畢業(yè)設(shè)計(jì)---教室智能節(jié)能控制系統(tǒng)

1、<p>　　教室智能節(jié)能控制系統(tǒng)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本研究針對(duì)教室燈光的控制方法，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>　　

2、該系統(tǒng)以AT89C2051單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測(cè)人體的存在，采用TLC549構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開燈的條件，系統(tǒng)通過對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。系統(tǒng)還具有多種報(bào)警功能；同時(shí)還采用了軟／硬件的“看門狗”技術(shù)等抗干擾措旅。單片機(jī)軟件采用匯編語(yǔ)言編制，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、條理清晰、通用性好，便于改進(jìn)和擴(kuò)充。該系統(tǒng)具有

3、體積小，控制方便,可靠性高，專用性強(qiáng)，性價(jià)比合理等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各類大、中專院校教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞 紅外傳感器 單片機(jī) 熱釋電</p><p>　　Based on single-chip microcomputer control classroom light automatic controller</p>&

4、lt;p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Based on the method of controlling the lamplight, especially in the light of the status quo of the development of intelligent control are analyzed, the lampligh

5、t of intelligent control principle and realization method, is proposed based on single-chip classroom light intelligent control system design, and on the basis of the intelligent control system is developed and the corre

6、sponding software, hardware device.</p><p>　　This system to control device of AT89C2051 single chip microcomputer as intelligent parts, using thermal infrared detection sensor measuring interpretation of hum

7、an body, using light activated triode circuit testing environment of light intensity, According to the condition of lights, rational system of human existence by ambient light signals and the recognition and intelligent

8、signal to the classroom, lighting circuit intelligent control, avoid the waste of a classroom. System also has many al</p><p>　　Keywords infrared sensors SCM pyroelectric</p><p><b>　　目

9、 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1課題的研究背景與前景1</p><p>　　1.2 本課題研究的內(nèi)容和目標(biāo)3

10、</p><p>　　1.2.1 研究?jī)?nèi)容3</p><p>　　1.2.2 研究目標(biāo)3</p><p>　　1.4 本課題擬解決的關(guān)鍵問題4</p><p>　　2．教室燈光控制器簡(jiǎn)介及控制方案的分析5</p><p>　　2.1教室燈光節(jié)能控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介5</p><p>　　2

11、.2教室燈光節(jié)能系統(tǒng)控制方案的分析.....................5</p><p>　　3．硬件系統(tǒng)控制模塊的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 控制模塊的硬件構(gòu)成6</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的主要硬件電路7</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)主控電路7</p><p>　　3.2.2

12、 日光強(qiáng)度檢測(cè)模塊電路8</p><p>　　3.2.3紅外線熱釋電傳感器...................................9</p><p>　　3.2.4 系統(tǒng)時(shí)鐘電路12</p><p>　　3.2.5系統(tǒng)看門狗電路15</p><p>　　3.2.6 遙控鍵盤管理模塊電路17</p><

13、p>　　3.2.7 超時(shí)報(bào)警電路19</p><p>　　3.2.8 系統(tǒng)供電電路20</p><p>　　4 控制模塊軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)21</p><p>　　4.1 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊21</p><p>　　4.1.1系統(tǒng)自檢初始化22</p><p>　　4.1.2 定時(shí)中斷處理23</p

14、><p>　　4.2 數(shù)據(jù)采集模塊24</p><p>　　4.2.1 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)24</p><p>　　4.2.2 人體存在傳感器的安裝要求25</p><p>　　4.3 時(shí)鐘模塊26</p><p>　　4.3.1時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.4 系統(tǒng)鍵功能

15、28</p><p>　　4.4.1 遙控鍵盤28</p><p>　　4.4.2 鍵功能處理程序30</p><p>　　5 結(jié)論與建議32</p><p><b>　　5.1結(jié)論32</b></p><p><b>　　5.2建議32</b></p>

16、;<p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p>　　附錄………………………………………………………………………………………………………………………………………..36</p><p><b>　　1 引言 </b>&l

17、t;/p><p>　　1.1課題的研究背景與前景</p><p>　　為建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)大力加強(qiáng)節(jié)能減排工作，明確了“十一五”能源消耗和主要污染物排放總量控制目標(biāo)。電力行業(yè)作為節(jié)能降耗和污染物減排的重點(diǎn)領(lǐng)域，近幾年節(jié)能減排工作取得明顯成效。但是目前形勢(shì)依然嚴(yán)峻。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查顯示：如果全國(guó)所有的商場(chǎng)，會(huì)議中心等公共場(chǎng)所有10%白天采用自然光照明 ，

18、每年可節(jié)電82億度。若能設(shè)計(jì)出為公共照明區(qū)域進(jìn)行科學(xué)合理的節(jié)能控制系統(tǒng)，則每年可為單位和國(guó)家節(jié)省許多電量。通常的節(jié)能途徑有兩個(gè)：一個(gè)是采用節(jié)能光源;二是采用合理的控制線路。本文在使用節(jié)能光源的情況下采用合理的控制線路來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在生活中我們常會(huì)因?yàn)樘鞖廨^亮的時(shí)候經(jīng)常忘記關(guān)燈，有時(shí)為了局部需要又往往不得不大面積的開燈，因此致使大量電能被浪費(fèi)。解決這一問題較好的辦法通常是采用照明自動(dòng)控制系統(tǒng)。如采用微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及優(yōu)化開關(guān)控制路數(shù)，以滿足

19、燈開、關(guān)的數(shù)量和事先設(shè)定的照度要求，以期合理用電。因此我設(shè)計(jì)了這個(gè)照明自動(dòng)控制系統(tǒng)，它融合了我們?nèi)粘５恼彰餮b置，而且更人性化的添加了自動(dòng)光控系統(tǒng)。你可以根據(jù)不同的環(huán)境來(lái)設(shè)置它不同的模式。對(duì)于學(xué)校而言，實(shí)用的教室燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)便具有重</p><p>　　1.2 本課題的研究方向</p><p>　　1.2.1 研究?jī)?nèi)容 </p><p>　　本課題的研究?jī)?nèi)容有如

20、下幾點(diǎn)： </p><p>　　(1) 了解教室照明光強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn) ; </p><p>　　(2) 調(diào)研教室燈光照明需求以及環(huán)境光強(qiáng)弱與開、關(guān)燈的關(guān)系； </p><p>　　(3) 研究人體存在探測(cè)技術(shù)，探測(cè)角度與范圍； </p><p>　　(4) 研究傳感器在教室分布、安放問題，是否一燈一個(gè)傳感器或多燈公用傳感器等； &l

21、t;/p><p>　　(5) 研究確定人體傳感器的有關(guān)參數(shù)； </p><p>　　(6) 研究燈光控制器電源問題；</p><p>　　(7) 研究控制器參數(shù)值設(shè)定的要求及方案；</p><p>　　(8) 研究人工設(shè)置參數(shù)、掉電保存參數(shù)的問題； </p><p>　　(9) 研究使用遙控器控制燈光控

22、制器技術(shù)；</p><p>　　(10) 研究與現(xiàn)有教室照明相兼容，易替代，不易被偷盜、被仿制，易于維護(hù)、維修等控制技術(shù)； </p><p>　　(11) 研究報(bào)警等附加功能問題 </p><p>　　1.2.2 研究目標(biāo) </p><p>　　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(duì)照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電

23、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)，最終達(dá)到可靠性、實(shí)用性、推廣性較好的目標(biāo)。 </p><p>　　1.3 本課題實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制的關(guān)鍵方向</p><p>　　本課題擬通過試驗(yàn)研究教室燈光的各種控制方案解決如下關(guān)鍵問題：</p><p>　　(1) 照明回路的控制回路與控制器本身的節(jié)能問題； </p><p&

24、gt;　　(2) 傳感器與教室燈配合安裝的問題； </p><p>　　(3) 環(huán)境光參數(shù)輸入采集問題 </p><p>　　(4) 人存在傳感器參數(shù)輸入采集問題： </p><p>　　(5) 開、關(guān)燈的自動(dòng)與手動(dòng)兼容措施；</p><p>　　2．教室燈光節(jié)能控制簡(jiǎn)介及控制方案的分析</p><p>

25、;　　2.1 教室燈光節(jié)能控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介</p><p>　　教室燈光節(jié)能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)有效的教室燈光智能控制。其輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)等的外界因素，環(huán)境光的強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)不開燈,環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且有人存在時(shí)開燈，理論和實(shí)驗(yàn)證明用這種方式來(lái)對(duì)教室燈進(jìn)行智能控制可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。</p><p>　　教室燈光控制器一般安裝在教室內(nèi)避開電燈直射的位置，且人體傳感器安置時(shí)

26、應(yīng)使人體活動(dòng)方向與人體傳感器中兩個(gè)熱釋電元連線方向垂直，這樣可使人體存在信號(hào)采集更加靈敏、可靠，同時(shí)還要盡可能避免外界風(fēng)直接吹向人體傳感器。</p><p>　　2.2 教室燈光節(jié)能系統(tǒng)控制方案的分析</p><p>　　所研制的控制器以自然光強(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)光線足夠時(shí)，無(wú)論人是否存在，都不開燈;在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人

27、存在且超過一定時(shí)間，控制器自動(dòng)打開電燈，直到人離開 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(lái)控制，夜晚超過12點(diǎn)，若還有人存在，則關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改用遙控器或機(jī)械開關(guān)來(lái)手動(dòng)控制，以解決因特 殊情況下，自動(dòng)控制器的不人性化運(yùn)行。 </p><p>　　本文所研究的教室燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提,是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ),它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。而軟件部分，是對(duì) 硬件端口

28、所體現(xiàn)的信號(hào)，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功 能，達(dá)到控制器自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的教室照明智能控制。</p><p>　　3．硬件系統(tǒng)控制模塊的設(shè)計(jì) </p><p>　　考慮到本系統(tǒng)所安裝的環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設(shè)備中的人體存在傳感器等經(jīng)常會(huì)園環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)過程中，電子元器件 的選用、線路布置和設(shè)備的安放要充分考慮到抗干擾問題。</p&g

29、t;<p>　　3.1 控制模塊的硬件組成</p><p>　　系統(tǒng)控制單元是以51單片機(jī)主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：看門狗模塊、系統(tǒng)供電模塊、硬件時(shí)鐘模塊、環(huán)境光模塊、人體存在傳感器模塊、遙控器模塊、遙控器接收模塊及超時(shí)報(bào)警模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示，</p><p>　　圖3-1 結(jié)構(gòu)框框圖</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的主要

30、硬件電路</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)主控電路</p><p>　　本系統(tǒng)的主控模塊主要采用ATMAL公司的AT89C2051作為主控芯片，AT89C2051是個(gè)低功耗，高性能的CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含2KB的可反復(fù)擦寫的只讀Flash程序存儲(chǔ)器和128KB的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMAL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

31、用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。AT89C2051只有20個(gè)引腳，15個(gè)I/O口（其中P1是個(gè)完整的8位雙向I/O口），2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙向串行通信口，1個(gè)模擬比較放大器。指令系統(tǒng)與MCS-51系列完全兼容，除了沒有外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器等擴(kuò)展功能外，他具有80C31片機(jī)所有的功能。其主要特點(diǎn)為：（1）MCS-51產(chǎn)品完全兼容；（2）2K字節(jié)可編程閃爍內(nèi)存；（3）編程次數(shù)可達(dá)1000次；（4

32、）兩級(jí)程序加密防盜；（5）15個(gè)可編程I/O口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示，5個(gè)中斷源；（6）二級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)、全雙工串行口。正是因?yàn)锳T89C2051單片機(jī)具有上述特點(diǎn)，尤其是自帶FLASH存儲(chǔ)器，并且能夠有效擦除1000次</p><p>　　AT89C2051的CPU有兩種節(jié)電工作方式既空閑和掉電方式，遙控器采用了空閑節(jié)電方式。當(dāng)CPU執(zhí)行完IDL=1（PCON.0=1）指令后,系統(tǒng)進(jìn)入了

33、空閑工作方式,這時(shí)內(nèi)部始終不向CPU提供,而只共給中斷、串行口、定時(shí)器部分。</p><p>　　AT89C2051的P1是一組8位雙向I/O口，P1.2-P1.7提供內(nèi)部上拉電阻，P1.0和P1.1內(nèi)部無(wú)上拉電阻。P1口輸出緩沖器可以吸收20mA電流并可以直接驅(qū)動(dòng)LED。當(dāng)P1口引入腳寫入“1”時(shí)可以作輸入端，當(dāng)引腳P1.2-P1.7用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。P3口還用于實(shí)現(xiàn)AT

34、89C2051特殊功能，如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 P3口特殊功能</p><p>　　AT89C2051的P3口只有7個(gè)引腳，P3.6沒有引出。P3口的P3.0-P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的7個(gè)雙向I/O口。P3口緩沖器可吸收20mA電流。當(dāng)P3口寫入“1”時(shí)，它們內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。<

35、;/p><p>　　3.2.2 日光強(qiáng)度檢測(cè)模塊電路</p><p>　　日光強(qiáng)度檢測(cè)模塊采用單片機(jī)作為控制處理核心，具有價(jià)格低、體積小等特點(diǎn)，滿足實(shí)際需求。傳感器選擇光敏電阻，用精密電阻與之串聯(lián)分壓得到一電壓信號(hào)送給A／D 如圖3-2。為了減小模塊體積和降低成本，選擇低功耗、串行方式工作的TLC549作為A／D轉(zhuǎn)換器，其原理如圖3-3所示。</p><p>　　TLC

36、549是采用IinCMOSTM技術(shù)并以開關(guān)電容逐次逼近原理工作的8位串行A／D芯片，可與通用微處理器、控制器通過I／O CLOCK、CS、DATA OUT三條口線進(jìn)行串行接口。TLC549具有4MHz的片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為17μs，允許的最高轉(zhuǎn)換速率為40000次/s?？偸д{(diào)誤差最大為±0．5LSB，典型功耗值為6 mW。TLC549采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，由于其V

37、REF-接地時(shí)，(VREF+)-(VREF-)≥1 V，故可用于較小信號(hào)的采樣，此外，該芯片還單電源3～6v的供電范圍?？傊?，TLC549具有控制口線少，時(shí)序簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，價(jià)格便宜等特點(diǎn)，適用于低功耗袖珍儀器上的單路A/D采樣，也可將多個(gè)器件并聯(lián)使用。它的工作原理是TLC549帶有片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘，該時(shí)鐘與I／O CLOCK是獨(dú)立工作的，無(wú)需特殊的速度或相位匹配。當(dāng)CS為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸DATA OUT端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)I／O C

38、LOCK不起作用。這種CS控制作用允許在同時(shí)使用多片TLc549時(shí)，共用I／OcLOCK，以減少多路(片)A／D使用時(shí)的I／</p><p>　　圖 3-2 A\D模塊</p><p>　　圖 3-3 A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　3.2.3 紅外線熱釋電傳感器</p><p>　　3.2.3.1紅外線熱釋電傳感器</p>

39、<p>　　紅外線熱釋電傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，

40、將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出10~20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 </p><p>　　菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式

41、輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。 </p><p>　　人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9~10--um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2~20--um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長(zhǎng)范圍為7~10--um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。 </p><p>　　被

42、動(dòng)式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性：　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(zhǎng)10UM左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10UM左右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)源通常采用熱釋電元件，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)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 </p><p>　

43、　1)這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。 </p><p>　　2)為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。 </p><p>　　3)被動(dòng)紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作

44、用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。 </p><p>　　4)一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。 </p><p>　　5)菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。 </p><

45、p>　　被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)： </p><p><b>　　優(yōu)點(diǎn)： </b></p><p>　　本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。 </p><p><b>　　缺點(diǎn)： </b></p><p>　　◆容易受各種熱源、光源干擾 </p><

46、;p>　　◆被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。 </p><p>　　◆易受射頻輻射的干擾。 </p><p>　　◆環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。 </p><p><b>　　抗干擾性能： </b></p><p><b>　　1。防小動(dòng)物

47、干擾 </b></p><p>　　探測(cè)器安裝在推薦地使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上地小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。 </p><p><b>　　2?？闺姶鸥蓴_ </b></p><p>　　探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。 </p><p><b&g

48、t;　　3?？篃艄飧蓴_ </b></p><p>　　探測(cè)器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受3米外H4鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。 </p><p>　　紅外線熱釋電傳感器的安裝要求： </p><p>　　紅外線熱釋電人體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>　

49、　1。紅外線熱釋電傳感器應(yīng)離地面2.0-2.2米。 </p><p>　　2。紅外線熱釋電傳感器遠(yuǎn)離空調(diào), 冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 </p><p>　　3。紅外線熱釋電傳感器探測(cè)范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。 </p><p>　　4。紅外線熱釋電傳感器不要直對(duì)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。紅外

50、線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。 </p><p>　　紅外線熱釋電傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感, 而對(duì)于橫切方向 (即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感. 在現(xiàn)場(chǎng)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(cè)靈敏度極為重要的一環(huán)。</p><p>　　3.2.4 系統(tǒng)時(shí)鐘電路</p><p&

51、gt;　　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，控制系統(tǒng)的時(shí)間應(yīng)符合學(xué)校的作息時(shí)闖。比如晚間休息、假期等時(shí)聞段應(yīng)該關(guān)掉教室燈光控制系統(tǒng)，以節(jié)約 能源，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>　　3.2.4.1 硬件時(shí)鐘芯片的選取極其接口電路</p><p>　　傳統(tǒng)的時(shí)鐘芯片，如MCL46818、MC68H68T、LM8365等，這些芯片的引腳太多，

52、體積大，占用的口線多。而現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘芯片很多，如DSL302、DSL305、DSL307、PCF8485等，這些電路的接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛的使用?？紤]到 本系統(tǒng)停電時(shí)只需對(duì)時(shí)鐘電路提供電源、且不需要占用太多單片杌資源，本系統(tǒng)采用美國(guó)DALLAS有充電能力的低功耗1×8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OS1302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

53、。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、 分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V-5V,DL302 的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源／后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。而且本系統(tǒng)采用的DS1202只需三根線即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，體積小，使用簡(jiǎn)單，時(shí)鐘精度較高，滿足系統(tǒng)的要求，</p><p>　　可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能的時(shí)鐘芯片DS1202的引腳圖如

54、圖3-7所示</p><p>　　圖3-7 時(shí)鐘芯片DS1202的引腳圖</p><p>　　DS1302與單片機(jī)接口電路連接原理圖如圖3-8，其中Vcc2：外接3.6V可充電的鋰電池，為DS1032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D

55、S1302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。X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(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送，與單片機(jī)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>　　圖 3-8 DS1302與單片機(jī)接口電路連

56、接原理圖</p><p>　　3.2.4.2 硬件時(shí)鐘芯片的引腳功能極其工作原理</p><p>　　RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù) 據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302迸行操作．如果在傳送過程

57、中RST置為低電平，就會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥205V之前，RST 必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù) 據(jù)輸入輸出端（雙向），后面有詳細(xì)說明。SCLK始終是輸入端。</p><p>　　硬件時(shí)鐘芯片DS1032與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位MSB(D7)必須為邏輯1，如果D7=0，則禁

58、止寫DS1032，即寫保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1,指定RAM數(shù)據(jù)；D5-D1指定輸入或輸出的特 定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯0，指定寫操作（輸入），D0=1，指定讀操作(輸出)。 在DS1032的時(shí)鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，DS1032必須首先發(fā)送命令字節(jié)。 若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個(gè)SCLK周期的上升沿輸入 數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。DS1032與RAM相關(guān)

59、的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為COH～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的 RAM的31個(gè)字節(jié)。 要特別說明的是備用電源，可以用電池或者超級(jí)電容器(0.1F以上)。雖然DS1032 在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長(zhǎng)時(shí)間保證時(shí)鐘正常，最好選用小型充電 電池，以用老式電腦主板上的</p>

60、<p>　　3.2.5系統(tǒng)看門狗電路</p><p>　　在單片機(jī)工作過程中，不可避免的回由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛，死機(jī)甚至照成整機(jī)癱瘓等情況，為了能夠恢復(fù)單片機(jī)的工作，只能采用復(fù)位的方法。雖然在程序設(shè)計(jì)中，可以使用軟件陷阱的方法來(lái)減少這種情況的發(fā)生，但是不能完全解決這個(gè)問題，因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計(jì)中使用看門電路，這樣的單片機(jī)發(fā)生死機(jī)的情況下，看門狗將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)，使單片機(jī)復(fù)位，重新執(zhí)行程

61、序?，F(xiàn)在的MCU被集成了越來(lái)越多的功能，有的集成了看門狗，如IMP813L。由于系統(tǒng)需要看門狗和EEPROM所以本硬件設(shè)計(jì)中使用美國(guó)XICOR公司生產(chǎn)的芯片X5045。</p><p>　　X5045具有三種功能：看門狗定時(shí)器，復(fù)位控制和EEPROM集成在單個(gè)8引腳封裝的CMOS器件內(nèi)，將電源監(jiān)控和看門狗功能與高速三線非易失性存儲(chǔ)組合在一起，從而在很大程度上降低了系統(tǒng)成本減少了系統(tǒng)并減少了對(duì)電路板空間的要求，X5

62、045的引腳排列如圖3-9。</p><p>　　圖 3-9 X5045的引腳排列</p><p>　　看門狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是通過X5045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來(lái)設(shè)定的。如表格3-2狀態(tài)寄存器所示，X5045狀態(tài)寄存器共有6位有含義。其中WDI、WDO和看門狗電路有關(guān)，其余位和EEPROM得工作設(shè)置有關(guān)。</p><p>　　表3-2 狀態(tài)寄存器</p>

63、;<p>　　WD1=0,WD0=0,預(yù)置時(shí)間為1.4秒。</p><p>　　WD1=0,WD0=1，預(yù)置時(shí)間為0.6秒。</p><p>　　WD1=0，WD0=0,預(yù)置時(shí)間為0.2秒。</p><p>　　WD1=1,WD0=1,禁止看門工作。</p><p>　　看門狗電路的定時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，

64、通常比系統(tǒng)正常工作時(shí)最大循環(huán)周期的時(shí)間略長(zhǎng)即可。</p><p>　　本系統(tǒng)中X5045的硬件連接圖如圖3-10所示</p><p>　　圖 3-10 本系統(tǒng)中X5045的硬件連接圖</p><p>　　系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故障保護(hù)部分由X5045組成，X5045是一種串行通訊的512字節(jié)EEPROM，同時(shí)兼有看門狗和電源監(jiān)控功能，X5045有三種可編程看門狗周期，上電和

65、VCC低于檢測(cè)門限時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)，X5045輸出復(fù)位電平有效，為了復(fù)位更加可靠，其復(fù)位輸出端外接一個(gè)10K的上拉電阻，并與AT89C52的復(fù)位端相連，看門狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。該芯片還帶有一個(gè)104秒的看門狗定時(shí)器可監(jiān)控單片機(jī)的工作。如果在1.4秒內(nèi)未檢測(cè)到其工作，出現(xiàn)故障，內(nèi)部定時(shí)器將使看門狗WDI處于低電平狀態(tài)，為系統(tǒng)提供保護(hù)，避免死機(jī)程序跑飛貨進(jìn)入死循環(huán)等意外的發(fā)生。</p><p>

66、　　X5045代表了新一代串行EEPROM的發(fā)展趨勢(shì)，它的運(yùn)用極大的節(jié)省了系統(tǒng)空間和資源，同時(shí)簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。</p><p>　　3.2.6 遙控鍵盤管理模塊電路</p><p>　　紅外遙控鍵盤是目前使用最廣泛的一種遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其他小型電器裝置上也紛

67、紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅可靠而且能有效地隔離電氣干擾。我們采用市場(chǎng)上很容易就能買到，且信號(hào)較穩(wěn)定的JVC：RM-C457型號(hào)遙控器作為燈光控制的鍵盤。</p><p>　　3.2.6.1 紅外遙控?cái)?shù)據(jù)流的編碼結(jié)構(gòu)</p><p>　　為了使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，信號(hào)的碼流絕大多數(shù)采用“重復(fù)”發(fā)送方式，但其重復(fù)規(guī)則有所不同，可

68、概括為以下幾種：</p><p>　　簡(jiǎn)單重復(fù)方式，即將數(shù)碼進(jìn)行簡(jiǎn)單重復(fù)發(fā)送；</p><p>　　有引導(dǎo)碼的數(shù)據(jù)重復(fù)方式，引導(dǎo)碼主要是為了保證接收同步；</p><p>　　重復(fù)碼方式，為了降低功耗，第一組數(shù)據(jù)發(fā)送出去后，每隔一定時(shí)間僅發(fā)出一個(gè)窄脈沖，稱為重復(fù)碼；</p><p>　　3.2.6.2 紅外遙控?cái)?shù)據(jù)流的識(shí)別</p>

69、<p>　　選用遙控器鍵盤的時(shí)候，原本我們并不知道其具體的編碼規(guī)則及數(shù)據(jù)碼流。本人采用顧偉電子實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的GDS-815/820/840系列的數(shù)字儲(chǔ)存示波器，來(lái)采集遙控器發(fā)出的鍵碼信號(hào)并總結(jié)碼流方式，以備遙控器的軟件設(shè)計(jì)使用。</p><p>　　每個(gè)鍵的信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)如表3-3，X1表示引導(dǎo)碼的寬度，X2表示識(shí)別碼和數(shù)據(jù)碼的總寬度，其寬度單位為 ms。由表中數(shù)據(jù)可以計(jì)算出X1的平均值為16.3

70、ms。</p><p>　　表3-3 每個(gè)鍵的信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)單位：ms</p><p>　　由此可知當(dāng)一個(gè)鍵被按下延遲40ms時(shí)，這40ms發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼（16.3ms）和一個(gè)16位數(shù)據(jù)碼（23.35ms）組成。如果按鍵下超過40ms仍不松開，接下來(lái)發(fā)射重復(fù)代碼，仍為一個(gè)起始碼（16.3ms）和一個(gè)16位數(shù)據(jù)碼（23.35ms）組成。</p><p>　　采用脈

71、寬制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms，周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制“1”。解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”，由示波器采集的信號(hào)及位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的高電平的寬度不同，“0”為0.56ms，“1”為1.68ms，所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低

72、電平過后，早開始延時(shí)0.56ms，諾讀到電平為低、說明該位為“0”，反之則為“1”。</p><p>　　遙控器的數(shù)據(jù)流識(shí)別后，就為遙控器的軟件設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。本系統(tǒng)采用微機(jī)一體化紅外接頭，適合各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外線接收器其紅外線接收器如圖3-11。此紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，只是焊上一個(gè)10mf的濾波電容，可以使接收器工作更可靠。遙控器信號(hào)的接收模塊與單片機(jī)

73、的連接如圖3-12，ceiptl有三個(gè)引腳，為接收器的引腳。接收器輸出端外接單片機(jī)的P3.2端口，便于遙控信號(hào)采集。</p><p>　　圖 3-11 紅外線接收器</p><p>　　圖 3-12 遙控器信號(hào)的接收模塊與單片機(jī)的連接</p><p>　　3.2.7 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)，一方面由于

74、學(xué)生及管理人員的疏忽，教室里沒人而燈還亮著，導(dǎo)致教室燈工作超時(shí)，能源浪費(fèi)，于是本系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警電路，以聲音的方式來(lái)提醒管理人員是否關(guān)閉電源，另一方面由于學(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(zhǎng)，致使教室燈工作超時(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)生該休息或必須改用遙控器手動(dòng)方式來(lái)控制燈了。</p><p>　　本系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警的電路如圖3-13所示。單片機(jī)的P3.4端口外加一個(gè)10K的上拉

75、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)蜂鳴發(fā)出聲音以示教室燈工作超時(shí)，若P3.4端口為高電平時(shí)，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。</p><p>　　圖 3.13 超時(shí)報(bào)警的電路</p><p>　　3.2.8 系統(tǒng)供電電路</p><p>　　要取得+5V電壓，

76、若選用12V的變壓器，整流濾波后輸出往往大于12V，會(huì)使穩(wěn)壓器功耗大，自身溫度較高，故不選用輸出電壓為12V的變壓器，而選用輸出電壓為9V的變壓器。系統(tǒng)接通220V交流電源后，將220V交流電變壓到9V，經(jīng)過二極管全波整流、電解電容C1、C2濾波，在經(jīng)一只正在正輸出穩(wěn)壓器LM7805，為了緩沖負(fù)載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了電容C3、C4，最后得到+5V的直流工作電源，用于給控制系統(tǒng)中單片機(jī)系統(tǒng)及其它外圍電路的Vcc+端供電，其供

77、電原理圖如圖3-14。</p><p>　　圖 3-14 供電原理圖</p><p>　　在硬件時(shí)鐘模塊中，為了在斷電后硬件時(shí)鐘能夠正常運(yùn)行，故采用主從雙電源供電方式。硬件時(shí)鐘一般在系統(tǒng)的+5V主電源情況下工作，而只有系統(tǒng)+5V電源消失的情況下，為確保硬件時(shí)鐘的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)一個(gè)3.6V的備用電源。</p><p>　　4 控制模塊軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)</p>

78、<p>　　在單片機(jī)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再配上相應(yīng)的軟件，才能構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。用戶軟件的開發(fā)與系統(tǒng)硬件有著密切的關(guān)系。在系統(tǒng)的硬件及輸入輸出方法的確定后，程序軟件就可以完全獨(dú)立的進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)。</p><p>　　本控制軟件的模塊主要包括：系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊及系統(tǒng)功能鍵。</p><p>　　4.1 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊</p><p>

79、;　　監(jiān)控主程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，其外圍模塊一般都需要經(jīng)過監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)其在監(jiān)控系統(tǒng)中的作用。監(jiān)控主程序接受和分析來(lái)自鍵盤的命令，進(jìn)而把控制轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子程序的入口，起引導(dǎo)作用。</p><p>　　本系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊包括對(duì)系統(tǒng)外圍器件輸入、輸出參數(shù)的初始化自檢，看門狗的激活，多任務(wù)操作模塊的調(diào)用，實(shí)時(shí)中斷處理等。其監(jiān)控主程序流程圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1

80、監(jiān)控主程序流程圖</p><p>　　4.1.1系統(tǒng)自檢初始化</p><p>　　系統(tǒng)自檢初始化是保證整個(gè)控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的重要條件，系統(tǒng)價(jià)電復(fù)位后，直接進(jìn)入自檢初始化程序，完成系統(tǒng)的自檢初始化的自檢及初始化。初始化過程主要是對(duì)一些控制器、數(shù)據(jù)區(qū)和外部芯片進(jìn)行初始化參數(shù)設(shè)置和定義。本系統(tǒng)中自檢初始化主要指接口芯片的檢測(cè)芯片內(nèi)部設(shè)定參數(shù)的初始化內(nèi)部寄存器的初始化。</p>

81、<p>　　接口芯片的檢測(cè)主要檢查各芯片是否已處于準(zhǔn)備工作的就緒狀態(tài)，有無(wú)硬件故障等。如檢測(cè)各位LED是否正常顯示系統(tǒng)設(shè)置開機(jī)時(shí)的界面，檢查硬件時(shí)鐘DS1302是否處于更換新品后初次使用為起振狀態(tài)，還是處于備用電源供電震蕩保持狀態(tài)，檢測(cè)環(huán)境光是如何影響光采集電路輸出信號(hào)等。</p><p>　　系統(tǒng)內(nèi)部寄存器初始化主要是指數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)，各用戶定義的數(shù)據(jù)變量的初始化賦值及部分特殊功能寄存器SFR的復(fù)位初

82、始化，單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器PC指向程序存儲(chǔ)器的入口地址0000單元，程序狀態(tài)字寄存器PSW清零，片內(nèi)部存儲(chǔ)器選擇1區(qū)工作寄存器，用戶標(biāo)志位F0為0狀態(tài)，堆指針SP指向07H，其他定時(shí)器、中斷允許寄存器IE累加器ACC等皆為00H。</p><p>　　4.1.2 定時(shí)中斷處理</p><p>　　定時(shí)中斷時(shí)利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到或計(jì)數(shù)值已滿的終端，內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)器可以對(duì)內(nèi)部

83、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(qǐng)求信號(hào)，去置位定時(shí)器溢出標(biāo)位，向單片機(jī)的CPU申請(qǐng)中斷。</p><p>　　定時(shí)中斷為周期中斷，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(lái)構(gòu)成多任務(wù)操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，無(wú)需對(duì)斷點(diǎn)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，可以直接進(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)的任務(wù)就緒。該定時(shí)中斷處理程序框圖如圖4

84、-2所示。</p><p>　　本系統(tǒng)還采用了外部中斷，此外部中斷主要用來(lái)判斷是否有遙控器信號(hào)，若有，就采集下來(lái)并加以處理；若無(wú)，則返回到主循環(huán)。</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)采集模塊</p><p>　　本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集對(duì)象為環(huán)境光信號(hào)及人體存在信號(hào)，在程序設(shè)計(jì)中對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)的采集放置多任務(wù)模塊中實(shí)施定時(shí)采集。</p><p>　　4

85、.2.1 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　本系統(tǒng)考慮到環(huán)境觀足夠亮?xí)r，無(wú)論有否人體存在都不應(yīng)該開燈；而環(huán)境光不夠亮?xí)r，有人體存在才開燈，無(wú)人體存在不開燈。本系統(tǒng)邏輯定義為環(huán)境光亮?xí)r為二進(jìn)制的“0”，暗時(shí)為“1”，人體存在為“1”，人體不存在為“0”，開燈為“0”，關(guān)燈為“0”，那么環(huán)境光與人體存在可以有以下的邏輯關(guān)系表表示，如表4-1。</p><p>　　表4.1 環(huán)境與人的

86、關(guān)系</p><p>　　上表數(shù)據(jù)表明可將環(huán)境光參數(shù)與人體存在參數(shù)相與門操作，又由于繼電器是低電平驅(qū)動(dòng)，多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，及可得到教室燈的狀態(tài)，其軟件程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　；Function: BodySensor and light to port365</p><p>　　DsSensLight:Mov

87、 c,port33 ;Signal of Sensor</p><p>　　Anl c,port37</p><p>　　C c ;have person and no light</p><p>　　Mov port35,c ;on relay 1</p><p>　　Mov

88、 port36,c ;on relay 2</p><p>　　Jnc sensout ;delay 5 minute</p><p>　　Sensout: ret</p><p>　　4.2.2 人體存在傳感器的安裝要求</p><p>　　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

89、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)離空調(diào)地面2.0-2.2米。</p><p>　　人體存在傳感器遠(yuǎn)離空調(diào)，冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。</p><p>　　人體存在傳感器探測(cè)范圍內(nèi)部得隔屏，家具，大型盆景等。</p><p>　　人體存在傳感器不要直對(duì)窗口，否則窗外的熱氣擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起

90、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。</p><p><b>　　4.3 時(shí)鐘模塊</b></p><p>　　在系統(tǒng)啟動(dòng)自檢初始化時(shí)，首先會(huì)對(duì)時(shí)鐘芯片DS1302的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，當(dāng)檢測(cè)到D1302處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)才對(duì)其進(jìn)行初始化啟動(dòng)的始終。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302的初始化極其讀寫程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要遵循其時(shí)序要求。</p

91、><p>　　4.3.1時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)DS1302進(jìn)行讀寫的程序流程圖如圖4-4所示</p><p>　　圖4-4 DS1302進(jìn)行讀寫的程序流程圖</p><p>　　在對(duì)DS1302進(jìn)行操作時(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)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)制之間的轉(zhuǎn)換，

92、以便與系統(tǒng)其他數(shù)據(jù)在比較時(shí)相對(duì)應(yīng)。本系統(tǒng)中，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)，故程序中進(jìn)行二進(jìn)制與BCD碼之間的轉(zhuǎn)換，其相互轉(zhuǎn)換程序如下：</p><p>　??；二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼</p><p>　??；Function: DisTmeBCD</p><p>　　DisTimeBCD: Mov A,@RO</p><p>

93、;　　AnL A,#OFH</p><p>　　Mov @R1,A</p><p><b>　　Inc R1</b></p><p>　　Mov A,@RO</p><p><b>　　Swap A</b></p><p>　　An1 A,@ofh<

94、;/p><p>　　Mov @R1,A</p><p><b>　　Inc R1</b></p><p><b>　　Inc R0</b></p><p><b>　　Ret</b></p><p>　　;BCD碼轉(zhuǎn)換二進(jìn)制</p>

95、<p>　??；Function: DisTimeHex</p><p>　　DisTimeHEX: Mov A,@RO</p><p>　　Mov B,#10</p><p><b>　　Div AB</b></p><p>　　Mov @R1,B</p><

96、;p><b>　　Inc R1</b></p><p>　　Mov @R1,A</p><p><b>　　Inc R1</b></p><p><b>　　Inc R0</b></p><p><b>　　Ret</b>&l

97、t;/p><p><b>　　4.4 系統(tǒng)鍵功能</b></p><p>　　4.4.1 遙控鍵盤</p><p>　　鍵盤是系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)設(shè)備應(yīng)用最廣泛的一種，它也是人機(jī)交互對(duì)話。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作的重要通道，操作者的許多操作意圖是通過鍵盤來(lái)輸入。本系統(tǒng)鍵盤不多的情況下采用中斷方式，把鍵盤信號(hào)采集放在中斷程序中除了，鍵盤的功能放在任務(wù)操作模式中完成。&

98、lt;/p><p>　　其紅外線遙控器解碼的中斷子服務(wù)子程序如下所示：</p><p>　　：Function: controller Interrupt</p><p>　　Jntoentry:Jb KeyGetF,IntQ</p><p>　　Jb Keypress,IntQ</p>&l

99、t;p>　　Push ACC</p><p>　　Push PSW</p><p>　　Mov GetKey+1,THO</p><p>　　Mov GetKey,TLO</p><p>　　Mov THO,#00H</p><p>　　Mo

100、v TLO,@00H</p><p>　　CLr C</p><p>　　Mov A,GetKey+1</p><p>　　Subb A,#Guide</p><p>　　JnC IntoEnd</p><p>　　Clr C<

101、/p><p>　　Mov A,GetKey+1</p><p>　　Subb A,#Guide</p><p>　　Jnc IntoEnd</p><p>　　Clr C</p><p>　　Mov A,GetKey</p><

102、;p>　　Subb A,@Zerol</p><p>　　Mov A,GetKey+1</p><p>　　Subb A,#ZeroH</p><p>　　Cpl C</p><p>　　Mov KeyBuf+1,A</p><p>　　

103、Jc Int00cut</p><p>　　Xrl A,#03H</p><p>　　Jnz Int0End</p><p>　　Mov A,KeyBuf</p><p>　　Subb A,#20H</p><p>　　Mov

104、 KeyGet</p><p>　　Setb KeyGetf</p><p>　　Setb Keypress</p><p>　　Mov secl0time5,#Keyyime</p><p>　　Clr lightF</p><p>　　intoEnd:

105、Mov KeyBuf,#7FH</p><p>　　Mov KeyBuf+1,#0FFH</p><p>　　Int00ut: POP PSW</p><p>　　POP ACC</p><p><b>　　RetI</b></p><p>　　上面程序可以把遙控器要使用

106、的紅外遙控器每一個(gè)按鍵的按值讀出來(lái)，并且通過數(shù)碼管將鍵值顯示出來(lái)，以便觀察遙控鍵盤信號(hào)采集正確與否。</p><p>　　4.4.2 鍵功能處理程序</p><p>　　在執(zhí)行完鍵盤采集工作后，如果有鍵按下，程序轉(zhuǎn)入鍵處理功能程序。系統(tǒng)根據(jù)采集過程中得到的鍵號(hào)，散轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理子程序，通過鍵盤設(shè)置修改系統(tǒng)工作參數(shù)，其出現(xiàn)如下：</p><p>　　DoKey:

107、 Mov a,KeyGet</p><p><b>　　R1 a</b></p><p>　　Mov Dptr,#KeySub</p><p>　　Jmp @a+dptr</p><p>　　KeySub: Ajmp Key0 ;0</p><p>

108、　　Ajmp Key1 ;1</p><p>　　Ajmp Key2 ;2</p><p>　　Ajmp Key3 ;3</p><p>　　Ajmp Key4 ;4</p><p>　　Ajmp Key ;5</p><p>　　Ajmp key ;6</p>

109、;<p>　　Ajmp key ;7</p><p>　　Ajmp key ;8</p><p>　　Ajmp key ;9</p><p>　　可見，通過對(duì)系統(tǒng)不同功能進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)工作正常，與設(shè)定值相比調(diào)光誤差為±5．0％ ，測(cè)試效果良好，滿足實(shí)用的要求。</p><p><b>

110、　　5 結(jié)論與建議</b></p><p><b>　　5.1結(jié)論</b></p><p>　　本課題對(duì)適合應(yīng)用于教室燈光控制系統(tǒng)部分進(jìn)行了研究。以環(huán)境光、人體存在狀況等外界環(huán)境為控制器的輸入?yún)?shù)，比單純的人員管理教室燈光更合理更有效的降低教室燈光的資源費(fèi)用，同時(shí)還加入時(shí)間控制參數(shù)，使教室燈光的控制更加符合學(xué)校的作息時(shí)間。本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于各類大、中專院

111、校的教師燈光管理具有重要的意義，也使用于各類辦公室的燈光控制。</p><p>　　該教室燈光系統(tǒng)的控制是以AT89C2051單片機(jī)主控單元為核心，通過相關(guān)電腦的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)系統(tǒng)設(shè)備（燈光）的控制，采用一個(gè)二極管閃爍顯示整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室燈光的自動(dòng)開燈、關(guān)燈控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能化控制的同時(shí)還設(shè)置了手動(dòng)和遙控器控制，這樣在系統(tǒng)偶爾出現(xiàn)故障時(shí)，可采用手動(dòng)操縱，不至于影響教室燈光的正常使用。</p>

112、;<p>　　在保證系統(tǒng)與已有的教室燈光配套使用時(shí)，不需要對(duì)原有設(shè)備電路進(jìn)行大的改動(dòng)，以降低成本實(shí)現(xiàn)教室燈光的智能控制。</p><p><b>　　5.2建議</b></p><p>　　由于教室大小面積各不相同教室燈光數(shù)量不一教室內(nèi)部安裝智能控制設(shè)備的數(shù)量也會(huì)有所不同，特別是人體傳感器使用的數(shù)量受面積的影響很大，一套教室燈光控制系統(tǒng)也只是在有限的范圍