基于AT89S52单片机控制的声光控开关设计与实现

位磊 左远东 赵少伟

摘要：设计了一个电路简洁、节能节电、声光控工作的电子智能开关。利用AT89S52单片机进行可编程控制，结合外围光敏感信号采样、声音感应器采样、触摸感应器采样、LED控制电路、继电器控制电路等，实现了声光控开关；降低了生产硬件成本；提高了电路的可靠性和稳定性；不仅节能、省电，而且使用寿命长等特点。

关键词：单片机；传感器；智能开关；声光控；节能

中图分类号：TP338 文献标识码：A 文章编号：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

隨着现代电子技术的发展，智能控制显得越来越重要，其中重要的一点是采用智能控制代替人工控制，智能控制不仅能为人们的生活带来实实在在的方便，更重要的时它能根据实际需要进行调控，达到节省能源的目的。在智能控制中声光控开关早已成为人们工作生活中的熟客，它的实现原理就是声光控电路，它不需要加装手动开关，实现控制只需要简单声光敏电路和小信号放大电路即可完成。它的使用生也非常方便快捷，可以将它安装在像走廊过道灯地方，只有在黑暗无光照且有一定声源的条件下它便会自动点亮，否则不会开启。

该文设计制作了一款操作方便、更高效、更智能化的声光控延时开关装置，由节能灯、声音传感器、光控传感器，放大器和由555芯片构成的单稳态时电路以及降压整流电路组成。其优点是价格低廉，具有省电节能、寿命长等特点。

2 系统功能

声光控延时开关装置通电后开始工作。当有光照到该装置时，只能通过触摸开关触发；当无光照到该装置时，既能通过声音触发，又能通过触摸开关触发；当触发时，有红色指示灯和蓝色指示灯伴随发光；当蓝色指示灯熄灭时，表示开关马上就要断开了，此时可以二次触发继续延时。

3 系统实现

该系统以AT89S52单片机位核心，主要由单片机最小系统、A/D转换模块、电源模块、声光敏模块、触摸模块、继电器及可控硅控制电路组成，系统模块框图如图1所示。

3.1 PCF8591 A/D转换芯片

PCF8591是一个功耗低、8位数模转换器件。如图2所示。

PCF8591具有多路模拟电平输入、单路模拟电平输出和1个I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0， A1和A2可用于硬件地址编程，最多允许在同一个I2C总线上接入8个A/D转换器件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输[2]。

该系统使用到PCF8591的3个模拟电平输入端口，其中光敏电阻接AIN0端口，触摸模块接AIN1端口，声音信号经放大电路放大后接AIN2端口。

3.2 AT89S52单片机

AT89S52 单片机是一种功耗低、性能高、8位微控制器，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使其在众多嵌入式控制应用得到广泛的应用。如图3所示。

AT89S52单片机的主要功能：定时器在短时间内实现产生中断，中断事件为通过IIC获取三路经A/D芯片模数转换后的数字电平，最高为5000mV，最低为0mV，获取到电平信息后通过内部的代码逻辑判断是否达到开启状态。

3.3 声控电路

声控电路是由声音控制的电路设备，其作用是把声音传感器采集到的声波信号转换为电信号，从而通过这种信号去控制其他被控制的电路或电器设备。

该系统采用数字控制电路，故需要将小信号放大，再由A/D转换模块将模拟量转化为数字量，最后送给单片机处理。处理流程如图4所示。

3.4 光控电路

光控电路是利用外来的光源做控制电路，其作用是把外来的光源信号转换为电信号，从而通过这种信号去控制其他被控制的电路或电器设备。

该系统采用光敏电路对外部光源检测，并将检测到的光信号转换为电信号，经A/D模块将模拟量转换为数字量后送给单片机处理。

3.5 延时控制电路

延时电子开关电路是用电路中输出的电信号进行电路控制的设备，其作用是用输出的信号去控制电路，是电路达到延时的目的。

该系统的延时通过单片机的定时器进行精准延时，并且延时电路的延时时长可根据使用场景进行精确的调节。

3.6 系统实现

该声光控开关以AT89S52单片机为核心器件，通过PCF8591A/D转换模块将模拟的电信号转换为数字电信号，以KEIL5为系统软件开发平台，用Proteus仿真，并用Portel 99 se电路仿真软件进行了PCB板设计。实物和系统原理图如图5、图6所示。

使用说明：装置检查无误后上电即可开始正常工作，当希望重启时，按下“复位”按钮即可。

4 系统软件实现

该系统采用C语言程序设计，程序主要由3部分构成，即初始化程序，PCF8591驱动程序，主程序。

4.1 初始化程序

4.2 PCF8591驱动程序

PCF8591的通信方式为IIC总线通信，系统需要使能某个端口转换，只需通过IIC协议写入需要使能的端口地址及转换命令即可。

该系统的转换函数如下：光敏电阻接的A/D端口轉换使能函数为unsigned int ReadADC（0x40），触摸模块A/D端口转换使能函数为unsigned int ReadADC（0x41），声音信号放大电路A/D端口转换使能函数为unsigned int ReadADC（0x42），通过执行使能函数对相关端口的转换使能，得到A/D转换后的电压数据，返回给主程序。

4.3 主程序

程序启动后，首先调用PCF8591模块初始化程序，调用声光以及触摸信号值转换模块，将模拟信号转换成BCD码，送入AT89S52单片机处理，通过与设定的声光触摸信号阈值比较，判断是否符合本装置的触发条件，并完成灯泡的点亮及精准延时工作，并在红LED指示灯亮去时进行二次信号检测，并增加延时工作，直至没有符合的信号输入，结束程序。

主程序流程图如图7所示。

5 结束语

该装置以AT89S52单片机为核心，采用PCF8951为A/D转换器，通过C语言编写完整的控制程序，可在外在自然条件复杂情况下，实现单片机控制的数模转换功能，在日常生活中可以得到广泛使用。

参考文献：

[1] 汤莉莉， 黄伟， 王春波. 基于AT89S52单片机的声光控制开关设计[J]. 现代电子技术， 2013（16）：140-142.

[2] 电子发烧友.pcf8591A/D转换芯片[EB/OL]. http：//www.elecfans.com/tags/pcf8591/.

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

【通联编辑：谢媛媛】