畢業(yè)設(shè)計--家居智能照明系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　學(xué)院： 系級教學(xué)單位： </p><p>　　注：表題黑體小三號字，內(nèi)容五號字，行距18磅。（此行文字閱后刪除）</p><p>　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p><

2、;b>　　摘要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)在社會的發(fā)展，時代進(jìn)步，高新技術(shù)的快速融入，人們的生活發(fā)生了巨大的改變，人們置購了大量高新技術(shù)的產(chǎn)品，許多高科技產(chǎn)品的使用越來越成為家庭生活的主旋律。</p><p>　　智能燈光控制系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、人體感應(yīng)模塊、關(guān)照強(qiáng)度模塊、燈光控制模塊、電源模塊和燈泡組成。本文以STC89C52單片機(jī)為核心，通過利用光照度和紅外

3、人體感應(yīng)相結(jié)合主動與被動的探測方法，實現(xiàn)了室內(nèi)無人或者關(guān)照充足時燈光自動光燈，有人到來且光照不足時自動開啟燈光。當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓，室內(nèi)照明燈延時一分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有人走過時，燈也不會亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。 </p><p>　　關(guān)鍵詞　人體感應(yīng)、智能燈光控制、光強(qiáng)度檢測</p><p><b>　　Abstract</b></p>

4、;<p>　　With the development of the society, now era progress, fast into the high and new technology, great changes have taken place of people's lives, people purchase a large number of new and high technology

5、products, the use of many high-tech products become the theme of family life.</p><p>　　Intelligent lighting control system by single chip microcomputer minimum system module, body induction module, care stre

6、ngth, lighting control module, power module and the light bulb.Based on STC89C52 single-chip microcomputer as the core, through the use of light and infrared human body induction combined with active and passive detectio

7、n method, is now the indoor automatic light light when nobody or care enough, someone come and illumination open automatically when being insufficient light.Whe</p><p>　　Keywords　human body induction, intell

8、igent lighting control, light intensity detection</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要4</b></p><p>　　Abstract5</p><p><b>　　第1章 緒論8</b&

9、gt;</p><p>　　1.1 課題背景8</p><p>　　1.2 照明行業(yè)的發(fā)展的發(fā)展9</p><p>　　1.2.1 國外照明行業(yè)的發(fā)展14</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)照明行業(yè)的發(fā)展14</p><p>　　1.3 選題依據(jù)11</p><p>　　第2章 渦街

10、流量計的工作原理和檢測方法14</p><p>　　2.1 渦街流量計工作原理14</p><p>　　2.1.1 壓電傳感器14</p><p>　　2.1.2 旋窩發(fā)生體15</p><p>　　2.2 渦街流量計結(jié)構(gòu)18</p><p>　　2.3 旋窩發(fā)生體的種類20</p><

11、p>　　2.3.1 矩形柱發(fā)生體20</p><p>　　2.3.2 圓柱形發(fā)生體20</p><p>　　2.3.3 梯形或T形柱發(fā)生體21</p><p>　　2.4 渦街信號頻率檢測方法21</p><p>　　2.5 本章小結(jié)22</p><p>　　第3章 渦街流量計信號處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計2

12、3</p><p>　　3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計框架23</p><p>　　3.2 信號處理電路23</p><p>　　3.2.1 壓電元件電路23</p><p>　　3.2.2 電荷放大器24</p><p>　　3.2.3 低通濾波器26</p><p>　　3.2.4 整形電路

13、28</p><p>　　3.2.5 總電路設(shè)計及仿真結(jié)果29</p><p>　　3.3 基于單片機(jī)的信號處理電路31</p><p>　　3.3.1 單片機(jī)選型31</p><p>　　3.3.2 STC89C52單片機(jī)簡介31</p><p>　　3.3.3 信號處理電路組成33</p>

14、<p>　　3.4 工程造價37</p><p>　　3.5 本章小結(jié)38</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計39</p><p>　　4.1 軟件設(shè)計39</p><p>　　4.2 中斷服務(wù)程序40</p><p>　　4.2 顯示程序41</p><p>　　

15、4.3 本章小結(jié)42</p><p><b>　　結(jié)論43</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　致謝46</b></p><p><b>　　附錄147</b></p><p&

16、gt;<b>　　附錄253</b></p><p><b>　　附錄364</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　我們周圍隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信、控制等技術(shù)的

17、發(fā)展,智能建筑的發(fā)展越來越迅猛。目前，國內(nèi)大多數(shù)智能建筑存在效率低、能耗高的現(xiàn)象。就智能建筑的照明系統(tǒng)來說，許多地方的燈經(jīng)常是從早到晚開著的，不管這些房間或樓道是否有人，也不管有多少人?；蛘?，當(dāng)自然光照度很好時，燈不能及時關(guān)閉；反之，當(dāng)自然光照度難以滿足人的需求時，又不能及時打開燈光。這種照明方式，不僅造成能源的浪費，而且不能滿足人對照明的基本需求，同時也給人的視力造成了很大的影響。現(xiàn)代照明除了滿足人的基本生活、學(xué)習(xí)要求之外，將更注重能

18、量的節(jié)省和使用上的便利，以及滿足人類工程學(xué)的個性方面的要求。特別是近年來大廈內(nèi)利用計算機(jī)工作的人員比例上升，不同視覺要求的工作的數(shù)量和復(fù)雜程度大大增加。所以要做到合理、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能，首先應(yīng)采用先進(jìn)成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，如電光源、燈具、照明控制系統(tǒng)。因此，適應(yīng)不同個人和工作需要，結(jié)合自動調(diào)節(jié)與手動調(diào)節(jié)的智能化照明系統(tǒng)已經(jīng)成為必不可少了。</p><p>　　1.2 照明行業(yè)的發(fā)展 </p><p>

19、;　　1.2.1 國際智能照明行業(yè)的現(xiàn)狀</p><p>　　照明行業(yè)是80年代首先由美國興起并得以迅速發(fā)展的[3]。90年代后期，由于現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代信息處理技術(shù)在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，進(jìn)入了信息時代并對各行各業(yè)都帶來了巨大的影響，照明行業(yè)也隨之發(fā)生了巨大的革新，提出了照明智能化的要求。</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)后，大量的新產(chǎn)品、新設(shè)備、新技術(shù)的出

20、現(xiàn)，使智能照明技術(shù)向著系統(tǒng)一體化集成的方向發(fā)展。[4]例如:各種智能化斷路器將微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等新技術(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)了功能多樣化、結(jié)構(gòu)模塊化，使得斷路器從基本保護(hù)功能發(fā)展到智能化的保護(hù)功能，工作更可靠，性能更安全。在微電子技術(shù)飛速發(fā)展的帶動下，許多半導(dǎo)體公司推出了專用功率開關(guān)器件和控制集成電路的系列產(chǎn)品，促進(jìn)了電子鎮(zhèn)流器的各類產(chǎn)品向高性能高可靠性方向發(fā)展。</p><p>　　另一方面

21、，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的滲透使不同控制方式的系統(tǒng)之間相互結(jié)合，實現(xiàn)了資源共享、遠(yuǎn)程監(jiān)視、設(shè)定、控制及對系統(tǒng)異常信息進(jìn)行一體化管理[5]。控制技術(shù)的發(fā)展使許多控制功能從由較高層的控制室移至現(xiàn)場的低層設(shè)備，使信號的采集和處理更加快捷便利，而且工程技術(shù)人員還開發(fā)了一些控制管理軟件，用戶只要通過界面上的各個控制鍵，就可以實現(xiàn)對各種照明設(shè)備的監(jiān)視和控制，操作更加容易、簡單、直觀。各類智能照明產(chǎn)品的生產(chǎn)和技術(shù)實現(xiàn)也隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的制定和逐步的完善進(jìn)入成熟、

22、實用、可靠階段。 </p><p>　　在繼美國、德國、英國、日本、新加坡之后，其他各國的智能照明產(chǎn)業(yè)也陸續(xù)開始發(fā)展，并且不斷趨于成熟。先后涌現(xiàn)出許多國際知名企業(yè):國際知名的半導(dǎo)體制造商法國PERFECT公司開發(fā)出燈光控制專用圖書館的智能照明設(shè)計及其控制方法研究的、結(jié)合無線射頻功能的芯片[6]。PHILIPS、OSRAM、GE公司推出了雙端球形HED是目前世界上最先進(jìn)的大功率LED燈，奇勝公司的C一BUS系統(tǒng)、A

23、BB公司的1一Bus系統(tǒng)以及邦奇公司的Dynalite、LUTRON公司的GRAFIK系列智能照明控制系統(tǒng)均己廣泛應(yīng)用到照明控制系統(tǒng)中。此外路創(chuàng)、WIELAND、美國的奧萊斯、英國索思、德國歐斯朗、NATIONAL、BPI等企業(yè)都創(chuàng)建了諸多知名品牌，推動了智能照明行業(yè)的普及和發(fā)展[10] 。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)智能照明行業(yè)的現(xiàn)狀</p><p>　　智能照明行業(yè)自上世紀(jì)9

24、0年代進(jìn)入中國市場，受市場的消費意識、市場環(huán)境、產(chǎn)品價格、推廣力度等各方面的影響，一直處于緩慢發(fā)展的態(tài)勢[7]。近些年，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是地產(chǎn)行業(yè)的高歌猛進(jìn)，國內(nèi)智能照明行業(yè)迅速發(fā)展，各類智能照明產(chǎn)品紛紛面市，國際物聯(lián)網(wǎng)貿(mào)易與應(yīng)用促進(jìn)協(xié)會曾發(fā)布報告指出未來幾年，中國智能家居市場增速會不斷提升，到2016年預(yù)計能達(dá)到29.17%，到2017年，我國智能家居行業(yè)市場規(guī)模將達(dá)80億元[8] 。智能家居的前景魅力，也讓很多照明企業(yè)紛

25、紛開始投入研究，走向智能化時代，照明智能市場將呈現(xiàn)的美好前景被業(yè)界一致看好。</p><p>　　20世紀(jì)90年代開始，國外智能照明系統(tǒng)廠商就已經(jīng)在中國投資建廠。進(jìn)入21世紀(jì)，國內(nèi)智能照明廠家和商家也如雨后春筍般迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出了如瑞郎、百分百照明、清華同方、索博等大小不一的幾十家企業(yè)，國內(nèi)智能照明行業(yè)進(jìn)入一個嶄新的發(fā)展階段。但由于國外品牌智能照明系統(tǒng)起步早，跨國企業(yè)研發(fā)實力較強(qiáng)，其產(chǎn)品在創(chuàng)意、質(zhì)量等方面均走在智

26、能照明行業(yè)前端，國內(nèi)智能照明市場目前是國外品牌的天下。國外品牌占據(jù)了國內(nèi)90%以上的大型公用建筑(如體育場館、寫字樓、酒店等)和70%以上家居智能照明系統(tǒng)的市場份額，國內(nèi)現(xiàn)有的業(yè)內(nèi)企業(yè)目前還無法與之爭鋒[9]。</p><p>　　索博、瑞朗、九州易居是較早進(jìn)軍智能照明行業(yè)的企業(yè)，在產(chǎn)品研發(fā)、市場拓展、技術(shù)培訓(xùn)與服務(wù)方面投入較大，尤其索博是國際型智能家居產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，擁有亞洲最大的產(chǎn)品研發(fā)中心和生產(chǎn)基地，以高端智

27、能安防系統(tǒng)和智能微型控制模塊在國際上處于絕對的領(lǐng)先地位。天津瑞朗在2002年就開始啟動了智能照明技術(shù)培訓(xùn)，用戶對這些品牌的認(rèn)知度較高。上海奇勝公司推出了智能化系統(tǒng)，通過對C一BuS智能控制系統(tǒng)、安防控制系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的結(jié)合，實現(xiàn)了燈光控制、家電控制(電動窗簾、空調(diào)、Av設(shè)備等)、綜合安防控制的各種控制功能產(chǎn)品，在較短的時間內(nèi)就樹立起了品牌形象。同樣是源自電工品牌的真善美也善于銷售終端，其智能照明產(chǎn)品甚至可以在超級市場、建材市場和五

28、金店購買到，該品牌在華南地區(qū)有較高的知名度。清華同方是十大品牌中唯一一家側(cè)重智能照明控制系統(tǒng)集成服務(wù)的企業(yè)，其智能開關(guān)控制系統(tǒng)，通過遙控器就可以控制所有房間內(nèi)的燈光效果，完全實現(xiàn)了燈光智能控制功能，產(chǎn)品的安裝、調(diào)試和操作都非常簡單，不需要專業(yè)人員的指導(dǎo)，普通家庭可以自己安裝。安居寶作為一家主要生產(chǎn)樓宇對講產(chǎn)品的企業(yè)也晉升十大品牌，說明傳統(tǒng)安防企業(yè)也開始產(chǎn)品轉(zhuǎn)型和服務(wù)升級，安</p><p><b>　　

29、1.3 選題的依據(jù)</b></p><p>　　1.3.1 良好的節(jié)能效果和延長燈具的使用壽命</p><p>　　電磁流量計節(jié)能是照明控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢。傳統(tǒng)的樓宇公共區(qū)域照明工作模式，只能是白天關(guān)燈，晚上開燈。而采用了智能照明控制系統(tǒng)后，可以根據(jù)不同場合、不同的人流量，進(jìn)行時間段、工作模式的細(xì)分，把不必要的照明關(guān)掉，在需要時自動開啟。同時，系統(tǒng)還能充分利用自然光，自動調(diào)節(jié)室

30、內(nèi)照度?？刂葡到y(tǒng)實現(xiàn)了不同工作場合的多種照明工作模式，在保證必要照明的同時，有效減少了燈具的工作時間，節(jié)省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命。</p><p>　　1.3.2 改善環(huán)境，提升生活品質(zhì)</p><p>　　良好的工作生活環(huán)境是提高工作效率和提升生活品質(zhì)的一個必要條件。合理地選用光源、燈具及性能優(yōu)越的照明控制系統(tǒng)，都能提高照明質(zhì)量。智能照明控制系統(tǒng)具有開關(guān)和調(diào)光兩種控制方法

31、，可以有效地控制各種照明場所的平均照度值，從而提高照度均勻性。同時，系統(tǒng)能根據(jù)不同的時間段，人們的不同需要，自動調(diào)節(jié)照度。 </p><p>　　1.3.3 較好的投資收益效果</p><p>　　渦輪智能照明控制系統(tǒng)在節(jié)能和節(jié)省燈具使用的同時，有效節(jié)省了電費與管理費用的支出。根據(jù)一般的辦公大樓運營的經(jīng)驗來看，節(jié)能效果能達(dá)到40％以上，一般的商場、酒店、地鐵站等節(jié)能效果也能達(dá)到25％～30

32、％。 </p><p><b>　　1.4 研究意義</b></p><p>　　目前，照明已成為建筑環(huán)境設(shè)計與建設(shè)中一個非常重要的組成部分。一方面，照明是基本的工作，生活的需要應(yīng)提供一定的照度、亮度分布等光照環(huán)境，同時滿足一定的舒適度要求。避免過強(qiáng)或過弱的光照條件帶來的不適感覺[11]。</p><p>　　另一方面應(yīng)兼顧節(jié)能環(huán)保的要求。隨著

33、我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，居民生活水平的逐步提高，照明用電占社會用電總量的比重正逐年提高[12]。電力供應(yīng)不足和用電效率低下的狀況依然比較嚴(yán)重。電力緊缺是我國目前面臨的一個很嚴(yán)峻的問題，減少照明的能耗，進(jìn)行節(jié)能照明已是我國照明的主要發(fā)展趨勢，故我國大力推廣“綠色節(jié)能照明工程”以提高照明效率[13]。同時,隨著“智能家居”概念的提出,人們對照明技術(shù)的要求也越來越高,傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)技術(shù)已不能滿足要求,智能照明技術(shù)正逐漸受到重視[14][15],

34、而智能照明技術(shù)的理念是改變傳統(tǒng)的人工控制照明系統(tǒng)的方式,利用多種傳感器對照明環(huán)境進(jìn)行檢測，并根據(jù)照明環(huán)境及照明需求的變化對照明燈具進(jìn)行智能控制，既提高了居民工作、生活中的照明舒適度,又可在照明過程中減少大量不必要的照明用電,從而提高照明效率,大量節(jié)省用電量,是照明技術(shù)的發(fā)展趨勢。</p><p>　　該選題的意義在于迎合當(dāng)前社會的發(fā)展趨勢，節(jié)約能源，開發(fā)出一個即節(jié)能，又不影響人們正常生活的智能家居照明系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)

35、能與智能控制的合二為一。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件的概述 </p><p>　　家居智能照明系統(tǒng)在安裝和使用的過程中需要克服較多的環(huán)境影響因素，且考慮到環(huán)境中各種變量的影響，會導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備中人體感應(yīng)傳感器以及光敏傳感器受到家居環(huán)境的變化而不穩(wěn)定從而影響系統(tǒng)精度，因此為了防止系統(tǒng)的本穩(wěn)定以及為了保證系統(tǒng)精度，

36、在系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)在元件選擇，電路設(shè)計，線路布置焊接等過程中要充分考慮抗干擾問題。</p><p>　　本文所研究的家居智能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,是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ),它主要為軟件提供程序運行的平臺。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功能。</p><p>　　系統(tǒng)控制單元是以單片機(jī)主控模塊為核心，

37、其它外圍電路主要包括：系統(tǒng)供電模塊、環(huán)境光模塊、人體存在傳感器模塊、光敏模塊及繼電器驅(qū)動模塊，此設(shè)計運用單片機(jī)、電壓比較器、光敏電阻、人體感應(yīng)模塊、繼電器等構(gòu)成一款智能燈設(shè)計。單片機(jī)作為主控芯片，人體感模塊識別人體，光敏智能識別光線，LM393電壓比較器來將光敏的芯片處理給單片機(jī)，繼電器控制負(fù)載燈。設(shè)計可以應(yīng)用普通家居照明當(dāng)中，此系統(tǒng)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)?？梢詫崿F(xiàn)自動與手動控制相兼容。在自然環(huán)境光較

38、強(qiáng)光線足夠時，無論人是否存在，都不開燈;在自然環(huán)境光較弱時，有人存在且超過一定時間，控制器自動打開電燈，直到人離開后再延時一定時間后關(guān)燈。從而實現(xiàn)節(jié)能、智能的效果。該系統(tǒng)可用于現(xiàn)有家居照明系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率。</p><p><b>　　2.2 方案的選擇</b></p><p>　　2.2.1 單片機(jī)的選擇</p>

39、<p>　　方案一：AT89C51是美國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存儲單元，功能強(qiáng)大。其片內(nèi)的4K程序存儲器是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)時間也大大縮短。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)我們的勞動成果。再者，AT89C52目前

40、的售價比8031還低，市場供應(yīng)也很充足。AT89C51可構(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I/O口全部提供給用戶?？捎?V電壓編程，而且擦寫時間僅需lOms。AT89C51芯片提供三級程序存儲器加密，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。PO口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。</p>

41、<p>　　方案二：STC89C52系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和AT89C52系列的完全兼容，但實際操作起來卻存在很多問題：</p><p>　　（1）AT89C52不帶ISP下載，要用下載器才行，STC89C52可以用你的USB轉(zhuǎn)串口下載，下載軟件可以到STC廠家網(wǎng)上去下。</p><p>　?。?）STC單片機(jī)執(zhí)行指令的速度很快，大約是AT的3-30倍，盡管快是好事，但這樣一來，

42、你在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些對時序有嚴(yán)格要求的模塊，用STC時注意得加長延時，大約是AT的10—30倍就差不多，這一點自己調(diào)試就知道了。</p><p>　　（3）STC單片機(jī)對工作環(huán)境的要求比較低，電壓低于5伏時仍然正常工作，甚至3伏到4伏之間都還可以工作，然而這樣的環(huán)境下AT肯定不行了，所以當(dāng)一個系統(tǒng)用STC單片機(jī)好用，但用AT的單片機(jī)不工作時，直接查最小系統(tǒng)，看單片機(jī)的供電

43、是否正常。</p><p>　　比較這兩種方案，由于在學(xué)校期間學(xué)過數(shù)字電路、單片機(jī)原理、C語言程序設(shè)計，綜合考慮單片機(jī)的各部分資源和作為學(xué)生能夠獲得的資源，經(jīng)過對比此次設(shè)計要求，我選擇用STC系列芯片完成。而且學(xué)校也提供了相應(yīng)的硬件操作平臺，實際操作起來比較方便，故STC為更合理的選擇。本系統(tǒng)選擇STC89C52單片機(jī)作為主控芯片。足夠本設(shè)計運行，且價格便宜，下載程序方便。</p><p>

44、;　　2.2.2 人體感應(yīng)器的選擇</p><p>　　方案一：感應(yīng)人體采用被動式紅外傳感技術(shù)，是利用紅外光敏器件將活動生物體發(fā)出的微量紅外線轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號,并進(jìn)行放大,處理,它能可靠的將運動著的生物體(人)和飄落的物體加以區(qū)別。同時它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)和誤報率低等特點。被動式紅外入侵報警器又稱熱釋電紅外入侵報警器，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

45、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；折射式居中，兼有反射式和透射式的優(yōu)、缺點。</p><p>　　方案二：感應(yīng)人體采用主動式紅外探測器，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

46、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的強(qiáng)度會因此產(chǎn)生變化，從而啟動信號。</p><p>　　比較這兩種方案，主動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)受地面震動影響，而發(fā)生位移引起錯誤，光學(xué)系統(tǒng)要保持清潔，注意維護(hù)保養(yǎng)。因為主動式探測器所探測的是點到點，而不是一個面的范圍。其特點是探測可靠性非常高。但若對一個空間進(jìn)行檢測，則需有多個主動式探測器，價格昂貴

47、。主動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、家居的陽臺封鎖等等。本設(shè)計適合采用被動式紅外傳感器，經(jīng)過多方面考慮，本設(shè)計采用紅外人體感應(yīng)器模塊。</p><p>　　2.2.2 人體感應(yīng)器的選擇</p><p>　　方案一：采用光敏二極管或三極管等光傳感器件把環(huán)境亮度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字電平，然后直接接入單片機(jī)IO引腳。<

48、/p><p>　　方案二：采用光敏電阻把環(huán)境亮度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值（模擬值），然后通過運放后給單片機(jī)輸入一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號。</p><p>　　由于光敏電阻屬于純阻性器件，所以采用方案一。</p><p>　　2.3 主控模塊的設(shè)計</p><p>　　2.3.1系統(tǒng)主控電路</p><p>　　本次設(shè)計選用STC89

49、C52作為燈光照明的控制芯片．STC89C52的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上．使用方便等優(yōu)點，而且完全兼容MCS5l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器 （FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，

50、與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。</p><p>　　2.3.2 單片機(jī)的引腳功能 </p><p>　?。?）VCC（40）：電源+5V。</p><p>　?。?）VSS（20）：接地，也就是GND。</p><p>　?。?）XTL1（19）和XTL2（18）：振蕩電路。單片機(jī)是一種時序電路，必須有脈沖信號才能工作，在它

51、的內(nèi)部有一個時鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個電容和一個晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時，需在XTL2上加外部時鐘信號。</p><p>　?。?）PSEN（29）：片外ROM選通信號，低電平有效。</p><p>　?。?）ALE/PROG（30）：地址鎖存信號輸出端/EPROM編程脈沖輸入端。</p><p>　?。?/p>

52、6）RST/VPD（9）：復(fù)位信號輸入端/備用電源輸入端。</p><p>　?。?）EA/VPP（31）：內(nèi)/外部ROM選擇端。</p><p>　?。?）P0口（39-32）：雙向I/O口。</p><p>　?。?）P1口（1-8）：準(zhǔn)雙向通用I/0口。</p><p>　?。?0）P2口（21-28）：準(zhǔn)雙向I/0口。</p&g

53、t;<p>　　2.3.3 單片機(jī)的主要性能</p><p>　　與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定、128*8位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、兩個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 </p><p>　?。?#160

54、;P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。    P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1

55、口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。    P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故

56、。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL

57、）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3口管腳備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部

58、數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。    RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號

59、，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。    /PSEN：外部程序存儲器的選</p><p>　　X

60、TAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。    XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　3、I/O口引腳：</b></p><p>　　a：P0口，雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用；</p><p>　　b：P1口，8位準(zhǔn)雙向I/O

61、口；</p><p>　　c：P2口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用；</p><p>　　d：P3口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口。</p><p>　　4、振蕩器特性：    XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件

62、，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　在功能上，MCS-51系列單片機(jī)有基本型和增強(qiáng)型兩類，它們以芯片型號的末位數(shù)字來區(qū)分。即“1”為基本型，“2”為增強(qiáng)型。 </p><p>　　在MCS-51系列單片機(jī)中，我們以8051為例，來介紹其結(jié)構(gòu)及功能。8051單片機(jī)的內(nèi)部

63、功能框圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.3.3 單片機(jī)的最小系統(tǒng)</p><p>　　STC89C52單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。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)

64、內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。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CYS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STC89C52單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個機(jī)器周期時，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>　

65、　復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用6MHZ時C取22uF,R取1KΩ。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(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接通而實現(xiàn)的。系統(tǒng)圖如圖3-2所示：</p>

66、<p>　　圖3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　2.4 人體感應(yīng)模塊的設(shè)計</p><p>　　2.3.3 菲涅耳透鏡</p><p>　　菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號。 <

67、/p><p>　　當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離A區(qū)或中距離B區(qū)或近距離C區(qū)的某個段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個適當(dāng)?shù)慕咕啵t外光正好被探頭接收，探頭將光信號變成電信號送入電子電路驅(qū)動負(fù)載工作。整個接收人體紅外光的方式也被稱為被動式紅外活動目標(biāo)探測器。</p><p>　　鏡片主要有三種顏色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易變形。二、白色主要用于適配

68、外殼顏色。三、黑色用于防強(qiáng)光干擾。鏡片還可以結(jié)合產(chǎn)品外觀注色，使產(chǎn)品整體更美觀。</p><p>　　每一種鏡片有一型號（以年號+系列號命名），鏡片主要參數(shù)：</p><p>　　一、外觀描述——外觀形狀（長、方、圓）、尺寸（直徑）。以毫米為單位。</p><p>　　二、探測范圍——指鏡片能探測的有效距離（米）和角度。</p><p>　　

69、三、焦距——指鏡片與探頭窗口的距離，精確度以毫米的小數(shù)點為單位。長形和方形鏡片要呈弧形以焦距為單位對準(zhǔn)探頭窗口。</p><p>　　鏡片與探頭的配合應(yīng)用——我們常用的是雙源式探頭，揭開濾光玻璃片，其內(nèi)部有兩點對7—14um的紅外波長特別敏感的TO—5材料連接著場效管。</p><p>　　靜態(tài)情況下空間存在紅外光線，由于雙源式探頭采用互補(bǔ)技術(shù)，不會產(chǎn)生電信號輸出。動態(tài)情況下，人體經(jīng)過探頭

70、先后被A源或被B源感應(yīng)，Sa<Sb或Sa>Sb產(chǎn)生差值，雙源失去互補(bǔ)平衡作用而很敏感地產(chǎn)生信號輸出，見圖2-11。當(dāng)人對著探頭呈垂直狀態(tài)運動，Sa=Sb不產(chǎn)生差值，雙源很難產(chǎn)生信號輸出。因此，探測器安裝的位置與人行走方向呈平行為宜。</p><p>　　2.3.3 紅外釋傳感器</p><p>　　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： </p>&

71、lt;p>　　人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10μM左右的紅外線，被動式紅外探頭就靠探測人體發(fā)射的10μM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的 10μM叫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)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生由人體存在的信號。</p><p>　　全自動感應(yīng)

72、：人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出低電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉低電平，輸出待機(jī)時的高電平。</p><p>　　兩種觸發(fā)方式：a.不可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出低電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從低電平變?yōu)楦唠娖?；b.可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出低電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動，其輸出將一直保持低電平，直到人離開后至延時結(jié)束，低電平跳變?yōu)楦唠娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延

73、時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點).</p><p>　　具有感應(yīng)封鎖時間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后，待延時時間一結(jié)束，可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號。此功能可以實現(xiàn)“感應(yīng)輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。(此時間可設(shè)置在零點幾秒—幾十秒鐘)。</p><p&

74、gt;　　1) 這種探頭是以探測人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對波長為10μM左右的 紅外輻射非常敏感。</p><p>　　2) 為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照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>　　3) 人體存在的探測，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電 極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同

75、的作用，使其產(chǎn)生釋 電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。</p><p>　　4) 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)信號處理而輸出有人體存在的信號。</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，視場越多，控

76、制越嚴(yán)密。 </p><p>　　有人進(jìn)入時，移動人體發(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)入最不敏感移動方向時，則人體傳感器所體現(xiàn)的信號就會不理想，有時還會產(chǎn)生誤動作，所以要特別注意人體傳感器的安裝方向。</p><p>　　人體傳感器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)的智能產(chǎn)品，它的主要特性如下：</p>&

77、lt;p>　　(1) 感應(yīng)為全自動方式，人進(jìn)入感應(yīng)范圍時輸出高電平(高3.3V），人離開感 應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平(低0.3V)，其高低電平利于采集； </p><p>　　(2) 采用可重復(fù)觸發(fā)方式。即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有 人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時8秒 -15秒后將高電平變?yōu)榈碗娖剑?</p><p>　　

78、(3) 人體傳感器工作電壓寬為DC3V-DC24V；</p><p>　　(4) 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>　　(5) 其靜態(tài)電流小于50微安，功耗低； </p><p>　　(6) 工作溫度介于-15°和+700°之間，適應(yīng)性強(qiáng)；</p><p>　

79、　(7) 靈敏度高，可靠性強(qiáng)。</p><p>　　人體傳感器的1號引腳為電源信號端，3號引腳為地信號端，2號引腳為采集信號輸出端。在電路設(shè)計中，為了使人體傳感器的工作更加可靠，增加一個三極管驅(qū)動人體存在傳感器輸出信號的可靠性，同時可以驅(qū)動一個LED充當(dāng)指示作用。其電路原理圖如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 人體傳感器電路圖</p><p><b

80、>　?。?）敏感單元</b></p><p>　　當(dāng)傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號時，由于P1、P2自身產(chǎn)生極化，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反、電量相等的正、負(fù)電荷，而這兩個電容的極性是相反串聯(lián)的，所以，正、負(fù)電荷相互抵消，回路中無電流，傳感器無輸出。</p><p>　　當(dāng)人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域內(nèi)時，照射到P1、P2上的紅外線光能能量相等，且達(dá)到平衡，極性相反、

81、能量相等的光電流在回路中相互抵消。傳感器仍然沒有信號輸出。同理，在燈光或陽光下，因陽光移動的速度非常緩慢，P1、P2上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上傳感器的響 應(yīng)頻率很低（一般為0.1~10Hz），即傳感器對紅外光的波長的敏感范圍很窄（一般為5~15um），因此，傳感器對它們不敏感。</p><p>　　從原理上講，任何發(fā)熱體都會產(chǎn)生紅外線，熱釋電人體紅外線傳感器對紅外線的敏感程

82、度主要表現(xiàn)在傳感器敏感單元的溫度所發(fā)生的變化，而溫度的變化導(dǎo)致電信號的產(chǎn)生。環(huán)境與自身的溫度變化由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它不向外輸出信號；而傳感器的低頻響應(yīng)（一般為0.1~10Hz）和對特定波長紅外線（一般為 5~15um）的響應(yīng)決定了傳感器只對外界的紅外線的輻射而引起傳感器的溫度的變化而敏感，而這種變化對人體而言就是移動。所以，傳感器對人體的移動或運動敏感，對靜止或移動很緩慢的人體不敏感；它可以抗可見光和大部分紅外線的干擾。</p&g

83、t;<p><b>　?。?）濾光窗 </b></p><p>　　制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為0.2～20μm。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，通常在傳感器上加裝了一塊干涉濾光窗。濾光窗是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的，濾光窗能有效地濾除7.0~14um波長以外的紅外線。例如，SCA02-1對 7.5~14um波長的紅

84、外線的穿透量為70%，在6.5um處時下降為65%，而在5.0um處時陡降為0.1%；P2288的響應(yīng)波長為 6~14um，中心波長為10um。</p><p>　　物體發(fā)射出的紅外線輻射能，最強(qiáng)波長和溫度的關(guān)系滿足λm*T=2989（um.k）（其中λm為最大波長，T為絕對溫度）。人體的正常體溫為 36~37.5℃，即309~310.5K，其輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長為λm=2989/（309~310.5）=9.

85、67~9.64um，中心波長為9.65um。因此，人體輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長正好落在濾光窗的響應(yīng)波長（7~14um）的中心。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻止陽 光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。 </p><p>　　2.4 光敏模塊設(shè)計 </p><p>　　2.4.1 光敏電阻的介紹</p><p>　　光敏電阻又稱光

86、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動，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>　　管芯是一塊安裝在絕緣襯底上帶有兩個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

87、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，結(jié)構(gòu)見下圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 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；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，

88、電阻增大。</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）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。</p><p>

89、;　　本設(shè)計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)電阻可以實現(xiàn)光線限值的調(diào)節(jié)。感應(yīng)光線是否過弱，將信號給單片機(jī)處理。</p><p>　　2.4.2 LM393電壓比較器的介紹</p><p>　　LM393主要特點如下：（1）工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2～36V，雙電源:±1～±18V；（2

90、）消耗電流小，Icc=0.8mA；（3）輸入失調(diào)電壓小，VIO=±2mV；（4）共模輸入電壓范圍寬，Vic=0～Vcc-1.5V；（5）輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；（6）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3-5所示：</p><

91、p>　　圖3-5  LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　LM393是高增益,寬頻帶器件,象大多數(shù)比較器一樣,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,輸出電壓過渡的間隙.電源加旁路濾波并不能解決這個問題,標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計對減小輸入—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,而且增加甚至很小的正反饋量(滯

92、回1.0~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(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將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩,如果輸入信號是脈沖波形,并且上升和下降時間相當(dāng)快,則滯回將不需要。 比較器的所有沒有用的引腳必須接地. LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 2.0~30V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.保護(hù)部分必須能阻止輸入電壓向

93、負(fù)端超過-0.3V。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,可以用多集電極輸出提供或OR ing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。此輸出能作為一個簡</p><p>　　本設(shè)計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)電阻可以實現(xiàn)光線限值的調(diào)節(jié)。感應(yīng)光線是否過弱，將信號給單片機(jī)處理。如圖

94、3-6所示：</p><p>　　圖3-6 光敏模塊電路圖</p><p>　　2.5 繼電器驅(qū)動模塊的設(shè)計</p><p>　　電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電

95、后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。</p><p>　　繼電器驅(qū)動接口電路如圖3-7所示，這里

96、繼電器由相應(yīng)的PNP型號的三極管來驅(qū)動，繼電器吸合，從而驅(qū)動負(fù)載，點亮相應(yīng)電燈。設(shè)計中負(fù)載沒有接，當(dāng)繼電器吸合時，LED也會得電，達(dá)到指示的作用。</p><p>　　圖3-7 繼電器驅(qū)動電路圖</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p><b>　　4.1 軟件設(shè)計</b></p><p>　　在對我們所

97、要設(shè)計的課題有了整體的了解之后，需要先建立程序框架的流程圖，對整個設(shè)計劃分模塊，逐個模塊實現(xiàn)其功能，最終把各個子模塊合理的連接起來，構(gòu)成總的程序。</p><p>　　程序設(shè)計的主要任務(wù)是通過對單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部有限硬件資源的合理分配，利用最直接有效的程序設(shè)計語言，實現(xiàn)對單片機(jī)外圍設(shè)備的控制，使這些外圍設(shè)備能夠進(jìn)行所期望的操作。軟件設(shè)計通常對系統(tǒng)的可靠和高效率運行有著相當(dāng)大的影響，也是系統(tǒng)設(shè)計工作量中較大的任務(wù)。 &

98、lt;/p><p>　　本章的軟件設(shè)計根據(jù)所要實現(xiàn)的功能，以系統(tǒng)的硬件設(shè)計為基礎(chǔ)，采用模塊化的程序設(shè)計思想，確保完成系統(tǒng)功能的同時，實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運行。軟件設(shè)計的目的就是讓單片機(jī)加載程序并運行，對距離、時間、光照強(qiáng)度進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果控制繼電器的輸出。系統(tǒng)的軟件總流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1　系統(tǒng)軟件總流程圖</p><p>　　4.2 仿真

99、環(huán)境介紹</p><p>　　4.2.1 keil介紹</p><p>　　隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil。該軟件是美國Keil Software公司出品的軟件開發(fā)系統(tǒng)，其允許用戶使用匯編或者C語言來開發(fā)MCS-51

100、單片機(jī)（或與MSC-51指令兼容的其它單片機(jī)）的應(yīng)用軟件。功能上，Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。外觀上采用全Windows界面，容易上手。性能上，即便是使用高級語言開發(fā)應(yīng)用程序，其生成的目標(biāo)代碼效率也非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊。</p>

101、<p>　　4.2.1 protus介紹</p><p>　　Porteus是一款集單片機(jī)仿真與SPICE分析于一身的EDA仿真軟件，于1989年由英國Labcenter Eletronice Ltd研發(fā)成功，經(jīng)過多年的發(fā)屏，現(xiàn)已成為當(dāng)前EDA性價比最高、性能最強(qiáng)的一款軟件。</p><p>　　Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的

102、原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外，其最大的特點是Proteus VSM(Virtual System Modelling)實現(xiàn)了混合模式的SPICE電路仿真，它將虛擬儀器、高級圖表仿真、微處理器軟仿真器、第三方的編譯器和調(diào)試器等有機(jī)結(jié)合起來，在世界范圍內(nèi)第一次實現(xiàn)了在硬件物理模型搭建成功之前，即可在計算機(jī)上完成原理圖設(shè)計、電路分析與仿真、處理器代碼調(diào)試及實時仿真、系統(tǒng)測試，以及功能驗證。</p><p

103、>　　Proteus主要有兩大部分組成：</p><p>　　ISIS——原理圖設(shè)計、仿真系統(tǒng)。它用于電路原理圖的設(shè)計以及交互式仿真。</p><p>　　ARES——印制電路板設(shè)計系統(tǒng)。它主要用于印制電路板的設(shè)計，產(chǎn)生最終的PCB文件。</p><p><b>　　系統(tǒng)的分析與調(diào)試</b></p><p>　　本

104、設(shè)計是在Keil C環(huán)境下開發(fā)的，Keil C軟件支持C語言的編程及調(diào)試，運用方便，是做C語言畢業(yè)設(shè)計者的首選。設(shè)計的首要任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用這個軟件，在簡單的學(xué)習(xí)和了解Keil C后，在編譯完Keil C后，再運用STC_ISP_V480軟件燒錄到開發(fā)板上，實現(xiàn)實物與程序的連接。在燒錄前要對STC_ISP_V480進(jìn)行一些必要的設(shè)置。第一步：設(shè)置MCU Type為STC89C52RC；第二步：打開編寫好并編譯的程序文件，它是以.hex

105、為后綴的文件；第三步：選擇對應(yīng)的COM端口，（可在我的電腦的設(shè)備管理處查看COM選項）；第四步：點擊Download/下載，等提示</p><p>　　請給MCU上電時，打開開發(fā)板上的開關(guān)，它就自行燒錄了。</p><p>　　Keil C程序運行如圖5-1所示，下載圖如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-1　keil C運行圖</p><

106、p>　　圖5-2　程序燒錄運行圖</p><p>　　在完成對程序的調(diào)試及燒錄之后，還需要對其進(jìn)行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對應(yīng)的接口，完成供電及下載。開始供電后、稍帶十幾秒時間，因為人體感應(yīng)模塊要預(yù)熱一段時間。當(dāng)看到人體感應(yīng)模塊檢測人體指示燈正常亮了，那說明系統(tǒng)可以正常工作了，當(dāng)光敏檢測到環(huán)境暗時，同時檢測到人體時，繼電器就會吸合，繼電器指示燈會亮起。人體感應(yīng)模塊檢測不到人體時，繼電器會斷開。<

107、;/p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心部件的控制系統(tǒng)，利用軟件編程，最終實現(xiàn)了各項要求。該家居燈光系統(tǒng)的控制是以STC89C52單片機(jī)芯片為核心，通過相關(guān)電路的驅(qū)動，完成對系統(tǒng)設(shè)備(電燈)的控制，實現(xiàn)了對家居燈光的自動開燈、關(guān)燈控制。簡化了電路設(shè)計，同時節(jié)省了單片機(jī)I/O口資源，為系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展留下了空間。系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計，