学院专科毕业论文（设计）基于单片机的智能声光控开关专业名摘要声光控开关的原理是只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。
在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。
本文以LGS公司生产的GMS97C2051单片机为核心，研究声光控开关的设计，采用串行A/D对声音信号的采集，可以通过软件来调节对声音的灵敏度。
单片机软件实施对光度的判断，使开关在白天时即使有声音也不工作。
文章应用了过零启动技术，开关工作在频繁的开关状态时不易损坏可控硅，延长了声控开关的使用寿命。
文章中还加入了看门狗电路，在工作中可以起到抗干扰的作用，大大加强了开关的可靠性。
关键词：声光控，智能，节能，可靠性。
ABSTRACTThe principle of acoustic optical switch is only after dark, when someone pass stair channel, issued, or other sounds of footsteps will provide automatic lit corridor, lighting, when people enter the house or apartment corridor lights out several minutes automatically delay extinguished. During the day, even a voice, corridor lights also will not light, can achieve the purpose of saving energy.In this paper GMS97C2051 LGS company production, the single-chip microcomputer is thedesign of acoustic light-activated switch, the serial A/D for sound signal collection, by software to adjust the sensitivity to sound. Single-chip microcomputer software implementation on photometric judgment to make the switch in the daytime, even though there is voice doesn't work. Article applied zero start up technology, switch work in frequent switch to thyyistoy andextendedofsound-controlled. Article also joined watch-dog circuit, in the work plays a role of anti-interference, the reliability of switches is greatly enhanced.Keywords: sound, the intelligent controller,energy-saving, reliability.目录1. 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题现状 (1)1.3 课题意义 (1)2.系统设计方案 (2)2.1 课题的研究内容 (2)2.2技术方案的选择 (2)3.系统结构与工作原理 (3)3.1 系统结构 (3)3.2 系统的工作原理 (5)4.硬件系统的设计 (5)4.1 声音信号采集电路的设计 (5)4.2 光信号判断电路的设计 (7)4.3 过零启动保护电路的设计 (8)4.4定时电路的设计 (9)4.5驱动输出电路的设计 (10)4.6电源设计 (11)4.7 看门狗电路的设计 (11)4.7.1 简介看门狗电路及其作用 (11)4.7.2 X5045特性介绍 (13)4.8. PCB板的制作的设计 (14)4.8.1 PROTEL DXP 2004的概述 (14)4.8.2 Protel原理图界面 (15)4.8.3 电路原理图的设计流程 (15)4.8.4 PCB板的绘制原则 (16)4.8.5 Protel PCB设计流程 (17)4.8.6 印制电路板（PCB）的绘制过程如下所示： (18)4.8.7 焊制电路板如下所示 (19)5. 软件设计 (20)5.1 软件设计语言的选择 (20)5.2 程序流程图 (21)5.3 主程序设计 (22)5.4 延时程序设计 (22)5.5 TLC2543读写程序设计 (22)5.6 DS1302驱动程序设计 (22)5.7 X5045驱动程序设计 (22)6系统的调试 (23)6．1 调试过程 (23)6.2 调试结果及经验总结 (25)7总结 (25)8附录 (26)参考文献 (33)致谢 (34)1. 绪论1.1 课题背景当今社会的主潮流是：降低能耗，节约能源，注重环保。
声光控开关体积小，外形美观，反应灵敏，制作容易，是公共场合照明开关的理想选择，被誉为：“长明灯的克星”。
公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关,由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象,故使灯泡寿命短,浪费电量,为国家、单位、个人造成经济损失。
另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，又容易造成事故隐患。
因此，设计研制一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便的声光双控白炽灯节能自动开关显得相当有必要。
1.2 课题现状公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关,由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象,故使灯泡寿命短,浪费电量,为国家、单位、个人造成经济损失。
因此，设计一个基于单片机的声光控开关系统，使公共场所和居民居住区的公共楼道灯在白天时不亮，晚上闻声自亮，待人走后，几十秒后自动关闭，既方便，又省电。
1.3 课题意义（1）利用单片机作为中央处理器；（2）具有光控功能，白天不亮灯，晚上有声音时亮灯；（3）延时时间可调节；（4）具有过零检测功能；（5）所设计的开关系统应做到节能、智能、耐用、可靠性高以及维护方便。
2.系统设计方案2.1 课题的研究内容运用单片机可以设计出智能型的声控开关，电路设计好后，运用软件编程来实现其功能，灵活方便，修改简单，在使用过程中更加的安全节电，智能环保。
2.2技术方案的选择目前的声控开关大多都是应用模拟电子技术进行设计，分立元件多，不可靠，而且许多声控开关的平均使用寿命不长，主要是因为电路作频繁的开关，启动电流非常大，导致功率元件可控硅由于过载而损坏。
如果在设计中采用开关电压过零保护技术，可消除白炽灯开启瞬间的大电流冲击，有效地防止可控硅元件启动时的电流过载，大大地延长了开关的使用寿命，并且可以起到保护灯泡的作用。
如今单片机技术已经相当成熟，未来的发展方向趋向于运用单片机可以设计出智能型的声控开关，电路设计好后，运用软件编程来实现其功能，灵活方便，修改简单。
在使用过程中更加的安全节电，智能环保。
首先单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片机的特点：（1）种类多，型号全；（2）提高性能，扩大容量，性能价格比高；（3）增加控制功能，向真正意义上的“单片”机发展；（4）低消耗；（5） C语言开发环境，友好的人机互交环境。
单片机的优点：（1）使用寿命长；（2）运行速度越来越快；（3）低噪声和高可靠性技术；（4） OTP与掩膜。
综上所述，单片机的特点和优点符合制作智能声光控开关的条件，并且具有准确性和节能性。
3.系统结构与工作原理3.1 系统结构设计声光控开关，最起码要考虑三个问题，其一是灯泡的开关控制，这是由220V市供电。
其二是光控制，使其在有光时，即使有声音也不能亮。
其三就是声音控制，在晚上或光线不足时，只要有人经过，发出声音，灯泡就会点亮。
设计的整体方案图如图1所示。
CPU以GMS97C2051单片机为核心，GMS97C2051是LG公司生产，引脚功能和指令系统与MCS-51兼容的20引脚封装单片机，片内含2K字节的EPROM，与MCS-51的主要不同之处是少了P0和P1口，能方便地用于不需外扩程序存储器的应用场合，达到简化电路、缩小体积、减小损耗和降低成本的目的。
整个设计包括以下几个模块：声信号采集模块，该模块主要是负责声音信号的采集并放大，再经过A/D转换器输入到单片机。
1.声信号采集模块，该模块主要是负责声音信号的采集并放大，再经过A/D转换器输入到单片机。
2.过零保护模块，该模块主要是负责声音信号的采集并放大，再经过A/D转换输入到单片机。
3.光信号采集模块，对光信号进行处理，电路当中有光信号时，输出一电平信号给单片机，当晚上或光线较暗时输出一反向信号给单片机，由单片机作出判断。
4.时钟定时模块，运用一时钟芯片，起到定时功能，当灯亮后，一定定时时间到，即自动熄灭。
5.看门狗模块，对现场干扰起保护作用，防止单片机的程序跑飞，使使使之输出一电压值，到可控使可控硅打开。
6.输出驱动模块，由单片机控制，使之输出一电压值，到可控硅，使可控硅打开。
图1整体方案图3.2 系统的工作原理采用串行A/D对声音信号的采集，可以通过软件来调节对声音的灵敏度。
单片机软件实施对光度的判断，使开关在白天时即使有声音也不工作，在晚上闻声自亮。
4.硬件系统的设计4.1 声音信号采集电路的设计图2声信号采集电路如图2所示为声音信号采集电路。
R6为声传感器，当没有声音时，其输出为低电压信号，若有声音时，输出一电压值，该电压值经过运算放大器OP07放大，放大倍数为R2/R4，R2为可变电阻，可以调节其阻值，使其放大倍数改变，起到调节声音灵敏度的作用。
下图TLC2543为A/D转换器，TLC2543采用串行接口，与外围电路的连线简单，三个控制输入端为CS（片选）、输入/输出时钟（I/O CLOCK）以及串行数据输出端（DATA INPUT）。
片内的14通道多路器可以选择11个输入中的任何一个或3个内部自测试电压中的一个，采用一保持是自动的，转换结束，EOC输出变高。