基于單片機(jī)教室燈光智能控制系統(tǒng)

1、<p>　　吉 林 農(nóng) 業(yè) 科 技 學(xué) 院</p><p>　　學(xué) 士 學(xué) 位 論 文</p><p>　　論 文 題 目： 基于單片機(jī)教室燈光智能控制系統(tǒng) </p><p>　　—環(huán)境光采集、熱釋紅外傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　年 級(jí) 專 業(yè)： 10級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù) </p&g

2、t;<p>　　學(xué) 生 姓 名： 孫麗爽 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 1005601131 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： 謝艷新 </p><p>　　評 閱 教 師： 王海波

3、 </p><p>　　完 成 日 期： 2014年6月13日 </p><p><b>　　吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院</b></p><p>　　基于單片機(jī)教室燈光智能控制系統(tǒng)</p><p>　　—環(huán)

4、境光采集、熱釋紅外傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 生: 孫麗爽</p><p>　　專 業(yè): 電子信息科學(xué)與技術(shù)</p><p><b>　　指導(dǎo)教師: 謝艷新</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本研究針對教室燈光

5、的控制方法，尤其是教室燈光的智能控制方面的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了教室燈光智能控制的原理和實(shí)現(xiàn)方法，提出了基于單片機(jī)的教室燈光智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了智能控制系統(tǒng)的硬件裝置和相應(yīng)軟件。</p><p>　　該系統(tǒng)以STC89C51單片機(jī)作為控制模塊的核心部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在，采用光敏電阻構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開燈的條件，通過對人體存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別與判斷，

6、完成對教室燈光的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。系統(tǒng)還具有報(bào)警功能；同時(shí)還采用了軟/硬件的“看門狗”等抗干擾措施。</p><p>　　關(guān)鍵詞：熱釋紅外人體傳感器；STC89C51單片機(jī)；光敏電阻</p><p>　　Classroom Lighting Intelligent Control System </p><p>　　—The ambient lig

7、ht gathering pyroelectric infrared sensor system </p><p>　　Name: lishuang Sun</p><p>　　Major: Electronic Information Science and Technology</p><p>　　Tutor: yanxin Xie</p><

8、;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The research of control method for classroom lighting, especially classroom lighting intelligent control development present situation, analyzed the principle and

9、 realization method of classroom lighting intelligent control, and proposes a new design classroom lighting intelligent control system based on single chip microcomputer, hardware device is developed based on the intell

10、igent control system and corresponding software.</p><p>　　The system uses STC89C51 microcontroller as a core component of the control module, the infrared sensor to detect the existence of human body, using

11、optical detection circuit composed of environmental photosensitive resistance strength; according to the condition, reasonable, through identification and determine the existence of signals and environmental light signal

12、s to the human body, the classroom lighting intelligent control, to avoid the use of waste electric classroom. The system also has </p><p>　　Keywords: Pyroelectric Infrared Body Sensor; STC89C51 Single-chip

13、Microcomputer; Photosensitive Resistance</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 引言1</b>

14、;</p><p>　　1.1 教室燈光控制的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.2 本設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容1</p><p>　　1.3 本文完成主要任務(wù)2</p><p>　　2 教室燈光智能控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 單片機(jī)的選擇3</p><p>

15、;　　2.2 感應(yīng)器的選擇4</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 主控模塊設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1.1 系統(tǒng)主控電路6</p><p>　　3.1.2 單片機(jī)的引腳功能6</p><p>　　3.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)7</p><

16、p>　　3.3 環(huán)境光采集模塊設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.3.1 光敏電阻介紹8</p><p>　　3.3.2 LM393電壓比較器介紹9</p><p>　　3.4 熱釋紅外感應(yīng)模塊11</p><p>　　3.5 系統(tǒng)時(shí)鐘電路13</p><p>　　3.6 超時(shí)報(bào)警電路14&l

17、t;/p><p>　　3.7 顯示電路設(shè)計(jì)14</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1 定時(shí)中斷處理17</p><p>　　4.1.1 定時(shí)中斷功能17</p><p>　　4.1.2 定時(shí)中斷流程圖17</p><p>　　4.1.3 定時(shí)中斷

18、說明17</p><p>　　4.2 環(huán)境光采集模塊的設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.2.1 環(huán)境光采集模塊的功能18</p><p>　　4.2.2 環(huán)境光采集模塊的流程圖18</p><p>　　4.2.3 環(huán)境光采集模塊的程序18</p><p>　　4.2.4 環(huán)境光采集模塊的說明19&

19、lt;/p><p>　　4.3 熱釋紅外傳感器的設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.3.1 熱釋紅外傳感器的功能19</p><p>　　4.3.2 熱釋紅外傳感器的流程圖20</p><p>　　4.3.3 人體存在傳感器的程序20</p><p>　　4.3.4 人體存在傳感器的說明22</p&

20、gt;<p>　　4.3.5 人體存在傳感器的安裝要求22</p><p>　　4.4 時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.4.1 時(shí)鐘模塊功能22</p><p>　　4.4.2 時(shí)鐘模塊流程圖22</p><p>　　4.4.3 時(shí)鐘模塊初始化程序23</p><p>　　

21、4.4.4 時(shí)鐘模塊說明24</p><p>　　4.5 液晶顯示模塊24</p><p>　　4.5.1 液晶顯示模塊的功能24</p><p>　　4.5.2 顯示模塊流程圖24</p><p>　　4.5.3 顯示模塊的程序25</p><p>　　4.5.4 顯示模塊說明26</p

22、><p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試27</p><p>　　5.1 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析27</p><p>　　5.2 單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟27</p><p><b>　　結(jié) 論29</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)30</p><p><

23、;b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　附 錄31</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 教室燈光控制的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平的不斷提高，導(dǎo)致用電

24、負(fù)荷的加劇，能源缺乏已成為世界所面臨的嚴(yán)峻問題。中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)多年的高速發(fā)展讓能源問題日益突出。雖然我國能源總儲(chǔ)量不低，但由于我國人口眾多，所以人均儲(chǔ)量少，單位產(chǎn)值的能耗是發(fā)達(dá)國家的3-10倍。能源問題已成為制約我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵問題。同時(shí)各類大、中專院校的擴(kuò)招，教室的擴(kuò)建，教室照明的需求也越來越多，而教室照明的管理不到位，造成學(xué)校電能浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失，這種的浪費(fèi)與當(dāng)今的節(jié)約能源理念相違背，提高教室用電效率就成為首要考慮的問題，因此需要

25、對電燈能耗進(jìn)行智能控制。所謂智能控制是指利用現(xiàn)代通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、總線技術(shù)、信號(hào)檢測技術(shù)和微電子技術(shù)對室內(nèi)照明進(jìn)行有效控制，使燈光可以根據(jù)環(huán)境的變化的來滿足客觀實(shí)際要求而自動(dòng)進(jìn)行燈光照明的調(diào)節(jié)。</p><p>　　目前對電燈的智能控制國外已經(jīng)開始廣泛采用，產(chǎn)品的種類有總線類、電力載波類、無線類產(chǎn)品?？偩€類產(chǎn)品：歷史悠久、國際標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品高檔、性能可靠，但是功能復(fù)雜、價(jià)格高、需要專業(yè)技術(shù)支持。電力載波類產(chǎn)品：

26、希望通過借助于電力載波免于產(chǎn)品的大規(guī)模布線，這類產(chǎn)品目前是國內(nèi)主流產(chǎn)品且價(jià)格低廉，接近國人現(xiàn)有消費(fèi)水準(zhǔn)可以大規(guī)模簡單安裝，但是，沒有統(tǒng)一的技術(shù)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，廠家各自為政，產(chǎn)品的可靠性難以保證，容易發(fā)生電磁串?dāng)_。無線類產(chǎn)品：這類產(chǎn)品是目前發(fā)展速度是最快的，它解決了復(fù)雜的系統(tǒng)配置及安裝問題，只要普通電工就可以安裝。這類產(chǎn)品最致命的問題是集群安裝使用時(shí)所產(chǎn)生交調(diào)干擾致使系統(tǒng)的通訊可靠性下降。于是，開發(fā)簡便實(shí)用的教室燈光智能控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意

27、義。</p><p>　　1.2 本設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容</p><p>　　本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制的教室燈光智能控制系統(tǒng)。適用于學(xué)校商場等大型室內(nèi)場所的照明智能控制，可以有效地對教室照明燈具進(jìn)行智能控制，減少電能浪費(fèi)，提高資源利用率。研究的教室燈光控制系統(tǒng)能用于現(xiàn)有教室照明系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)對照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)燈光控制相兼容，以降低成本；通過反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，

28、最終達(dá)到可靠性、實(shí)用性、推廣性較好的目標(biāo)。通過STC89C51單片機(jī)和各個(gè)感應(yīng)模塊，實(shí)現(xiàn)對教室燈光的智能控制。主要功能有兩種。</p><p>　　⑴ 利用環(huán)境光采集電路，判斷光線強(qiáng)弱，設(shè)置燈的開關(guān)狀態(tài)。</p><p>　　⑵ 當(dāng)教室有人進(jìn)入時(shí)，判斷紅外線的強(qiáng)弱，控制燈的亮暗。</p><p>　　本設(shè)計(jì)具有制作簡單、成本低、操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。該

29、設(shè)計(jì)也是對我大學(xué)所學(xué)東西的綜合運(yùn)用，增強(qiáng)了我的動(dòng)手和提出問題，分析問題，解決問題的能力，可以鞏固自己的專業(yè)知識(shí)，為工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.3 本文完成主要任務(wù)</p><p>　　本課題的研究任務(wù)有如下幾點(diǎn)：</p><p>　?、?燈光控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的研究。</p><p>　?、?教室內(nèi)人數(shù)監(jiān)測方案的研究。

30、</p><p>　?、?熱釋紅外傳感器與環(huán)境光信號(hào)采集與處理。</p><p>　　2 教室燈光智能控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)方案分析，本系統(tǒng)由STC89C51單片機(jī)控制器，環(huán)境光采集電路，熱釋紅外傳感器電路，按鍵電路，看門狗模塊，顯示電路，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，電源幾部分組成。其中環(huán)境光采集電路測量教室光照強(qiáng)弱，熱釋紅外傳感器模塊檢測教室是

31、否有人及人數(shù)的多少，顯示電路顯示溫度值，時(shí)鐘電路為單片機(jī)提供時(shí)鐘頻率，電源為整個(gè)電路供電。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-1：</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)控制單元結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.1 單片機(jī)的選擇</p><p>　　為了更好實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的預(yù)定目標(biāo)，我們對單片機(jī)進(jìn)行了仔細(xì)的對比和研究。</p><p>　　方案一：AT89C51是

32、美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS型8位單片機(jī)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。其片內(nèi)的4K程序存儲(chǔ)器是FLASH工藝的，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)我們的勞動(dòng)成果。再者，AT89C51目前的售價(jià)比8031還低，市場供應(yīng)也很充足。AT89C51可

33、構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于8K，四個(gè)I/O口全部提供給用戶。可用5V電壓編程，而且擦寫時(shí)間僅需10ms。AT89C51芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。P0口是三態(tài)雙向口，統(tǒng)稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯ν獠看鎯?chǔ)器的讀/寫操作。</p><p>　　方案二：STC89C51系列單片

34、機(jī)的指令系統(tǒng)和AT89C51系列的完全兼容，但實(shí)際操作起來卻存在很多問題：</p><p>　?、?AT89C51不帶ISP下載，要用下載器下載，STC89C51可以用USB串口下載，下載軟件可以到STC89C51廠家網(wǎng)上下載。</p><p>　?、?STC89C51單片機(jī)執(zhí)行指令的速度很快，大約是AT89C51的3-30倍，盡管快是好事，但這樣一來，你在AT89C51上好使的程序在ST

35、C89C51上不一定好用，最典型的例子就是那些對時(shí)序有嚴(yán)格要求的模塊，用STC89C51時(shí)注意得加長延時(shí)，大約是AT89C51的10—30倍就差不多。</p><p>　?、?STC89C51單片機(jī)對工作環(huán)境的要求比較低，電壓低于5伏時(shí)仍然正常工作，甚至3伏到4伏之間都還可以工作，然而這樣的環(huán)境下AT89C51肯定不行了，所以當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)用STC89C51單片機(jī)能正常工作，但用AT89C51的單片機(jī)不工作時(shí)，直接檢

36、查最小系統(tǒng)，看單片機(jī)的供電是否正常。</p><p>　　比較這兩種方案，我們選擇采用STC89C51系列芯片，因?yàn)榇诵酒瑢Νh(huán)境要求不嚴(yán)格，執(zhí)行速度快。而且學(xué)校也提供了相應(yīng)的硬件操作平臺(tái)，實(shí)際操作起來比較方便，故采用STC89C51芯片為更合理的選擇。</p><p>　　2.2 感應(yīng)器的選擇</p><p>　　方案一：感應(yīng)人體采用被動(dòng)式紅外傳感技術(shù)，利用紅外光

37、敏器件將活動(dòng)生物體發(fā)出的微量紅外線轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并進(jìn)行放大處理。它能可靠的將運(yùn)動(dòng)著的生物體和飄落的物體加以區(qū)別。同時(shí)它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)和誤報(bào)率低等特點(diǎn)。被動(dòng)式紅外入侵報(bào)警器又稱熱釋電紅外入侵報(bào)警器，由光學(xué)系統(tǒng)，紅外傳感器和信息處理三部分組成。目前與紅外傳感器配套的光學(xué)系統(tǒng)有三種，即反射式、透射式和折射式。其中反射式光學(xué)系統(tǒng)的靈敏度最高，其探測距離可達(dá)25～60 m；透射式的靈敏度最低，探測距離為2～10 m

38、；折射式居中，兼有反射式和透射式的優(yōu)、缺點(diǎn)。</p><p>　　方案二：感應(yīng)人體采用主動(dòng)式紅外探測器，由紅外發(fā)射機(jī)、紅外接收機(jī)組成。分別置于收、發(fā)端的光學(xué)系統(tǒng)一般采用的是光學(xué)透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細(xì)的平行光束的作用，以使紅外光的能量能夠集中傳送。紅外光在人眼看不見的光譜范圍，有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部或部分遮擋紅外光束。接收端輸出的電信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)因此產(chǎn)生變化，從而啟動(dòng)信號(hào)。</p>

39、<p>　　比較這兩種方案，主動(dòng)式紅外探測器由于光束較窄，收發(fā)端安裝要牢固可靠，不應(yīng)受地面震動(dòng)影響，而發(fā)生位移引起錯(cuò)誤，光學(xué)系統(tǒng)要保持清潔，注意維護(hù)保養(yǎng)。因?yàn)橹鲃?dòng)式探測器所探測的是點(diǎn)到點(diǎn)，而不是一個(gè)面的范圍。其特點(diǎn)是探測可靠性非常高。但若對一個(gè)空間進(jìn)行檢測，則需有多個(gè)主動(dòng)式探測器，價(jià)格昂貴。主動(dòng)式探測器常用于博物館中單體貴重文物展品的布防以及工廠倉庫的門窗封鎖、購物中心的通道封鎖、停車場的出口封鎖、家居的陽臺(tái)封鎖等等。<

40、/p><p>　　本設(shè)計(jì)適合采用被動(dòng)式紅外傳感器。經(jīng)過多方面考慮采用紅外人體感應(yīng)器模塊，因?yàn)榇四K具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)控制器主要是以自然光強(qiáng)度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線較強(qiáng)時(shí)，無論是否有人體存在，都不開燈；在環(huán)境光較

41、弱時(shí)，有人存在且超過一定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)控制器自動(dòng)打開電燈，人離開后延時(shí)一定時(shí)間后再自動(dòng)關(guān)燈。 </p><p>　　系統(tǒng)控制單元是以單片機(jī)主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：系統(tǒng)供電模塊、環(huán)境光采集模塊、熱釋紅外傳感器模塊及繼電器驅(qū)動(dòng)模塊。單片機(jī)作為主控芯片，熱釋紅外傳感模塊識(shí)別人體，光敏電阻識(shí)別光線，LM393電壓比較器將光敏芯片處理給單片機(jī)，繼電器控制負(fù)載燈。</p><p>　　設(shè)計(jì)

42、可以應(yīng)用在教室，圖書館等一些公共場所，當(dāng)光線暗并且有人時(shí)，繼電器會(huì)吸合，從而驅(qū)動(dòng)任何負(fù)載，智能延時(shí)，當(dāng)沒有人時(shí)燈不會(huì)亮，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能、智能的效果。</p><p>　　3.1 主控模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1 系統(tǒng)主控電路</p><p>　　STC89C51的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上。使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS

43、5l系列單片機(jī)的所有功能。STC89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)工作的最基本電路，接好最小系統(tǒng)對于做實(shí)物來說極其重要。</p><p>　　3.1.2 單片機(jī)的引腳功能</p>&l

44、t;p>　?、?VCC（40）：電源+5V。</p><p>　　⑵ VSS（20）：接地，也就是GND。</p><p>　?、?XTL1（19）和XTL2（18）：振蕩電路。單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須有脈沖信號(hào)才能工作，在它的內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個(gè)電容和一個(gè)晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時(shí)，需在XTL2上加外部時(shí)

45、鐘信號(hào)。</p><p>　?、?PSEN（29）：片外ROM選通信號(hào)，低電平有效。</p><p>　?、?ALE/PROG（30）：地址鎖存信號(hào)輸出端/EPROM編程脈沖輸入端。</p><p>　?、?RST/VPD（9）：復(fù)位信號(hào)輸入端/備用電源輸入端。</p><p>　?、?EA/VPP（31）：內(nèi)/外部ROM選擇端。</p

46、><p>　?、?P0口（39-32）：雙向I/O口。</p><p>　?、?P1口（1-8）：準(zhǔn)雙向通用I/O口。</p><p>　?、?P2口（21-28）：準(zhǔn)雙向I/O口。</p><p>　　3.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)</p><p>　　STC89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二

47、是外部時(shí)鐘方式。在單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5-30pF，典型值為30pF。晶振的振蕩頻率范圍在1.2-12MHz間選擇，典型值為12MHz和11.0592MHz。</p><p>　　當(dāng)在STC89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器

48、周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。</p><p>　　復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用6MHZ時(shí)電容取22uF，電阻取1KΩ。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)

49、復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)過電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。最小應(yīng)用系統(tǒng)圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　3.3 環(huán)境光采集模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　光電傳感器是一種能夠?qū)⒐庹辙D(zhuǎn)換成電量的傳感器。光敏電阻體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。&

50、lt;/p><p>　　3.3.1 光敏電阻介紹</p><p>　　光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。</p><p>

51、;　　管芯是一塊安裝在絕緣襯底上帶有兩個(gè)歐姆接觸電極的光電導(dǎo)體。光導(dǎo)體吸收光子而產(chǎn)生的光電效應(yīng)，只限于光照的表面薄層，雖然產(chǎn)生的載流子也有少數(shù)擴(kuò)散到內(nèi)部去，但擴(kuò)散深度有限，因此光電導(dǎo)體一般都做成薄層。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極一般采用硫狀圖案，光敏電阻結(jié)構(gòu)如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 光敏電阻結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一

52、種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測器。</p><p>　　光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.4-0.76）um的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)大

53、為簡化。</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用光敏阻值的變化與電阻進(jìn)行分壓，得到的電壓值給LM393進(jìn)行電壓比較，通過10k可調(diào)電阻可以實(shí)現(xiàn)光線限值的調(diào)節(jié)。感應(yīng)光線是否過弱，將信號(hào)給單片機(jī)處理。</p><p>　　3.3.2 LM393電壓比較器介紹</p><p>　　LM393主要特點(diǎn)如下：</p><p>　?、?工作電源電壓范圍寬，單電

54、源、雙電源均可工作，單電源：2～36V，雙電源：±1～±18V；</p><p>　?、?消耗電流小，Icc=0.8mA；</p><p>　?、?輸入失調(diào)電壓小，VIO=±2mV；</p><p>　?、?共模輸入電壓范圍寬，Vic=0～Vcc-1.5V；</p><p>　　⑸ 輸出與TTL，DTL，MOS，

55、CMOS 等兼容；</p><p>　?、?輸出可以用開路集電極連接“或”門。</p><p>　　采用雙列直插8 腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列8 腳塑料封裝（SOP8）。LM393引腳圖及內(nèi)部框圖如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　LM393是高增益,寬頻帶器件,像大多數(shù)比較器一

56、樣,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合,則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí),輸出電壓過渡的間隙。電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問題,標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計(jì)對減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號(hào),增加很小的正反饋量(滯回1.0-10mV),不會(huì)產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩。除非利用滯后,否則直接插入IC，并在引腳上加上電阻，引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩。如果輸入信號(hào)是脈沖波形,并

57、且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快,則滯后將不需要。</p><p>　　比較器的所有沒有用的引腳必須接地。 LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立的靜態(tài)電流與電源電壓范圍無關(guān)。通常電源不需要加旁路電容，差分輸入電壓可以大于Vcc，并不損壞器件。LM393的輸出部分是集電極開路,發(fā)射極接地的NPN輸出晶體管,可以為集電極輸出提供或Oring功能。輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上,不受 Vcc端電壓值的限制。當(dāng)達(dá)到極限

58、電流(16mA)時(shí),輸出晶體管將退出并且輸出電壓將很快上升。</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用光敏阻值的變化與電阻進(jìn)行分壓，得到的電壓值給LM393進(jìn)行電壓比較，通過10k可調(diào)電阻可以實(shí)現(xiàn)光線限值的調(diào)節(jié)。感應(yīng)光線是否過弱，將信號(hào)給單片機(jī)處理。如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 光敏模塊電路圖</p><p>　　3.4 熱釋紅外感應(yīng)模塊</p&g

59、t;<p>　　熱釋紅外感應(yīng)模塊用來檢測教室內(nèi)是否有紅外線，判斷教室內(nèi)是否有人。通過判斷教室內(nèi)紅外線的強(qiáng)弱，判斷教室中人數(shù)，從而控制教室內(nèi)的光照強(qiáng)度，是數(shù)據(jù)采集的核心模塊之一。本系統(tǒng)采用的熱釋紅外傳感器主要采用熱釋紅外傳感器的原理，它是目前在防盜報(bào)警、火災(zāi)檢測、自動(dòng)門、自動(dòng)水龍頭、自動(dòng)電梯、自動(dòng)照明等場合，及非接觸溫度測量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。其原因?yàn)椋孩俦粶y對象自身發(fā)射紅外線，可不必另設(shè)光源；②大氣對2-2.61Lm

60、，3-51Lm，8-141Lm三個(gè)特定光吸收甚少，非常容易被檢測；③中、遠(yuǎn)紅外線不受可見光影響，可不分晝夜進(jìn)行檢測。人體存在傳感器的熱釋電紅外探頭的工作原理及特性如下：人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就靠探測人體發(fā)射的紅外線進(jìn)行工作。人體發(fā)射的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)

61、電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生熱釋紅外傳感信號(hào)。</p><p>　　⑴ 這種探頭是以探測人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對特定波長的紅外輻射非常敏感。</p><p>　?、?為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射面覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。</p><p>　?、?人體存在的探測，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)的熱釋電源，而且制成的兩個(gè)電極

62、化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生的釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號(hào)輸出。</p><p>　?、?一旦有人進(jìn)入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被人體存在傳感器的熱釋電元件接收，但是兩片熱釋電元件接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出有人體存在的信號(hào)。</p><p>　?、?菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距

63、(感應(yīng)距離)，從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴(yán)密。</p><p>　　有人進(jìn)入時(shí)，移動(dòng)人體發(fā)出的紅外線被紅外傳感器接收，則人體存在被感應(yīng)，并輸出高電平。若人體進(jìn)入最不敏感移動(dòng)方向時(shí)，則人體傳感器所體現(xiàn)的信號(hào)就會(huì)不理想，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，所以要特別注意人體傳感器的安裝方向。</p><p>　　熱釋紅外傳感器HP-208是深圳市浩博特電子有限公司研發(fā)和生產(chǎn)的基于紅外線技術(shù)的智能

64、產(chǎn)品，它的主要特性如下：</p><p>　?、?感應(yīng)為全自動(dòng)方式，人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)輸出高電平(高3.3V），人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平(低0.3V)，其高低電平利于采集； </p><p>　　⑵ 采用可重復(fù)觸發(fā)方式。即感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時(shí)8秒-15秒后將高電平變?yōu)榈碗娖剑?</

65、p><p>　?、?人體傳感器工作電壓寬為DC3V-DC24V；</p><p>　?、?人體傳感器制作成錐面形狀，感應(yīng)范圍大，小于140度錐角，感應(yīng)距離為7米以內(nèi)； </p><p>　?、?其靜態(tài)電流小于50微安，功耗低； </p><p>　?、?工作溫度介于-15°和+700°之間，適應(yīng)性強(qiáng)；</p>&

66、lt;p>　?、?靈敏度高，可靠性強(qiáng)。</p><p>　　人體傳感器的1號(hào)引腳為電源信號(hào)端，3號(hào)引腳為地信號(hào)端，2號(hào)引腳為采集信號(hào)輸出端。在電路設(shè)計(jì)中，為了使人體傳感器的工作更加可靠，增加一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)人體存在傳感器輸出信號(hào)的可靠性，同時(shí)可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED充當(dāng)指示作用。其電路原理圖如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 人體傳感器電路圖</p><p&

67、gt;　　當(dāng)教室有人員出入時(shí)，人體發(fā)出的紅外線被紅外傳感器接收，則人體存在被感應(yīng)，并輸出高電平。當(dāng)人員在教室移動(dòng)到紅外傳感器探測盲區(qū)時(shí)，則人體傳感器所體現(xiàn)的信號(hào)就會(huì)不理想，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，所以要特別注意人體傳感器的安裝方向。</p><p>　　3.5 系統(tǒng)時(shí)鐘電路</p><p>　　本系統(tǒng)采用美國DALLAS公司推出的具有充電能力的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片D

68、S1302。此芯片采用的是串行通信方式，還可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。工作電壓為2.5V-5. 5V?？蔀榈綦姳Ｗo(hù)電源提供可編程的充電功能的時(shí)鐘芯片DS1302的引腳圖如圖3-6所示：</p><p>　　圖2-9 DS1302引腳</p><p>　　圖3-6 時(shí)鐘芯片DS1302引腳圖</p><p>　　其中Vcc2外接3.6

69、V可充電的鏗電池，為DS1302的備用電源。Vcc1外接系統(tǒng)供電模塊的輸出穩(wěn)定電壓+5V，為DS1302的主電源。DS1302由Vcc1和Vcc2兩者中較大者供電。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，Vcc1大于Vcc2，因此由Vcc1給DS1302供電，在主電源關(guān)閉的情況下，則由Vcc2給DS1302供電，保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。Xl和X2是振蕩源，外接32. 768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送，與單片機(jī)

70、的復(fù)位信號(hào)相連。時(shí)鐘輸入端SCLK接單片機(jī)P1.5引腳，進(jìn)行時(shí)鐘控制。數(shù)據(jù)輸入/輸出端I/O接單片機(jī)P1.6引腳，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　3.6 超時(shí)報(bào)警電路</p><p>　　在教室中，若采用手動(dòng)方式控制時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)學(xué)生及管理人員的工作疏忽，教室里在沒有人時(shí)候，導(dǎo)致教室燈工作超時(shí)，造成能源浪費(fèi)，因此系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警電路，以聲音的方式來提醒管理人員是否關(guān)閉電源。另一方面由

71、于學(xué)生學(xué)習(xí)緊張，在夜里忘了時(shí)間點(diǎn)，學(xué)習(xí)期間開燈時(shí)間過長，致使教室電燈工作超時(shí)，于是本系統(tǒng)超時(shí)報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出聲音，提醒學(xué)生應(yīng)該休息或必需改用遙控器手動(dòng)方式來控制燈了。這樣，還可以更好地保護(hù)公共設(shè)施。系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警的電路如圖3-7的P3.4端口外加一個(gè)10K的上拉電阻，再經(jīng)過限流電阻100歐與三極管C945的基極相連。當(dāng)P3.4端口為低電平，即基極為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音，以示教室燈工作超時(shí)。若P3. 4端口為高電平，

72、即基極為高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。本系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警電路方便了管理人員對教室的管理，能夠更好地、及時(shí)地管理教室。</p><p>　　圖 3-7 超時(shí)報(bào)警的電路</p><p>　　3.7 顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)較好的人機(jī)交互界面，在本系統(tǒng)中采用1602液晶顯示屏來顯示用戶的設(shè)定作息時(shí)間及用戶所查詢的信息。</

73、p><p>　　點(diǎn)陣字符型液晶顯示器是專門用于顯示數(shù)字、字母、圖形符號(hào)及少量自定義符號(hào)的顯示器。這類顯示器把LCD控制器/點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)器/字符存貯器全做在一塊印刷板上。系統(tǒng)選用日立公司的HD44780液晶顯示。HD44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)/閃爍等功能。與MCU的傳輸可采用8位并行傳輸或4位并行傳輸2種方式。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)<

74、;/b></p><p>　　監(jiān)控程序按模塊分為監(jiān)控主程序和命令處理子程序。由于單片機(jī)，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個(gè)無限循環(huán)的過程，即是一個(gè)反復(fù)調(diào)用子程序的過程。子程序主要分為中斷子程序和功能子程序，它們之間以互相嵌套和調(diào)用，即中斷子程序可以調(diào)用功能子程序。在應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)中，盡可能把各個(gè)功能模塊寫成子程序的形式，并通過主程序調(diào)用。而命令處理子程序完成各種命令所規(guī)定的具體操作，它按各種命令再分為不同的子程

75、序模塊，它一般總是把其余部分連接起來構(gòu)成一個(gè)無限循環(huán)，系統(tǒng)所有功能都在這一循環(huán)中周而復(fù)始的有選擇的執(zhí)行。其監(jiān)控主程序流程圖如圖4-1所示:</p><p>　　圖4-1 監(jiān)控主程序流程圖</p><p>　　4.1 定時(shí)中斷處理</p><p>　　4.1.1 定時(shí)中斷功能</p><p>　　定時(shí)中斷是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器定時(shí)，時(shí)間

76、到或計(jì)數(shù)值已滿引起的中斷，內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)器可以對內(nèi)部時(shí)鐘或從外部引線T0和T1輸入的外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的溢出信號(hào)作為中斷請求信號(hào)，去置位定時(shí)器溢出標(biāo)志位，向單片機(jī)的CPU申請中斷。定時(shí)中斷為周期性中斷，每隔一定的時(shí)間會(huì)中斷一次。本系統(tǒng)中設(shè)定的定時(shí)中斷主要用來構(gòu)造多任務(wù)操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，無需對斷點(diǎn)實(shí)施現(xiàn)場保護(hù)，可直接進(jìn)行多任務(wù)時(shí)間的劃分工作，使相應(yīng)的操作任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，即該中斷可以啟動(dòng)有關(guān)的</p>&l

77、t;p><b>　　任務(wù)操作。</b></p><p>　　4.1.2 定時(shí)中斷流程圖</p><p>　　該定時(shí)中斷處理程序框圖如圖4-2所示</p><p>　　圖4-2 定時(shí)中斷處理程序框</p><p>　　4.1.3 定時(shí)中斷說明</p><p>　　所研制的控制器以自然光強(qiáng)

78、度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無論人員是否存在，都不開燈；在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人員存在且超過一定時(shí)間，控制器自動(dòng)打開電燈，直到人員離開后再延時(shí)一定時(shí)間后關(guān)燈。同時(shí)，還要按作息時(shí)間來控制，夜晚超過12點(diǎn)，若還有人員存在，則關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改用機(jī)械開關(guān)來手動(dòng)控制，以解決因特殊情況下，自動(dòng)控制器人性化控制運(yùn)行問題。</p><p>　　4.2

79、環(huán)境光采集模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 環(huán)境光采集模塊的功能</p><p>　　利用傳感器將光轉(zhuǎn)化為電量。采用的光敏三極管除了將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的功能外，還具有對電信號(hào)的放大功能。</p><p>　　4.2.2 環(huán)境光采集模塊的流程圖</p><p>　　環(huán)境光采集模塊的流程圖如圖4-3所示：</p>&

80、lt;p>　　圖4-3 環(huán)境光采集模塊流程圖</p><p>　　4.2.3 環(huán)境光采集模塊的程序</p><p>　　#include <reg52.h> //調(diào)用單片機(jī)頭文件</p><p>　　#define uchar unsigned char //無符號(hào)字符型 宏定義變量范圍0~255</p>&

81、lt;p>　　#define uint unsigned int //無符號(hào)整型 宏定義變量范圍0~65535</p><p>　　sbit GM=P1^0；//光敏</p><p>　　sbit hw=P1^6；//人體紅外</p><p>　　sbit relay=P3^4；//繼電器控制燈</p><p>　　sbit

82、 yellow = P1^5； //紅外指示燈</p><p>　　/******************</p><p>　　電位器往右調(diào) 光敏傳感器的靈敏度增加</p><p>　　**********************/</p><p>　　void delay_1ms(uint x)//延時(shí)函數(shù)</p><

83、p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i,j；</b></p><p>　　for(i=0；i<x；i++)</p><p>　　for(j=0；j<120；j++)；</p><p><b>　　}</b></p>

84、<p>　　4.2.4 環(huán)境光采集模塊的說明</p><p>　　初始模塊主要完成I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷以及液晶顯示屏的初始化。鍵盤接收模塊主要用于接收初始變量，如當(dāng)前時(shí)間、作息時(shí)間等的設(shè)定。同時(shí)也接受相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢，如查詢設(shè)定好的作息時(shí)間、光照閾值等，數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示當(dāng)前的時(shí)間、定時(shí)開關(guān)時(shí)間以及用戶要查詢的相關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.3 熱釋紅外傳感器的設(shè)

85、計(jì)</p><p>　　人體存在傳感器具有本身不發(fā)出任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。而缺點(diǎn)是容易受各種熱源、光源干擾。由于紅外穿透力差，因此人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；易受射頻輻射的干擾；當(dāng)環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測和靈敏度就會(huì)明顯下降，甚至造成短時(shí)失靈。如果人體存在卻一定時(shí)間內(nèi)沒有活動(dòng)，人體傳感器則認(rèn)為沒有人體存在。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，本系統(tǒng)軟件程序中設(shè)計(jì)為有人體存在

86、狀態(tài)后間隔1分鐘或更長的時(shí)間來對人體存在參數(shù)信號(hào)的采集。</p><p>　　4.3.1 熱釋紅外傳感器的功能</p><p>　　本系統(tǒng)考慮到環(huán)境光足夠亮?xí)r，無論是否有人體存在都不開燈；而環(huán)境光不夠亮?xí)r，有人體存在才開燈，無人體存在則不開燈。本系統(tǒng)邏輯定義為：環(huán)境光亮?xí)r為邏輯“0”(符合光采集電路輸出信號(hào)狀態(tài))，暗時(shí)為“1”，人體存在為“1”，人體不存在為“0”，開燈為“1”，關(guān)燈為“

87、0”，那么環(huán)境光與人體存在可以用以下的邏輯關(guān)系表來表示，如表4-1所示：</p><p>　　表4-1 環(huán)境光與人體存在邏輯關(guān)系</p><p>　　表4-1數(shù)據(jù)表明可將環(huán)境光參數(shù)與人體存在參數(shù)進(jìn)行與操作，又由于繼電器是低電平驅(qū)動(dòng)，所以要將采集處理后的信號(hào)進(jìn)行非操作，才可以驅(qū)動(dòng)繼電器工作，即可得到教室燈的狀態(tài)</p><p>　　4.3.2 熱釋紅外傳感器的流程

88、圖</p><p>　　熱釋紅外傳感器流程圖如圖4-4所示：</p><p>　　圖4-4 熱釋紅外傳感器流程圖</p><p>　　4.3.3 人體存在傳感器的程序</p><p>　　void work()//工作函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><

89、p>　　static uchar value,miao； </p><p>　　if(GM==0)//光敏（晚上）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay_1ms(20)；//延時(shí)20ms</p><p>　　if(GM==0)//確定是晚上</p><p&g

90、t;<b>　　{</b></p><p>　　if(hw==1)//感應(yīng)到人體</p><p><b>　　{</b></p><p>　　relay=0；//繼電器吸合</p><p><b>　　miao = 0；</b></p><p>　

91、　value = 0；</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(relay == 0) //繼電器吸合計(jì)時(shí)30秒</p><p><b&

92、gt;　　{</b></p><p><b>　　value ++；</b></p><p>　　if(value >= 10)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　value = 0；</p><p><b>　　miao

93、 ++；</b></p><p>　　if(miao >= 10) //10秒的時(shí)間 </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　miao = 0；</b></p><p>　　relay = 1； //關(guān)閉繼電器 </p><

94、p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()//主函數(shù)</p><p><

95、;b>　　{</b></p><p><b>　　hw = 0；</b></p><p>　　delay_1ms(500)；//延時(shí)500ms</p><p>　　P0 = P1 = P2 = P3 = 0XFF；</p><p>　　while(1)//循環(huán)</p><p>&

96、lt;b>　　{</b></p><p>　　work()；//調(diào)用工作函數(shù)</p><p>　　yellow = ~hw； //紅外感應(yīng)指示燈 </p><p>　　delay_1ms(100)； //100ms</p><p><b>　　}</b></p><p>

97、<b>　　}</b></p><p>　　4.3.4 人體存在傳感器的說明</p><p>　　人體存在傳感器易受外界影響，于是要在使用時(shí)特別注意抗干擾性能。</p><p><b>　?、?防小動(dòng)物干擾</b></p><p>　　探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上的小動(dòng)物，不產(chǎn)生

98、信號(hào)。</p><p><b>　?、?抗電磁干擾</b></p><p>　　探測器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。</p><p><b>　?、?抗燈光干擾</b></p><p>　　探測器正常靈敏度范圍內(nèi)，受3米外H4鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生信號(hào)

99、。</p><p>　　4.3.5 人體存在傳感器的安裝要求</p><p>　　人體存在傳感的安裝要求：人體存在傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系，正確的安裝應(yīng)滿足下列條件：</p><p>　?、?人體存在傳感器應(yīng)離地面2.0-2.2米。</p><p>　　⑵ 人體存在傳感器遠(yuǎn)離空調(diào)，冰箱，火爐等空氣溫度變化

100、敏感的地方。</p><p>　　⑶ 人體存在傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。</p><p>　?、?人體存在傳感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。人體存在傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。人體存在傳感器對人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。人體存在傳感器對于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感，而對于橫切方向(即與半徑垂直的

101、方向)移動(dòng)則最為敏感。在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。</p><p>　　4.4 時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.4.1 時(shí)鐘模塊功能</p><p>　　在對DS1302進(jìn)行讀操作時(shí)，讀出的數(shù)據(jù)為BCD碼，同樣在寫操作時(shí)，寫入的數(shù)據(jù)一也必須為BCD碼，這就需要在數(shù)據(jù)寫入之前、讀出之后進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)進(jìn)制之間

102、的轉(zhuǎn)換，以便與系統(tǒng)其它數(shù)據(jù)在比較時(shí)相對應(yīng)。</p><p>　　4.4.2 時(shí)鐘模塊流程圖</p><p>　　DS1302進(jìn)行讀寫的程序流程圖如圖4-5所示:</p><p>　　圖4-5 時(shí)鐘模塊流程圖</p><p>　　4.4.3 時(shí)鐘模塊初始化程序</p><p>　　DS1302初始化子程序如下所示：

103、</p><p>　　void ds1302_init() //1302芯片初始化子函數(shù)(2010-01-07，12：00：00，week4)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　RST=0；</b></p><p><b>　　SCLK=0；</b&

104、gt;</p><p>　　write_1302(0x8e，0x00)； //允許寫，禁止寫保護(hù) </p><p>　　//write_1302(0x80，0x00)； //向DS1302內(nèi)寫秒寄存器80H寫入初始秒數(shù)據(jù)00</p><p>　　//write_1302(0x82，0x00)；//向DS1302內(nèi)寫分寄存器82H寫入初始分?jǐn)?shù)據(jù)00</p>

105、<p>　　//write_1302(0x84，0x12)；//向DS1302內(nèi)寫小時(shí)寄存器84H寫入初始小時(shí)數(shù)據(jù)12</p><p>　　//write_1302(0x8a，0x04)；//向DS1302內(nèi)寫周寄存器8aH寫入初始周數(shù)據(jù)4</p><p>　　//write_1302(0x86，0x07)；//向DS1302內(nèi)寫日期寄存器86H寫入初始日期數(shù)據(jù)07</

106、p><p>　　//write_1302(0x88，0x01)；//向DS1302內(nèi)寫月份寄存器88H寫入初始月份數(shù)據(jù)01</p><p>　　//write_1302(0x8c，0x10)；//向DS1302內(nèi)寫年份寄存器8cH寫入初始年份數(shù)據(jù)10</p><p>　　write_1302(0x8e，0x80)；//打開寫保護(hù)</p><p>

107、　　4.4.4 時(shí)鐘模塊說明</p><p>　　在本系統(tǒng)中，因設(shè)定的時(shí)間參數(shù)一般都為二進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)，為了便于同DS1302的時(shí)鐘數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，故在程序中需進(jìn)行二進(jìn)制與BCD碼之間的轉(zhuǎn)換，根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時(shí)間的控制，因此本研究還加入硬件時(shí)鐘電路以保證系統(tǒng)的智能化運(yùn)行。</p><p>　　4.5 液晶顯示模塊</p><p>　　運(yùn)行過程

108、中的數(shù)據(jù)顯示是人機(jī)交互對話的一個(gè)重要通道。通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)的顯示，我們才可以更好的了解系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，從而便于對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行必要的操作。</p><p>　　4.5.1 液晶顯示模塊的功能</p><p>　　顯示主要是通過從芯片中毒如程序，分別對秒、分、時(shí)、日、月、年進(jìn)行顯示，并且通過主鍵盤的操作，對時(shí)間進(jìn)行加減操作，使時(shí)間更新顯示。</p><p>　　4.5.2

109、 顯示模塊流程圖</p><p>　　系統(tǒng)顯示流程圖如圖4-6所示</p><p>　　圖4-6 顯示模塊流程圖</p><p>　　4.5.3 顯示模塊的程序</p><p>　　液晶顯示初始化程序如下：</p><p>　　write_1602com(0x38)；//設(shè)置液晶工作模式，意思：16*2行顯示，5

110、*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)</p><p>　　write_1602com(0x0c)；//開顯示不顯示光標(biāo)</p><p>　　write_1602com(0x06)；//整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移</p><p>　　write_1602com(0x01)；//清顯示</p><p>　　寫命令函數(shù)解釋如下：</p><p>

111、;　　void write_1602com(uchar com)//****液晶寫入指令函數(shù)****</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rs=0；//數(shù)據(jù)/指令選擇置為指令</p><p>　　rw=0；//讀寫選擇置為寫</p><p>　　P0=com；//送入數(shù)據(jù)</p>&

112、lt;p><b>　　delay(1)；</b></p><p>　　en=1；//拉高使能端，為制造有效的下降沿做準(zhǔn)備</p><p><b>　　delay(1)；</b></p><p>　　en=0；//en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令</p><p><b>　　}&

113、lt;/b></p><p>　　write_1602dat(uchar dat)//***液晶寫入數(shù)據(jù)函數(shù)****</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rs=1；//數(shù)據(jù)/指令選擇置為數(shù)據(jù)</p><p>　　rw=0；//讀寫選擇置為寫</p><p>　　P0=

114、dat；//送入數(shù)據(jù)</p><p><b>　　delay(1)；</b></p><p>　　en=1； //en置高電平，為制造下降沿做準(zhǔn)備</p><p><b>　　delay(1)；</b></p><p>　　en=0； //en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令</p>

115、<p><b>　　}</b></p><p>　　4.5.4 顯示模塊說明</p><p>　　LCD1602的熱命令操作和讀數(shù)據(jù)操作分別用兩個(gè)獨(dú)立的函數(shù)來完成，函數(shù)內(nèi)部唯一的區(qū)別就是液晶數(shù)據(jù)命令選擇端的電平。進(jìn)入主程序后，執(zhí)行LCD1602的初始化函數(shù)，然后用write_com(0x80)指令，命令先將數(shù)據(jù)指針定位在第一個(gè)字行，然后寫入第一行要現(xiàn)實(shí)的