隧

道

智

能

昭

)\、、

明

系

統(tǒng)

設(shè)

計(jì)

說(shuō)

明

書(shū)

隧道智能照明系統(tǒng)

伴隨電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)己滲透到航天、國(guó)防、工業(yè)。農(nóng)業(yè)、

平常生活等各個(gè)領(lǐng)域，成為當(dāng)今世界科技現(xiàn)代化不可缺乏日勺重要工具和強(qiáng)有力武

器。用單片機(jī)研制的各個(gè)智能化測(cè)量控制儀表周期短、成本低，在一起、儀表與

機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。這次用單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一種走廊珞燈

控制系統(tǒng)。

光控電路有著廣泛的應(yīng)用。例如都市中的路燈或樓道照明等一般都是由人工

操作H勺,假如采用光控電路,根據(jù)光線H勺強(qiáng)弱來(lái)自動(dòng)啟動(dòng)和關(guān)閉照明燈，做到無(wú)人

自動(dòng)控制,可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,有效日勺節(jié)省能源。如下圖所示：

這時(shí)若在光控電路的基礎(chǔ)上添加一種聲控電路,使得照明電路在無(wú)光線的時(shí)

候,只受聲音的控制L當(dāng)有腳步聲或其他較強(qiáng)聲響的時(shí)候,照明電路自動(dòng)工作。當(dāng)

音，燈也不會(huì)亮，而當(dāng)夜晚時(shí)（光線到達(dá)臨界狀態(tài)時(shí)）聲控裝置才會(huì)真正的被啟動(dòng)

年，一而這時(shí)，就是這種“聲光控?zé)簟贝箫@身手的時(shí)候。即，當(dāng)有聲音響動(dòng)日勺時(shí)候,

燈才會(huì)亮起來(lái)，假如是人們活動(dòng)，則有很強(qiáng)日勺適應(yīng)性與活動(dòng)性，當(dāng)沒(méi)人活動(dòng)的時(shí)

候，也不會(huì)導(dǎo)致無(wú)端的能源揮霍。假如與一般的手動(dòng)燈比較，當(dāng)人在黑暗中的時(shí)

候，很難找到開(kāi)關(guān)的位置，亂找不一定能找到，甚至有時(shí)候會(huì)傷害到自己口勺人身

安全（在黑暗中找不到方向，亂闖很也許會(huì)撞上對(duì)人體有害的東西，例如被硬物

絆倒被摔傷，碰到鋒利的東西被割傷等），而對(duì)于聲光控?zé)魜?lái)說(shuō)，人們只需要造

出某種聲音，例如拍手，大喊一聲等，就可以啟動(dòng)聲光控控制燈，從而辦完自己

想辦日勺事情（要延長(zhǎng)燈的亮著的時(shí)間得要在合適日勺時(shí)刻發(fā)出聲音即延續(xù)）。

智能led照明控制系統(tǒng)，本人提供兩種設(shè)計(jì)方案如下：運(yùn)用單片機(jī)，定期通

過(guò)單片機(jī)日勺內(nèi)部定期器來(lái)完畢。如下圖所示：

2.1.方案一電路的工作原理

聲光控照明電路還需要加上一種延時(shí)電路，才能使照明燈在夜晚工作了一定

期間后自動(dòng)熄滅，否見(jiàn)，照明燈將會(huì)是長(zhǎng)明燈，這樣將導(dǎo)致資源的揮霍，也大大

縮短了照明燈的壽命。

聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)H勺電路原理圖見(jiàn)圖1所示。電路中的重要元器件是使用了數(shù)

字集成電路cd4011,其內(nèi)部具有4個(gè)獨(dú)立日勺與非門(mén)vd1?vd4,使電路構(gòu)造簡(jiǎn)樸,

工作可靠性高。

為了使聲光控開(kāi)關(guān)在白天開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，即燈不亮，由光敏電阻rg等元件構(gòu)成

光控電路，r5和rg構(gòu)成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無(wú)光時(shí)，光敏電阻時(shí)阻值很大,

rg兩端的電壓高，即為高電平間『2nr8c3,變化r8或c3口勺值，可變化延時(shí)時(shí)

間，滿足不一樣日日勺。vd3和vd4構(gòu)成兩級(jí)整形電路，將方波信號(hào)進(jìn)行整形。當(dāng)

c3充電到一定電平時(shí)，信號(hào)經(jīng)與非門(mén)vd3、vd4后輸出為高電平，使單向可控硅

導(dǎo)通，電子開(kāi)關(guān)閉合；c3充斥電后只向r8放電，當(dāng)放電到一定電平時(shí)，經(jīng)與非

門(mén)vd3、vd4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，完畢一次完整

日勺電子開(kāi)關(guān)由開(kāi)到關(guān)日勺過(guò)程。

二極管vdl?vd4將交流220v進(jìn)行橋式整流，變成脈動(dòng)直流電，又經(jīng)rl降

壓，c2濾波后即為電路的直流電源，為bm、vt、ic等供電。

用聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)替代住宅小區(qū)日勺樓道上的開(kāi)關(guān)，只有在天黑后來(lái)，當(dāng)有人

走過(guò)樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其他聲音時(shí)，樓道燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，提供照明，當(dāng)人

們進(jìn)入家門(mén)或走出公寓，樓道燈延時(shí)兒分鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，雖然有聲音,

樓道燈也不會(huì)亮，可以到達(dá)節(jié)能的目的。聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)不僅合用于住宅區(qū)的樓

道，并且也合用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場(chǎng)所，它具有體積小、外形美觀、

應(yīng)用廣泛、工作可靠等長(zhǎng)處。

2.LL單片機(jī)控制部分電路

單片機(jī)控制模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)選用我們常用的AT89c51。無(wú)論是信號(hào)采集還是信

號(hào)輸出都要通過(guò)單片機(jī)的出來(lái)。此外定期也是通過(guò)單片機(jī)的定期來(lái)做，這樣可以

減少外部元器件日勺數(shù)量。

2.1.2.信號(hào)采集部分電路

判斷外界光線采用光敏電阻，運(yùn)用集成運(yùn)放LM324將電阻輸出日勺電壓轉(zhuǎn)換成

TTL電平以供單片機(jī)處理。檢測(cè)外界聲音日勺使用微型話筒，信號(hào)處理措施和光敏

電阻出來(lái)的信號(hào)處理措施類(lèi)似，并且下文有詳細(xì)的簡(jiǎn)介，在這里就不多作簡(jiǎn)介。

系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖2所示:

圖2信號(hào)采集部分電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖

光敏電阻接在PLO上，話筒接在P1.1上，繼電器接在P1.2上，蜂鳴器接

在P1.3上。房單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)會(huì)不停的掃描P1.0和PL1口上的邏輯狀

態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)10口發(fā)生變化時(shí)，立雖然判斷是光敏電阻發(fā)生日勺信號(hào)，還是

話筒的信號(hào)。發(fā)送在P1.2或者Pl.310口上輸出控制信號(hào)區(qū)控制繼電器動(dòng)作或者

控制蜂鳴器蜂鳴。假如是要打開(kāi)路燈，那么單片機(jī)的內(nèi)部定期港就開(kāi)始工作每當(dāng)

定期時(shí)間到了后來(lái)就會(huì)立即關(guān)閉路燈。這就是方案二H勺工作過(guò)程。

用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809,由單片機(jī)去判斷外界的環(huán)境。

方案二的構(gòu)成框圖如圖3所示

光敏電阻及繼電器

AA

DT

8

C9

1c

5

91

話筒及其信蜂鳴器

圖3方案二的構(gòu)成框圖

方案二的主體電路和方案一類(lèi)似，不過(guò)方案二中比方案一多了一種AD轉(zhuǎn)換

器ADC0809,光敏二極管或者話筒輸出的信號(hào)不是直接輸入到單片機(jī)，而是通過(guò)

ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后再輸入到單片機(jī)。方案二中單片機(jī)收到的是通過(guò)

簡(jiǎn)樸判斷的光線或者聲音信號(hào)了，這種工作狀態(tài)單片機(jī)永遠(yuǎn)只懂得兩種狀態(tài)。而

方案二單片機(jī)可以詳細(xì)的懂得外界光線的強(qiáng)弱或者外界的聲音大小。這樣方案二

在處理輸入信號(hào)上更具有優(yōu)勢(shì)。同步由于加入ADC0809轉(zhuǎn)換器，可以對(duì)輸入的光

線信號(hào)和聲音信號(hào)從模擬量到數(shù)字量日勺轉(zhuǎn)換，這樣可以詳細(xì)的判斷出外界的I環(huán)境

狀況，可以懂得外界光線的詳細(xì)強(qiáng)度大小和外界詳細(xì)聲音的強(qiáng)弱，這樣使得走廊

路燈具有功能愈加強(qiáng)大日勺只能控制，開(kāi)燈外界光線的強(qiáng)度和關(guān)燈外界光線日勺強(qiáng)度

有一種差值，同樣開(kāi)燈外界聲音日勺大小和關(guān)燈外界聲音的大小也具有一種差值，

具有減少誤差的功能。

在這兩個(gè)方案中方案一運(yùn)用了單片機(jī)，定期通過(guò)單片機(jī)日勺內(nèi)部定期器來(lái)完

畢，電路有了邏輯分析的能力，由于該方案前面日勺輸入只有0和I兩種狀態(tài)因此

該電路在處理光線或者聲音在臨界狀態(tài)不停變化的狀況會(huì)碰到比較大的麻煩，因

此設(shè)計(jì)出方案二，方案二是用ADC0809可以由單片機(jī)去判斷外界的環(huán)境是什么樣

子的，方案一處理不了日勺狀況。因此放棄了方案一而選擇了方案二。

3電路設(shè)計(jì)

下面詳細(xì)對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所考慮日勺方案進(jìn)行初步日勺論證和簡(jiǎn)要日勺分析。

3.1電源電路的設(shè)計(jì)

由于但路中需要12V和5V兩種電壓，因此分別采用三端穩(wěn)壓器7812和7805

輸出者兩種電壓，7812的輸入端電壓有市電220VAe變換而來(lái)。

電路圖如下：

?5V

圖4電源電路原理圖

電源部分使用220V到15V日勺交流電壓然后通過(guò)全橋?yàn)V波。為了防止電路由

于意外狀況導(dǎo)致電路電流過(guò)大，我們使用額定電流為500mA的保險(xiǎn)絲來(lái)防止電路

出現(xiàn)短路的狀況。做到愈加安全。電源變壓器選用額定電壓15v,功率容量2W

變壓器，輸出電壓經(jīng)橋式整流電路整流后電壓是：U=1.2*U。

該處電壓雖然已經(jīng)是直流但仍有較大波動(dòng)，加裝兩只10000UF電容后將會(huì)獲

得平滑穩(wěn)定口勺直流電壓，此時(shí)電壓為：U=1.4U(1

值得一提的是，為了深入濾除電路中也許存在的高頻干擾分量，還要在主濾

波電容上并聯(lián)兩只104P磁片電容，將干擾盡量旁路到地。之后將21v電壓送給

三端穩(wěn)壓器7812輸出一種12VH勺電壓，供應(yīng)繼電器使用。12V的電壓通過(guò)濾波

在通過(guò)7805輸出一種5VH勺電壓給單片機(jī)部分電路供電。

5V的電壓時(shí)12V通過(guò)7805線性穩(wěn)壓器得到日勺，為單片機(jī)部分電路供電。

3.2信號(hào)采集部分電路的設(shè)計(jì)

信號(hào)采集部分電路包括光信號(hào)采集和聲音信號(hào)采集兩個(gè)部分

光信號(hào)采集部分電路：

光信號(hào)采集部分電路由光敏電阻和信號(hào)處理電路構(gòu)成，有圖5可以懂得光敏

電阻日勺信號(hào)從光敏電阻和電阻R3之間輸出，然后輸入集成運(yùn)放的2腳。集成運(yùn)

放LM324構(gòu)成的是一種加法電路，光敏電阻日勺輸出信號(hào)和由可調(diào)電阻R4,R3輸

出信號(hào)相加。通過(guò)該部分的電路處理光線亮度信號(hào)將被處理成0-5V/、J電壓，輸

入到ADC0809,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，最終送入單片機(jī)進(jìn)行處理。

圖5光信號(hào)采集部分電路

聲音信號(hào)部分電路：

由于話筒必須和一種10K的電阻串聯(lián)接到5V日勺電壓才能有信號(hào)日勺輸出，因

此話筒的信號(hào)輸出電路的形式如圖6所示。由于輸入信號(hào)有很大的直流部分，因

此必須使用一種隔離電容C6將直流成分隔離掉，然后送入到三極管Q3,Q4進(jìn)行

信號(hào)口勺初步放大。下面口勺處理電路和光線信號(hào)的處理電路相似，最終也是輸出一

種0-5V的電壓，最終送入到單片機(jī)進(jìn)行處理。

圖6聲音信號(hào)部分電路

A/D轉(zhuǎn)換工作原理：

A/D轉(zhuǎn)換器是用來(lái)通過(guò)一定日勺電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。

模擬量可以是電壓、電流等電信號(hào)，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等

非電信號(hào)。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換涔日勺輸入信號(hào)必須經(jīng)多種傳感器把

多種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號(hào)可以有8位、10位、12位和16位等。

A/D轉(zhuǎn)換器日勺工作原理

重要簡(jiǎn)介如下三種措施：逐次迫近法、雙積分法、電壓頻率轉(zhuǎn)換法。

在集成電路器件中普遍采用逐次迫近型，現(xiàn)簡(jiǎn)要簡(jiǎn)介下逐次迫近型A/D轉(zhuǎn)換

日勺基本工作原理。

逐次迫近法

逐次迫近式A/D是比較常見(jiàn)H勺一種A/D轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時(shí)間為微秒級(jí)。

采用逐次迫近法口勺A/D轉(zhuǎn)換器是由種比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、緩沖寄存器和控制

邏輯電路構(gòu)成，如圖3.2.3.1所示。

基本原理是從高位到低位逐位試探比較，仿佛用天平稱物體，從重到輕逐層增減

祛碼進(jìn)行試探。

逐次迫近法轉(zhuǎn)換過(guò)程是：初始化時(shí)將逐次迫近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí),

先將逐次迫近寄存器最高位置1,送入D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成的模擬量

送入比較器，稱為Vo,與送入比較器日勺待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi進(jìn)行比較，若Vo<

Vi,該位1被保留，否則被清除。然后再置逐次迫近寄存器次高位為1,將寄

存器中新日勺數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的V。再與Vi比較，若Vo〈Vi,該

位1被保留，否則被清除。反復(fù)此過(guò)程，直至迫近寄存器最低位。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，

將逐次迫近寄存器中日勺數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量日勺輸出。逐次迫近日勺

操作過(guò)程是在一種控制電路的控制下進(jìn)行口勺。

ADC0809簡(jiǎn)介：

1.重要特性：8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即辨別率8位；具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?

轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us；單個(gè)+5V電源供電；模擬輸入電壓范圍0?+5V,不需零

點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)；工作溫度范圍為-40?+85攝氏度；低功耗，約15mW。

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圖7ADC0809內(nèi)部構(gòu)造

2.模擬信號(hào)輸入IN0?IN7：TN0-IN7為八路模擬電壓輸入線，加在模擬開(kāi)

關(guān)上，工作時(shí)采用時(shí)分割日勺方式，輪番進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

3.地址輸入和控制線：地址輸入和控制線共4條，其中ADDA.ADDB和ADDC

為地址輸入線，用于選擇IN0-IN7上哪一路模擬電壓送給比較器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

ALE為地址鎖存容許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，ADDA.ADDB

和ADDC三條地址線上地址信號(hào)得以鎖存，經(jīng)譯碼器控制八路模擬開(kāi)關(guān)通路工作。

4.數(shù)字量輸出和控制線（11條）：START為“啟動(dòng)脈沖”輸入線，上升沿

清零，下降沿啟動(dòng)ADC0809工作。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線，該線高電平表達(dá)心轉(zhuǎn)

換己結(jié)束，數(shù)字量己鎖入"三態(tài)輸出鎖存器"。D0-D7為數(shù)字量輸出線，D7為最

高位。ENABLE為“輸出容許”線，高電平時(shí)能使DO-D7引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)

字量。

5.電源線和其他（5條）：CLOCK為時(shí)鐘輸入線，用于為ADC0809提供逐次

比較所需，一般為640kHz時(shí)鐘脈沖°Vcc為+5V電源輸入線，GND為地線°+VREF

和-VREF為參照電壓輸入線，用于給電阻網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)原則電壓。+VREF常和VDD相

連，-VREF常接地。ADC0809芯片性能特點(diǎn)：是一種逐次迫近型的A/D轉(zhuǎn)換器，

外部供應(yīng)基準(zhǔn)電壓;單通道轉(zhuǎn)換時(shí)間116us；辨別率為8位，帶有三態(tài)輸出鎖存器,

轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，可由CPU打開(kāi)三態(tài)門(mén)，讀出8位的轉(zhuǎn)換成果;有8個(gè)模擬量日勺輸入

端,可引入8路待轉(zhuǎn)換的模擬量。ADC0809的數(shù)據(jù)輸出構(gòu)造是內(nèi)部有可控的三態(tài)

緩沖器，因此它的數(shù)字量輸出信號(hào)線可以與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連。內(nèi)部的三

態(tài)緩沖器由0E控制，當(dāng)0E為高電平時(shí)，三態(tài)緩沖器打開(kāi)，將轉(zhuǎn)換成果送出；當(dāng)0E

為低電平時(shí),三態(tài)緩沖器處在阻斷狀態(tài)，內(nèi)部數(shù)據(jù)對(duì)外部的數(shù)據(jù)總線沒(méi)有影響。因

此,在實(shí)際應(yīng)用中,假如轉(zhuǎn)換結(jié)束,要讀取轉(zhuǎn)換成果,則只要在0E引腳上加一種正

脈沖,ADC0809就會(huì)將轉(zhuǎn)換成果送到數(shù)據(jù)總線上。在本系統(tǒng)中ADC0809在電路中

日勺連接如下圖所示，在模擬量之前加入濾波電路是為了使泯集數(shù)據(jù)愈加精確，對(duì)

于模擬輸入通道，還需要采用某些消除干擾的措施，這點(diǎn)將在下一小節(jié)提到

ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以和微處理機(jī)兼容的控制邏輯口勺

CMOS組件。它是逐次迫近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。

6.ADC0809的內(nèi)部邏輯構(gòu)造

由下圖可知，ADC0809由一種8路模擬開(kāi)關(guān)、一種地址鎖存與譯碼器、一種

A/D轉(zhuǎn)換器和一種三態(tài)輸出鎖存器構(gòu)成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，容許8

路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換

完的I數(shù)字量，當(dāng)0E端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。

路

?

抵

X

開(kāi)

關(guān)

不

圖8ADC0809的內(nèi)部邏輯構(gòu)造

7.ADC0809引腳構(gòu)造

ADC0809各腳功能如下:

D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。

IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。

VCC：+5V工作電壓。

GND：地。

REF（+）：參照電壓正端。

REF（-）：參照電壓負(fù)端。

START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。

ALE：地址鎖存容許信號(hào)輸入端。

（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.

EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高

電平。

0E：輸出容許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。

CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。

A、B、C：地址輸入線。

8.外部特性（引腳功能）

ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖13.23所示。下面

闡明各引腳功能。

IN0-IN7：8路模擬量輸入端。

2-1-2-8：8位數(shù)字量輸出端。

ADDA、ADDB>ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中口勺一路

ALE：地址鎖存容許信號(hào)，輸入，高電平有效。

START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。

EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一種高電

平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。

0E：數(shù)據(jù)輸出容許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸

入一種高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。

CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。規(guī)定期鐘頻率不高于640KHZ。

REF(+)、REF(-)：基準(zhǔn)電壓。

Vcc：電源，單一+5V。

GND：地。

9.ADC0809的工作過(guò)程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1,將地址存入地

址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐

次迫近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換

正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完畢，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，成果數(shù)

據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)0E輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)

打開(kāi)，轉(zhuǎn)換成果日勺數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。

ADC0809對(duì)輸入模擬量規(guī)定：信號(hào)單極性，電壓范圍是0-5V,若信號(hào)太小,

必須進(jìn)行放大;輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保持不變，如若模擬量變化太快,

則需在輸入前增長(zhǎng)采樣保持電路。

在本課題設(shè)計(jì)中ADC0809的通道選擇是通過(guò)A7、A8、A9來(lái)選擇日勺，A7、A8、

A9與通道選擇關(guān)系為：

A7A8A9

IN0000

IN1001

IN2010

IN3011

IN4100

IN5101

IN6110

IN7111

光信號(hào)從INO輸入，聲音信號(hào)從IN1輸入，因此光信號(hào)曰勺A/D轉(zhuǎn)換地址70FFH,聲音

信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換地址71FFH。ADC0809H勺轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳EOC引腳接在單片機(jī)的IN0引腳上。

因此這也就意味著既可以采用中斷方式也可以使用查詢方式對(duì)ADC0809轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)進(jìn)行

讀取操作。采用中斷方式可以節(jié)省大量的時(shí)間，這樣大大減輕了單片機(jī)日勺工作承擔(dān)。

3.3單片機(jī)部分電路的設(shè)計(jì)和論證

單片機(jī)部分使用日勺是AT89c51,我們對(duì)此款單片機(jī)非常熟悉，因此使用起來(lái)

也相對(duì)純熟某些。下面是AT89c51的簡(jiǎn)介：

AT89C51單片機(jī)內(nèi)部包括部件概括如下：一種8位CPU,一種片內(nèi)振蕩器和

時(shí)鐘電路，ROM程序儲(chǔ)存器，RAM數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器，兩個(gè)16位定期器/計(jì)數(shù)器，可

尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和64K外部程序存儲(chǔ)的控制電路,32條可編程的I/O

總線（四個(gè)8為并行I/O端口），一種可編程全雙工串行口，具有5個(gè)中斷、2

個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷構(gòu)造。

AT89C51用CHMOS工藝制造的單片機(jī)都采用雙列直插式（DIP）40腳封裝,

端子信號(hào)完全相似。這40根端子大體可分為：電源（Vcc、Vss、Vpp、Vpd）＞

時(shí)鐘（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0-P3）、地址總線（P0口、P2口）和控制總

線（ALE、RST、/PROG、/PSEN、/EA）等幾部分。它們?nèi)丈坠δ芎?jiǎn)述如下：

1.電源：Vcc（端子號(hào)40）,芯片電源，接+5V；Vss（端子號(hào)20）,電源接

地端。

2.時(shí)鐘：XTAL1（端子號(hào)18）、XTAL2（端子）分別是內(nèi)部振蕩電路反相

放大器的輸入端、輸出端，是外接晶振的端子。

3.控制總線：ALE（端子號(hào)30）用來(lái)把地址日勺低字節(jié)鎖存到外部鎖存器；

/psen（端子號(hào)29）外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)；RST（端子號(hào)9）復(fù)位信號(hào)輸入

端；/EA為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器的選擇端；

4.I/O線：P0口（端子號(hào)32-39）單片機(jī)的雙向數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線;

P1口（端子號(hào)1-8）雙向輸入/輸出口，用來(lái)驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載;P2口（端子

號(hào)21-28）雙向輸入/輸出口，在訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，用作高8位地址總線；P3口（端

子號(hào)10-17）雙向輸入輸出口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。P3口日勺每一種端子尚有

其他日勺功能。

P3.0——RXD：串行口輸入端；

P3.1——TXD：串行口輸出端；

P3.2——/INTO：外部中斷0中斷祈求輸入端：

P3.3——/INT1：外部中斷1中斷祈求輸入端：

P3.4——TO：定期器/計(jì)數(shù)器0外部輸入端；

P3.5——T1：定期器/計(jì)數(shù)器1外部輸入端；

P3.6一一/WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)；

P3.7——/RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)；

5.時(shí)鐘電力：AT89c51內(nèi)有一種高增益發(fā)相反放大器，其頻率范圍為1.2MHz

—12MHz,XTAL1和XTAL2分別為放大器的輸入端和輸出端時(shí)鐘電路可以有內(nèi)

部方式或外部外部方式。在本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即

運(yùn)用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一種用于構(gòu)成振蕩器日勺高增益反

相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器

與作為反饋元件日勺片外晶體諧振器一起構(gòu)成一種自激振蕩器。外接晶體諧振器以

和電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容均值

雖然沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)定，但電容日勺大小會(huì)影響震蕩器頻率日勺高下、震蕩器的I穩(wěn)定性、

起振日勺迅速性和溫度日勺穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的I值為12MHz,

電容應(yīng)盡量的選擇陶瓷電容，電容值約為22uF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩

器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器

穩(wěn)定和可靠地工作。為了和提高單片機(jī)tl勺運(yùn)行速度，又能最大程度的保證單片機(jī)

日勺運(yùn)行速度,因此AT89C51日勺晶振使用12MHz。由此我們可以計(jì)算出AT89C51

在該晶振下日勺時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期的計(jì)算措施如下：

1.指令周期

CPU執(zhí)行一條指令所用的時(shí)間稱為指令周期。一種指令周期由「4個(gè)機(jī)

器周期構(gòu)成。

2.機(jī)器周期

CPU執(zhí)行一種基本操作所用的時(shí)間稱為機(jī)器周期，一種機(jī)器周期由6狀

態(tài)S1~S6構(gòu)成，每個(gè)狀態(tài)由2時(shí)鐘脈沖構(gòu)成，前一種脈沖叫相位P1,后一

種脈沖叫相位P2,因此,一種機(jī)器周期由12個(gè)時(shí)鐘脈沖S1PLS1P2……

S6P1,S6P2構(gòu)成。

3.時(shí)鐘周期

時(shí)鐘脈沖周期T為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主頻f口勺倒數(shù)，即：t=l/f0若系統(tǒng)主頻

為12MHz,則T=l/12us<>在80C51指令系統(tǒng)中，指令長(zhǎng)度為廣3個(gè)字節(jié)。

在單字節(jié)和雙字節(jié)日勺指令中，除了乘法和除法指令為4周期外，都是單周

期或雙周期的。三字節(jié)指令都是雙周期的。若系統(tǒng)主頻為12M,則單冏期

指令執(zhí)行日勺時(shí)間為12T=12*l/12=lusc雙周期指令執(zhí)行時(shí)間為

24T=24*l/12=2uso

6.復(fù)位電路：復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù):位引腳

RST通過(guò)一種斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)克制噪聲，它日勺

輸出在每個(gè)機(jī)器周期/、JS5P2,由星位電路采樣一次。單片機(jī)的復(fù):位有上電復(fù)位

和按鈕手動(dòng)復(fù)位兩種，本方案是采用兩種復(fù)位電路相結(jié)合。電容C3和電阻R2構(gòu)

成了上電復(fù)位，當(dāng)開(kāi)機(jī)上電時(shí)，電容C2H勺正端的電壓為5V,又由于電容兩端日勺

電壓具有不可躍變性，因此電容C3和電阻R2之間的電壓也為5V,因此單片機(jī)

會(huì)復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，由于直流電壓無(wú)法通過(guò)電容，因此單片機(jī)的復(fù)位引

腳相稱于通過(guò)電阻R2接地，又由于單片機(jī)的復(fù)位高電平時(shí)有效，因此單片機(jī)不

會(huì)復(fù)位。按鍵S1、電阻RI、R2構(gòu)成了按鍵復(fù)位電路。在系統(tǒng)正常工作時(shí)，只要

將按鍵按下，即可使單片機(jī)的復(fù)位引腳成高電平，單片機(jī)可復(fù)位。

在電路中采用了6個(gè)電容并聯(lián)，給單片機(jī)日勺電源進(jìn)行濾波，使單片機(jī)的電源

愈加平滑和穩(wěn)定，增長(zhǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在進(jìn)行PCB布板時(shí)，要注意將電容近貼著

單片機(jī)放置。

單片機(jī)引腳日勺10口的I使用：PL2和P1.3外接繼電港和蜂鳴器，P0口作為

ADC0809的數(shù)據(jù)輸入口，P0和P2作為地址輸出口。

圖9單片機(jī)部分電路圖

3.4輸出部分電路的設(shè)計(jì)和論證

輸出部分的電路由繼電器和蜂鳴器構(gòu)成。

繼電器電路H勺工作過(guò)程：

由干繼電器是捽制220VAe啊電壓,通過(guò)的J電壓和電流相對(duì)較大.因此要選

用功率較大H勺繼電器。在本課題的設(shè)計(jì)中使用的是12VH勺繼電器。繼電器室通過(guò)

三極管Q1來(lái)控制，當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時(shí)，三極管截止，繼電器線圈失電，常

開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)閉合，路燈被關(guān)閉。當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通繼

電器線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，路燈被打開(kāi)。由于繼電器在動(dòng)作時(shí)

會(huì)產(chǎn)生高電壓脈沖干擾信號(hào)。為了消除這種影響，在繼電器線圈的I的兩端并聯(lián)一

種蓄流二極管1N4148,二極管日勺正極接在線圈的附極，二極管的負(fù)極接在線圈

H勺正極，當(dāng)繼電器失電時(shí)電流從線圈的負(fù)極流向二極管的正極，然后再?gòu)恼龢O流

到二極管的負(fù)極，之后再次流到線圈的正極，這樣使線圈上存儲(chǔ)的能量最終消耗

在線圈的內(nèi)部，到達(dá)保護(hù)其他部分電路的目的。

蜂鳴器電路日勺工作過(guò)程

當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時(shí)，由于采用日勺是PNP型三極管，因此三極管處在導(dǎo)通

狀態(tài)，蜂鳴器蜂鳴。當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)三極管出于撤至狀態(tài)，蜂鳴器停止蜂

鳴。在本部分電路中采用PNP型三極管的原因是單片機(jī)輸出灌電流口勺能力要比輸

出拉電流的能力強(qiáng)，因此采用PNP型三極管是電流從外部流向單片機(jī)。

4.軟件設(shè)計(jì)

4.1程序流程

4.1.1系統(tǒng)主程序流程圖

圖11系統(tǒng)主程序流程圖

4.1.2傳感器子程序流程圖

結(jié)束

圖12傳感器子程序流程圖

4.2程序

4.2.1主程序

ORG000011

AJMPMAIN

ORGOOOBH

LJMPINT_TO

ORG0030H

MOVSP,#6011

MAIN:CLRPl.2

SETBPl.3

MOVTMOD,#0111

MOVTHO,#OBOH

MOVTLO,#3CH

SETBETO

SETBEA

CLRTRO

MOV45H,#0

MOV46H,#0

MOV47H,#0

MOVA,#0

MOVDPTR,#ADC0809_IN0_address

MOVX@DPTR,A

JBEOC,$

MOVA,@DPTR

MOV45H,A

MOVA,#0

MOVDPTR,#ADC0809_INl_address

MOVX@DPTR,A

JBEOC,$

MOVXA,@DPTR

MOV46H,A

LCALLDATA_PROCESS

SETBTRO

MOVA,50H

NEQ:

CJNEA,#1,NEQ

MOV4511,#0

MOV46H,#0

MOV50H,#0

SJMPMAIN

4.2.2定期器中斷子程序

；子程序名稱：定期器中斷程序INT_TO

;入口參數(shù)：50H定期器時(shí)間到標(biāo)志

；子程序功能：完畢中斷計(jì)時(shí)

INT_TO:

MOVTHO,#OBOH

MOVTLO,#3CH

TNC47H

MOVA,47H

CJNEA,#20,NEQ2

MOV5011,#!

MOV47H,#0

CLRTRO

NEQ2:

RETI

423數(shù)據(jù)處理程序

;子程序名稱:DATA_PROCESS

;入口參數(shù):46H,47H

；子程序功能：完畢友數(shù)據(jù)的處理

DATAPROCESS:

MOVA,46H

MOVB,#50將亮度分為50個(gè)等級(jí)

DIVAB

LCALLL_PROCESS判斷開(kāi)燈還是關(guān)燈子程序

MOVA,47H

MOVB,#50

DIVAB將聲音分為50個(gè)等級(jí)

LCALLV_PROCESS

RET

4.2.4ADC0809持續(xù)對(duì)2個(gè)通道采樣程序

MOVRO,#3011

MOVR4,#02H

MOVDPTR,#OCOOOH選擇ADC0809日勺INO輸入

LOOP:

MOVX@DPTR,