时钟单片机，具有超强的抗干扰能力高速低能耗等特点，在内部资源和驱动能力比传统8051单片机如STC80C51等上更胜一筹，这一单片机增强型8051CPU，指令周期为1T，相关的指令代码8051指令和管脚上是完美兼容的，在晶振一致的情况下，该单片机是普通单片机运行速度的812倍，有EEPROM功能，STC12C5A62S2ADPWM无内部EEPROM，可以提高运行效率，其中增加的P36引脚在断电时可以自动保存进EEPROM，具有容量大的程序程序存储器FLASH工艺等优点。 图3。1STC12C5A60S2管脚图 STC12C5A60S2常用引脚功能说明， VCCGND引脚，VCC为正5V待暖引脚，GND为负极电源引脚接地。 WRD引脚，数据存储器的读写选通。 T0T1引脚，T0，P34，与T1，P35，分别是外部计时器写入0引脚与1引脚。 CCP0CCP1引脚，P13CCP0和P14CCP1为AD数模转换IO口引脚的同时，也为PWM输出控制引。 P32INT0P33INT1引脚，外部中断01。 XTAL1，内部时钟工作电路的输入和反向振荡放大器的输入 XTAL2，反向振荡器的输出。 T，复位输入引脚，在振荡器复位器件时，需维持T的两个机械周期的高电平时间。 EAVPP，是否允许访问进行。 PSEN，选通信号用外部程序存储器。 3。1。2电源电路设计 电源电路的设计是计算机应用系统中必不可少的，没有电源电路的供电，整个系统将无法正常运行，所以电源的可靠性等指标也直接影响整个系统的性能。供电系统是内个自动化控制系统中必不可少的一个部分，该单片机采用的工作电压为5。5V3。5V，5V单片机，，在开发板中使用USB接口输入电压，从图3。1单片机的管脚图中，可知供电电路的GND和VCC分别在20引和40引脚上，代表电源负极与电源正极。电源电路设计如下图所示， 图3。2电源电路设计图 3。1。3晶振电路设计 晶振电路是单片机最小系统内不可缺少的一个组成成分，起到了不可或缺的作用，在单片机系统内，晶振是为单片机系统提供基准...
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