畢業(yè)論文-基于stc單片機(jī)的人體感應(yīng)臺(tái)燈設(shè)計(jì)【精校排版】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于STC單片機(jī)的人體感應(yīng)臺(tái)燈設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要III</b></p><p&

2、gt;　　AbstractIV</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1 單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.

3、2.2 臺(tái)燈的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 課題研究的意義3</p><p>　　1.4 本文結(jié)構(gòu)3</p><p>　　第二章 光敏電阻5</p><p><b>　　2.1 簡介5</b></p><p>　　2.2 光敏電阻的結(jié)構(gòu)5</p>&

4、lt;p>　　2.3 光敏電阻的分類6</p><p>　　2.4 光敏電阻的主要參數(shù)和特性6</p><p>　　2.5 光敏電阻的制作材料7</p><p>　　2.6 光敏電阻的工作原理7</p><p>　　2.7 光敏電阻的應(yīng)用8</p><p>　　2.7.1 光敏電阻調(diào)光電路

5、8</p><p>　　2.7.2 光敏電阻式光控開關(guān)8</p><p>　　第三章 紅外傳感器的功能特性10</p><p>　　3.1 熱釋電紅外傳感器10</p><p>　　3.1.1 概述10</p><p>　　3.1.2 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理10</p>&l

6、t;p>　　3.1.3 熱釋電紅外傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)11</p><p>　　3.1.4 熱釋電紅外傳感器的抗干擾性11</p><p>　　3.2 菲涅爾透鏡12</p><p>　　3.2.1 概述12</p><p>　　3.2.2 菲涅爾透鏡的工作原理13</p><p>　　3.3 紅

7、外傳感器探測的影響因素13</p><p>　　3.3.1 人體不同部位的探測13</p><p>　　3.3.2 透鏡的面積大小13</p><p>　　3.3.3 透鏡的區(qū)段數(shù)量13</p><p>　　第四章 人體感應(yīng)臺(tái)燈的總體設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.1 STC89C52單片機(jī)簡單介

8、紹15</p><p>　　4.2 人體感應(yīng)臺(tái)燈工作原理16</p><p>　　4.3 單片機(jī)外接電路部分18</p><p>　　4.3.1 晶振電路18</p><p>　　4.3.2 繼電器18</p><p>　　4.4 傳感器及信號(hào)處理部分20</p><p>

9、　　4.4.1 人體熱釋電紅外傳感器及BISS000120</p><p>　　4.4.2 光強(qiáng)信號(hào)變成可處理的數(shù)字信號(hào)23</p><p>　　4.5 基于STC單片機(jī)的人體感應(yīng)臺(tái)燈硬件電路28</p><p>　　第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)29</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p&g

10、t;<p><b>　　附錄31</b></p><p><b>　　致謝36</b></p><p>　　基于STC單片機(jī)的人體感應(yīng)臺(tái)燈</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　臺(tái)燈已是千家萬戶的必須生活品，夜晚時(shí)，人們摸黑去開燈，非常

11、不方便，而當(dāng)離開時(shí)，又經(jīng)常忘記關(guān)燈而造成巨大的浪費(fèi)。電能是極寶貴的二次能源，節(jié)約用電是節(jié)約能源的重要內(nèi)容。如今，各種智能型臺(tái)燈以漸漸融入人們的日常生活當(dāng)中，在方便人們使用的同時(shí)，也減少了能源的浪費(fèi)。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)制作了一種人體感應(yīng)臺(tái)燈，主要以熱釋電紅外傳感器、BISS0001和單片機(jī)組成的紅外傳感控制電路。其原理是：以人體紅外輻射（波長為9.5um）為傳感信號(hào)，當(dāng)人體在臺(tái)燈范圍內(nèi)且環(huán)境光強(qiáng)較弱時(shí)，

12、自動(dòng)感應(yīng)開燈，省去黑夜摸燈的麻煩；當(dāng)人離開臺(tái)燈傳感器檢測范圍，自動(dòng)感應(yīng)關(guān)燈。其特點(diǎn)是，自動(dòng)開關(guān)燈，在方便人們使用的同時(shí)也節(jié)約了能源。</p><p>　　本文首先介紹結(jié)合單片機(jī)的智能化電器的普遍推動(dòng)了家用小電器臺(tái)燈的智能化。然后將介紹設(shè)計(jì)中用到的STC89C52單片機(jī)的功能及傳感器的選擇。最后進(jìn)行臺(tái)燈的綜合硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵字：STC89C52單片機(jī)；熱釋電紅外傳感器；光

13、敏電阻；人體感應(yīng)；節(jié)能</p><p>　　Design of Human Induced Table Lamp Based on STC Microcomputer</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Lamp is necessary for thousands of households living

14、 supplies. When in the dark, the people is very in convenient to turn on the lights, and they often forger to turned off the lights when they left, it is resulting in a huge waste of energy. The electricity is very preci

15、ous second energy, save electricity is an important connect of managing the sources of energy. Nowadays, all kinds of intelligent desk lamp to getting in people’s daily life, in a convenient people use at the same time,

16、also red</p><p>　　In this paper, a human induced design table lamp, mainly infrared sensor and BISS0001 and single-chip processor consisting of infrared sensor control circuit. The principle is that infrared

17、 radiation in the human body for the sensor circuit, automatic sensors turn on the lights when the body of the lamp and the environment when a weak light. In another way, turn off the lights by automatic sensor when peop

18、le leave the lamp sensor detection range. It is feature is automatic light switch, in a con</p><p>　　First, this paper introduces the intelligent appliances with single-chip microcomputer universal pushing t

19、he small household electrical appliances desk lamp intellectualization, and then used to introduce STC89C52 single-chip design features as well as the sensor of choice, the final table of the hardware design. </p>

20、<p>　　Key words: STC89C52 Microcomputer, infrared sensor, photoconductive resistance, Human induced, Energy saving </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b>

21、</p><p>　　隨著社會(huì)的進(jìn)步，市場的不斷變化，電子產(chǎn)品也在快速的發(fā)展，家用電器也趨向智能化，現(xiàn)已用于實(shí)際中的有智能洗衣機(jī)，智能電飯鍋，智能電磁爐等，而這些智能型家電都是利用單片機(jī)作為中央控制單元，與普通家用電器相比，其功能性更強(qiáng)，使用更加方便，安全性也更高，更重要的是節(jié)省電能。</p><p>　　以后的智能家電主要朝三個(gè)發(fā)展趨勢：自適應(yīng)進(jìn)化、多種智能化、網(wǎng)絡(luò)化。自適應(yīng)進(jìn)化是家用電

22、器更具自身狀態(tài)和外接環(huán)境自動(dòng)優(yōu)化工作方式和過程的能力，這種能力使得家用電器在其生命周期中都處于最有效率、最節(jié)省能源和最好品質(zhì)狀態(tài)。多種智能化是家用電器盡可能在其特有的工作功能中模擬多種人的智能思維或智能活動(dòng)的功能。網(wǎng)絡(luò)化是建立家用電器社會(huì)的一種形式，網(wǎng)絡(luò)化的家用電器可以由用戶實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，在家用電器之間也可以實(shí)現(xiàn)互操作。</p><p>　　隨著家用電器的迅速發(fā)展，作為家用電器之中的臺(tái)燈也順應(yīng)著科技的發(fā)展步伐走向

23、智能化。雖然現(xiàn)在的臺(tái)燈市場是以按鍵式臺(tái)燈為主。但是，隨著當(dāng)今電子技術(shù)的發(fā)展和人們的生活需求，傳統(tǒng)臺(tái)燈已受到更新?lián)Q代的威脅。與其它智能家電器一樣，人體感應(yīng)臺(tái)燈有許多普通按鍵式臺(tái)燈所無法比及的優(yōu)勢，它可以更節(jié)省電能，也有利于環(huán)保。同時(shí)，人體感應(yīng)臺(tái)燈在黑暗的時(shí)候自動(dòng)開關(guān)燈的功能也讓使用者使用起來更加方便，省去黑暗摸燈的麻煩，避免造成能源浪費(fèi)。如今，智能型家用電器因?yàn)樗鼈兊木薮髢?yōu)勢而越來越受到人們的青睞。</p><p>

24、;　　1.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　單片機(jī)在本次人體感應(yīng)臺(tái)燈設(shè)計(jì)中是主要控制單元，電路燈光控制是在單片機(jī)的控制下工作。下面首先介紹單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，在對(duì)其熟悉的基礎(chǔ)上，再對(duì)它進(jìn)行合理的應(yīng)用。</p><p>　　1.2.1 單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　如今，單片機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展。趨勢將是進(jìn)一步

25、向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方向發(fā)展。以下是其一些主要的發(fā)展趨勢：</p><p>　　CMOS化，由于CHMOS技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了單片機(jī)的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以80C51為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片的原因。大多數(shù)的單片機(jī)芯片是采用CMOS半導(dǎo)體工藝產(chǎn)生。其特點(diǎn)包括低功耗、高密度、低速度等。低功耗

26、化，單片機(jī)的功耗已從Ma級(jí)，甚至1uA以下；使用電壓在3至6伏，完全適應(yīng)電池工作；低壓化，幾乎所有的單片機(jī)都有WAIT、STOP等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3至6伏范圍內(nèi)工作；高性能化，主要是指進(jìn)一步改進(jìn)CPU性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性；外圍電路內(nèi)裝化，這也是單片機(jī)發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時(shí)器/計(jì)

27、數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時(shí)器、液晶顯示驅(qū)動(dòng)器、彩色電視機(jī)和錄像機(jī)用的鎖相電路等；增強(qiáng)I/O口功能，為了減少外部驅(qū)動(dòng)芯片，進(jìn)一步增加單片機(jī)并行口的驅(qū)動(dòng)能力，現(xiàn)在有的單片機(jī)可直接輸出較大電流(20mA)和電壓，以便直接驅(qū)動(dòng)顯</p><p>　　1.2.2 臺(tái)燈的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　臺(tái)燈本來是一個(gè)很簡單的照明工具，但是，隨著科技的

28、進(jìn)步，人們對(duì)臺(tái)燈的功能要求也日漸提高。</p><p>　　目前的市場上，臺(tái)燈大致可以分為三種：第一種是普通的白熾臺(tái)燈，第二種是鹵素臺(tái)燈，第三種則是熒光臺(tái)燈。普通的白熾臺(tái)燈或者鹵素臺(tái)燈的優(yōu)點(diǎn)是，價(jià)廉，且發(fā)光的連續(xù)性好，缺點(diǎn)就是耗能多。由于燈絲發(fā)光較集中，若它的功率稍大就會(huì)產(chǎn)生眩光，反之，便會(huì)使得照度不夠。而普通的螢光臺(tái)燈，是由于其熒光管發(fā)光面較大，所以被照射面的光線較顯均勻，被照射物后影的形狀較小，對(duì)眼睛有較小干

29、擾。而且它的頻閃效應(yīng)易使眼鏡產(chǎn)生疲勞。</p><p>　　平時(shí)，我們對(duì)臺(tái)燈應(yīng)該要做系統(tǒng)和科學(xué)的評(píng)價(jià)，而不能輕信了某些廠家為了達(dá)到某一項(xiàng)指標(biāo)就自稱的“護(hù)目燈”、“護(hù)眼光源”等?，F(xiàn)在的市場，還沒有其它廠家推出大功率LED臺(tái)燈的應(yīng)用產(chǎn)品，且普通顧客對(duì)LED臺(tái)燈的認(rèn)識(shí)還需進(jìn)一步的普及和提高，大功率LED臺(tái)燈是用金屬結(jié)構(gòu)配合大功率發(fā)光管制成的。它能夠結(jié)合裝飾照明效果、性能穩(wěn)定、安全環(huán)保等，是理想的新一代環(huán)保臺(tái)燈。由于現(xiàn)在

30、大功率LED臺(tái)燈正處于市場的開拓階段，且價(jià)格偏高，再加之客戶對(duì)其了解甚少。但是其擁有巨大的市場潛力。加上它的諸多優(yōu)點(diǎn)，如護(hù)眼、省點(diǎn)、環(huán)保等，可以預(yù)計(jì)，隨著以后大功率LED臺(tái)燈成本的不斷下降，其市場會(huì)有更廣闊的發(fā)展。到時(shí)候，大功率LED臺(tái)燈將進(jìn)入千家萬戶，更好的融入我們的工作生活當(dāng)中。</p><p>　　而且，隨著科技的不斷進(jìn)步，以及當(dāng)今智能化家電的“熱潮”，臺(tái)燈也能實(shí)現(xiàn)智能化、以及更多的實(shí)用功能的實(shí)現(xiàn)，能在方便

31、人們使用的同時(shí)，還能達(dá)到環(huán)保、節(jié)約能源的效果。</p><p>　　1.3 課題的研究意義</p><p>　　人體感應(yīng)臺(tái)燈最大的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)能和方便。節(jié)能尤為重要，現(xiàn)在全世界都缺少電能。如今，由世界自然基金會(huì)向全球發(fā)出的一項(xiàng)倡議，呼吁人們在每年的3月份的最后一個(gè)星期六，熄燈一小時(shí)，以此來激發(fā)人們對(duì)保護(hù)地球的責(zé)任感，以及對(duì)氣候變化等環(huán)境問題的思考與關(guān)注，此項(xiàng)倡議表明了對(duì)全球共同抵御氣候變暖

32、行動(dòng)的強(qiáng)力支持。如果用上我們的人體感應(yīng)臺(tái)燈，假設(shè)一天可以節(jié)省10min的開燈時(shí)間，那么在燈上裝上10W的節(jié)能燈泡。節(jié)省的電能為10W×600s=6000J，若持續(xù)一個(gè)月，節(jié)省的電能就能達(dá)到180000J，一年下來，就能節(jié)省大概2190000J的電能，這2190000J的電能就相當(dāng)于0.6千瓦時(shí)。如果全國人都能每年節(jié)省0.6千瓦時(shí)的電能，那么每年全國就會(huì)省下7.8億千瓦時(shí)的電能，這7.8億千瓦時(shí)的電能就相當(dāng)于節(jié)省了接近4億的人民

33、幣。</p><p>　　解決能源問題，必須長期堅(jiān)持貫徹開發(fā)與節(jié)約并重的方針，并把節(jié)約能源放在重要位置。電能是極寶貴的二次能源，節(jié)約用電是節(jié)約能源的重要內(nèi)容。節(jié)約用電，就是要不斷提高電能利用的技術(shù)水平，不要白白浪費(fèi)電能，讓每度電的電能都發(fā)揮出最大的作用。節(jié)約用電的意義在于：一，節(jié)約電能，也就是節(jié)約發(fā)電需要的一次能源，從而使全國的能源得到節(jié)約，可以減輕能源和交通運(yùn)輸?shù)木o張程度；二，節(jié)約電能，也就意味著相應(yīng)地節(jié)省國家

34、對(duì)發(fā)、供用點(diǎn)設(shè)備需要投入的基建投資；三，節(jié)約電能，必須依靠科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步，在不斷采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備的情況下，節(jié)電同時(shí)必定會(huì)促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的發(fā)展與提高；四，節(jié)約電能，要靠加強(qiáng)用電的科學(xué)管理，從而才能改善經(jīng)營管理工作，提高企業(yè)管理水平；五，節(jié)約電能，能夠減少不必要的電能損失為企業(yè)減少電費(fèi)支出，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，從而使有限的電力發(fā)揮更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，提高電能利用率，更為有效的利用好電力資源[2]。</p&g

35、t;<p><b>　　1.4 本文結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本論文通過基于STC89C52單片機(jī),紅外傳感器以及光敏電阻等技術(shù)對(duì)人體感應(yīng)臺(tái)燈進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p><p>　　第一章：緒論（本章闡述了單片機(jī)和臺(tái)燈的發(fā)展現(xiàn)狀，課題研究的意義，以及研究的內(nèi)容。）</p><p>　　第二章：光敏電阻（本章介紹了光敏電阻功能及

36、其相關(guān)應(yīng)用電路。）</p><p>　　第三章：紅外傳感器的功能特性（本章對(duì)本文設(shè)計(jì)需要用到的熱釋電紅外傳感器工作原理及其工作特性等方面進(jìn)行詳細(xì)的介紹。菲涅爾透鏡作為熱釋電紅外傳感器的信號(hào)采集的輔助工具，也對(duì)其進(jìn)行簡單的介紹。）</p><p>　　第四章：人體感應(yīng)臺(tái)燈的總體設(shè)計(jì)（本章詳細(xì)介紹了以STC單片機(jī)為核心芯片的硬件電路圖及其涉及到的一系列硬件。）</p><p

37、>　　第五章：設(shè)計(jì)總結(jié)（總結(jié)人體感應(yīng)臺(tái)燈設(shè)計(jì)。）</p><p><b>　　第二章 光敏電阻</b></p><p>　　光敏電阻有一重要特性，即當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時(shí)，它的阻值減小；相反，當(dāng)環(huán)境光較弱時(shí)，它的阻值就會(huì)增大，它的阻值會(huì)隨著環(huán)境的光強(qiáng)的改變而改變。本論文設(shè)計(jì)也是利用了光敏電阻的這一特性，用它來感應(yīng)環(huán)境光的強(qiáng)弱。若是環(huán)境光較強(qiáng)的時(shí)候，光敏電阻的阻值就很

38、小，傳感器信號(hào)處理電路會(huì)根據(jù)它的阻值進(jìn)行相應(yīng)的處理；反之，光弱的時(shí)候，它的電阻值就會(huì)變大，同時(shí)熱釋電紅外傳感器要是檢測到有人在附近時(shí)，傳感器信號(hào)處理電路就會(huì)把這些信號(hào)經(jīng)過處理傳到單片機(jī)控制電路，從而啟動(dòng)點(diǎn)亮臺(tái)燈。所以本次設(shè)計(jì)對(duì)光敏電阻要求較高，它要對(duì)環(huán)境光比較敏感，并及時(shí)把信號(hào)傳送到信號(hào)處理檢測電路,下面將介紹光敏電阻的基本原理及其相關(guān)特性。</p><p><b>　　2.1 簡介</b>

39、;</p><p>　　圖2.1 光敏電阻實(shí)物圖 </p><p>　　光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值改變隨入射光光強(qiáng)而變化的電阻器；當(dāng)入射光較強(qiáng)的時(shí)候，電阻會(huì)相應(yīng)減小，反之，電阻則會(huì)增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制等。常用的光敏電阻是硫化鎘光敏電阻，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值會(huì)隨入射光線的強(qiáng)弱變化而改變，在較暗的環(huán)境下，它的阻值（即稱暗阻）可達(dá)

40、到1至10M歐，同樣的，在強(qiáng)光條件下，它阻值（即稱亮阻）只有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻對(duì)光的敏感性與人眼對(duì)可見光的響應(yīng)很接近，只要人眼可以感受到的光，它的阻值都會(huì)發(fā)生變化。特別是在設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都會(huì)利用白熾燈泡或自然光作為控制光源。</p><p>　　2.2 光敏電阻的結(jié)構(gòu)</p><p>　　光敏電阻器通常都是制成薄片的結(jié)構(gòu)，主要是為了吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，光敏層內(nèi)就激

41、發(fā)出電子一空穴對(duì)參與導(dǎo)電，使電路中的電流增強(qiáng)。為了獲得較高的靈敏度，它的電極常采用梳狀圖案，是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金貨銦等金屬形成的。</p><p>　　光敏電阻器一般是由玻璃基片、光敏層和電極等組成的。光敏電阻器在電路中用字母表示為“R”或“RL”、“RG”。</p><p>　　2.3 光敏電阻的分類</p><p>　　根據(jù)光敏電阻的光譜特性，

42、可將光敏電阻分為三種：</p><p>　　紫外光敏電阻：對(duì)紫外線感應(yīng)較靈敏。主要有硫化鎘、硒化鎘等光敏電阻，一般用于紫外線的探測；</p><p>　　紅外光敏電阻：對(duì)紅外線感應(yīng)較靈敏。主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛、銻化銦等光敏電阻器，大部分用于天文探測、非接觸測量、紅外通信等國防和科學(xué)研究，以及工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)當(dāng)中；</p><p>　　可見光光敏電阻：主要有硫化鎘

43、、硒化鎘、硅、硫化鋅等。一般用于各種光電控制系統(tǒng)之中，例如光電自動(dòng)開關(guān)、照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅、自動(dòng)給水停水裝置、機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置、超薄零件的厚度檢測、照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置、光電計(jì)數(shù)器、以及光電跟蹤系統(tǒng)等。</p><p>　　2.4 光敏電阻的主要參數(shù)和特性</p><p><b>　　主要參數(shù)和特性：</b></p><p>　　光電流、亮

44、電阻：光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時(shí)，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。</p><p>　　按電流、暗電阻：光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時(shí)候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示。</p><p>　　靈敏度：是指光敏電阻在不受光照射的情況下，其電阻值與受光照射情況下阻值的相對(duì)變化值。

45、</p><p>　　光譜響應(yīng)：是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。如果將不同波長下的靈敏度畫成曲線，便可以得其曲線。</p><p>　　光照特性：光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著光強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。</

46、p><p>　　伏安特性曲線：伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對(duì)于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。</p><p>　　溫度系數(shù)：光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。</p><p>　　額定功率：額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率

47、就降低。</p><p>　　2.5 光敏電阻的制作材料</p><p>　　光敏電阻的制作材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。它們對(duì)可見光的反應(yīng)十分靈敏。除可見光光敏電阻外，還有用其它半導(dǎo)體材料制作的紅外光敏電阻及紫外光敏電阻等光敏器件。在設(shè)計(jì)電子線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)感光的波長，即發(fā)光元件發(fā)出的是可見光、還是紅外光，或者紫外光，來選擇適當(dāng)?shù)男吞?hào)的光敏電阻予以配對(duì)。同時(shí)，采用涂

48、敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在光敏電阻中，硫化鎘光敏電阻響應(yīng)時(shí)間較慢，為100ms至1ms，故僅適用于低頻場合，其使用溫度溫度范圍一般為-20攝氏度至70攝氏度，并且具有一定的溫度系數(shù)。紅外光敏電阻的相應(yīng)速度快，約為1us，使用溫度低于60攝氏度。</p><p>　　2.6 光敏電阻的工作原理</p

49、><p>　　光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要

50、光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值[3]。在光敏電阻的兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)增大而變大，從而實(shí)現(xiàn)

51、光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可以加直流電壓，也可以加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。</p><p>　　2.7 光敏電阻的應(yīng)用</p><p>　　光敏電阻可廣泛用于各種光控電路，如對(duì)燈光的控制、調(diào)節(jié)等場合，也可用于光控開關(guān)，以下是幾種常見的應(yīng)用電路。</p><p>　　2.7.1 光敏電阻調(diào)光電路&

52、lt;/p><p>　　圖2.2是一種典型的光控調(diào)光電路，其工作原理是：當(dāng)環(huán)境光變?nèi)鯐r(shí)引起光敏電阻RG的阻值增加，此時(shí)電容C上的分壓上升，因而使的可控硅的導(dǎo)通角增大，達(dá)到增大照明燈兩端電壓的目的。反之，RG的阻值會(huì)下降，以致可控硅的導(dǎo)通角變小，照明燈兩端電壓也隨著下降，使燈光變暗。</p><p>　　圖2.2 光控調(diào)光電路</p><p>　　2.7.2 光敏電阻

53、式光控開關(guān)</p><p>　　以光敏電阻為核心元件的帶繼電器控制輸出的光控開關(guān)電路有許多形式，例如自鎖亮激發(fā)、精密度激發(fā)、暗激發(fā)等等，以下是幾種常見應(yīng)用電路。</p><p>　　圖2.3是一種暗激發(fā)繼電器開關(guān)電路。它的工作原理是：當(dāng)照度下降到設(shè)置值時(shí)，由光敏電阻阻值的上升，從而激發(fā)VT1導(dǎo)通，同時(shí)，VT2的激勵(lì)電流使繼電器工作，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，對(duì)外電路進(jìn)行控制。</p

54、><p>　　圖2.3 簡單的暗激發(fā)光控開關(guān)</p><p>　　圖2.4是一種精密的暗激發(fā)時(shí)滯繼電器開關(guān)電路。它的工作原理是：當(dāng)照度下降到設(shè)置值時(shí)由于光敏電阻阻值上升，使運(yùn)放IC的反向端電位升高，其輸出激發(fā)VT導(dǎo)通，VT的激勵(lì)電流使繼電器工作，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，對(duì)外電路進(jìn)行控制。</p><p>　　圖2.4 精密的暗激發(fā)光控開關(guān)</p>

55、<p>　　第三章 紅外傳感器的功能特性</p><p>　　3.1 熱釋電紅外傳感器</p><p><b>　　3.1.1 概述</b></p><p>　　圖3.1 熱釋電紅外傳感器實(shí)物圖</p><p>　　熱釋電紅外傳感器是本論文設(shè)計(jì)中所使用的傳感器。該傳感器在電路中的作用是，利用它采集回來的

56、信號(hào)去對(duì)控制燈光。由于其本身采集到的信號(hào)是很微弱的，感應(yīng)范圍也很小，若是在它的正面加上一個(gè)菲涅爾透鏡，便可將人體發(fā)出的紅外輻射聚焦，同時(shí)可將信號(hào)采集范圍增大到10米左右。本次設(shè)計(jì)對(duì)該傳感器的性能要求較高，因?yàn)樗杉貋淼男盘?hào)將直接影響燈光的控制行為。最主要的是，這種傳感器要只對(duì)人體發(fā)出的紅外線感應(yīng)很靈敏，而對(duì)其他的小動(dòng)物不起作用。下面將介紹熱釋電紅外傳感器的工作原理及其功能特性。</p><p>　　熱釋電紅外傳

57、感器的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　圖3.2 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如果使某些強(qiáng)介電物質(zhì)的表面發(fā)生變化，伴隨著溫度的上升或者下降，在它的表面上就會(huì)發(fā)生電荷的變化，這種現(xiàn)象被稱為熱釋電效應(yīng)。此現(xiàn)象尤其在鈦酸鋇之類的強(qiáng)介電材料上表現(xiàn)明顯。在這一類的晶體上，上下表面設(shè)置電極，并在其上表面加上黑色的膜，如果發(fā)現(xiàn)紅外線間歇地照射，其表面溫度上升為ΔT，內(nèi)部的原子排列順

58、序變化引起自發(fā)極化電荷ΔP，假若元件的電容為C，那么元件兩極的電壓即為ΔV=ΔP/C。此外，熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷不是永久保存的。該外傳感器的結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示。光線從(1)進(jìn)入，然后經(jīng)(2)濾光片到達(dá)(3)熱釋電元件，從而產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)過(4)引線輸出。熱釋電紅外傳感器的窗口接受光線，濾波片對(duì)自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用，因此，透過濾波片熱釋電元件只能接受特定波長的紅外信號(hào)。當(dāng)光線照在熱釋電元件上后，由于熱釋電元件的上下表面受到的

59、光照不同，便會(huì)產(chǎn)生電子，且形成電流，使兩快黑色涂膜產(chǎn)生不用的熱釋電。電流經(jīng)過場效應(yīng)管后放大輸出電壓信號(hào)。熱釋電紅外傳感器的波長靈敏度特性在0.2至20um范圍內(nèi)保持不變。也就是說，鈦酸鋇紅外傳感器對(duì)光敏感的范圍相當(dāng)?shù)膶?，為了捕獲某些特定的光，防止其它光譜的干擾，必須加</p><p>　　3.1.3 熱釋電紅外傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　熱釋電紅外傳感器的優(yōu)點(diǎn)是，其不發(fā)生任何類型

60、輻射，且本身屬于被動(dòng)式紅外傳感器，它的隱蔽性較好，且功耗小，價(jià)格也相對(duì)低廉。在日常生活中，其利用率也在日漸提高，越來越受到人們的青睞。當(dāng)然，任何實(shí)物都具有兩面性，所以熱釋電紅外傳感器也存在著不足的地方，例如：它的信號(hào)幅度較小，容易受到各種熱源，或者光源的干擾；人體的紅外輻射容易被遮擋；容易受射頻輻射的干擾；當(dāng)環(huán)境溫度接近人體溫度的時(shí)候，其探測靈敏度會(huì)下降，不能立即感應(yīng)，會(huì)有失靈的現(xiàn)象；且熱釋電紅外傳感器對(duì)徑向方向運(yùn)動(dòng)的物體檢測能力較差。

61、</p><p>　　3.1.4 熱釋電紅外傳感器的抗干擾性</p><p>　　首先，它可以避開小動(dòng)物的干擾。平時(shí)，探測器應(yīng)該安裝于規(guī)定的使用高度，對(duì)于在探測范圍的小動(dòng)物，一般不會(huì)發(fā)生誤報(bào)；其次，抗電磁干擾。最后，抗燈光干擾。探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受遠(yuǎn)處H4鹵素?zé)敉高^玻璃照射時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)。</p><p>　　3.2 菲涅爾透鏡</p>

62、<p>　　菲涅爾透鏡在本論文設(shè)計(jì)中的作用是，輔助熱釋電紅外傳感器采集人體發(fā)出的紅外輻射，它可將較遠(yuǎn)距離的人體發(fā)出的微弱的紅外線信號(hào)聚集起來，并且，熱釋電傳感器在它的作用下可以探測到較遠(yuǎn)距離人的活動(dòng)。菲涅爾透鏡在傳感器信號(hào)處理電路中起著比較重要的作用，在它的輔助之下才能采集到較好的輸入信號(hào)。下面將簡單介紹有關(guān)菲涅爾透鏡的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理。</p><p><b>　　3.2.1 概述&

63、lt;/b></p><p>　　菲涅爾透鏡多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，也有玻璃制作的，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是利用光的干涉及擾射和根據(jù)相對(duì)靈敏度和接收角度要求來設(shè)計(jì)的，透鏡的技術(shù)精度要求很高，一片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須是表面光潔，紋理清晰，其厚度隨用途而變，多在0.65mm左右，紅外光的透過率應(yīng)大于65%。透鏡應(yīng)嚴(yán)格按要求安裝在外殼上，并須仔細(xì)調(diào)整透鏡與傳感器窗口之間的距離

64、（焦距），才能獲得最佳效果[5]。</p><p>　　菲涅爾透鏡相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本相比普通的凸透鏡要低得多。大多數(shù)用于對(duì)精度要求不是很高的場合，例如薄膜放大鏡、幻燈機(jī)、紅外探測器等。</p><p>　　圖3.3 菲涅爾透鏡實(shí)物圖</p><p>　　3.2.2 菲涅爾透鏡的工作原理</p><p>　　菲

65、涅爾透鏡的工作原理，是利用了其特殊的光學(xué)原理，在探測的前方會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“高靈敏區(qū)”和“盲區(qū)”。當(dāng)有人從透鏡面前走過的時(shí)侯，來自人體的紅外線將會(huì)一直交替著從“盲區(qū)”進(jìn)入到“高靈敏區(qū)”，這樣便使接收到的信號(hào)以脈沖的形式輸入，提高了其能量幅度。同時(shí)，根據(jù)菲涅爾透鏡的工作原理，它可以分為量子型和熱型，熱型的紅外傳感器也就是本論文中所研究的熱釋電紅外傳感器。菲涅爾透鏡有兩個(gè)作用：一是聚焦作用，同過菲涅爾透鏡的鏡面聚焦作用，可以將將紅外信號(hào)

66、折射，或者反射在PIR上；二是將探測范圍內(nèi)的明區(qū)和暗區(qū)，它們被分為若干個(gè)。這些明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入到探測范圍內(nèi)的物體且是移動(dòng)的，它能夠以溫度變化的形式，在PIR上產(chǎn)生變化的紅外信號(hào)。</p><p>　　3.3 紅外傳感器探測的影響因素</p><p>　　3.3.1 人體不同部位的探測</p><p>　　以感應(yīng)人體的某些部位為例，在人體上半身，臉部、膝部、手臂

67、紅外輻射相對(duì)較強(qiáng)，而下身部分的紅外輻射就相對(duì)較弱，因此可以推斷，當(dāng)紅外傳感器的探頭放置得越高，它的探測距離就會(huì)越遠(yuǎn)。</p><p>　　3.3.2 透鏡的面積大小</p><p>　　首先，菲涅爾透鏡的主要作用是將探測空間內(nèi)，將人體發(fā)出的紅外線有效的集中于熱釋電紅外傳感器上，說以，當(dāng)菲涅爾透鏡的透鏡面積越大，此時(shí)，透過透鏡，聚集在熱式電元件上的熱釋電信號(hào)就會(huì)越強(qiáng)，同時(shí)，還可以增加透鏡的

68、探測距離。由于其透鏡對(duì)人體紅外線的有效聚焦作用，使其對(duì)能夠探測到較遠(yuǎn)距離的人體，且紅外探測更加敏感。因此，通過菲涅爾透鏡的有效輔助作用，且對(duì)透鏡面積合理選用，紅外傳感器就能夠更有效的探測遠(yuǎn)距離的人體。</p><p>　　3.3.3 透鏡的區(qū)段數(shù)量</p><p>　　菲涅爾透鏡從外形上可以分為長形的、方形的、還有圓形的；從功能上可以分為單區(qū)多段、雙區(qū)多段以及多區(qū)多段。在透鏡鏡片的表面上

69、刻錄了一圈圈，由小到大，向內(nèi)由深至淺的同心圓。如果這些同心圓的線越多，且密，那么可以增加其感應(yīng)距離，且焦距近。所以說，當(dāng)紅外光線越是靠近同心環(huán)，光線就越集中，且越強(qiáng)。同一行的數(shù)個(gè)同心環(huán)組成一個(gè)垂直感應(yīng)區(qū)，同心環(huán)之間組成一個(gè)水平感應(yīng)段。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長，感應(yīng)段就越多，水平感應(yīng)角度也就越大；區(qū)段數(shù)量越多，被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就越小，反之，被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就越大。不同區(qū)的同心圓之間，相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。由于鏡

70、片受到紅外探頭視場角度的制約，所以它的垂直和水平的感應(yīng)角度是有限的，鏡片的面積也相對(duì)有限[6]。</p><p>　　第四章 人體感應(yīng)臺(tái)燈的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 STC89C52單片機(jī)簡單介紹</p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programable and Erasable

71、 Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該單片機(jī)采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與MCS-51的指令集和輸出管腳相兼容。</p><p>　　圖4.1 單片機(jī)控制電路圖</p><p>　　STC89C52具體介紹如下：</p><p>　　主電源引腳（2根）；</p><p>

72、;　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源。</p><p>　　GND(Pin20)：接地線。</p><p>　　外接晶振引腳（2根）；</p><p>　　XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。</p><p><b&g

73、t;　　控制引腳（4根）；</b></p><p>　　RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。</p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：程

74、序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。</p><p>　　可編程輸入/輸出引腳（32根）；</p><p>　　STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。</p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，即P0

75、.0～P0.7。</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，即P1.0～P1.7。</p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，即P2.0～P2.7。</p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，即P3.0～P3.7。</p><p>　　表4.1

76、 STC89C52主要功能特性</p><p>　　4.2 人體感應(yīng)臺(tái)燈工作原理</p><p>　　圖4.2 人體感應(yīng)燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖4.3 人體感應(yīng)燈系統(tǒng)工作示意圖</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)是以STC單片機(jī)控制下工作的。其工作過程是：當(dāng)環(huán)境光較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值比較小，信號(hào)處理電路檢測到低電平信號(hào)，禁止熱釋電

77、紅外傳感器工作，省去了單片機(jī)的處理過程。當(dāng)環(huán)境光較弱時(shí)，光明電阻阻值變大，信號(hào)處理電路接受到高電平，從而啟動(dòng)熱釋電紅外傳感器工作。熱釋電紅外傳感器探測較遠(yuǎn)的距離，探測距離在5米以內(nèi)，當(dāng)人進(jìn)到傳感器的控制范圍內(nèi)且光強(qiáng)較弱時(shí)，信號(hào)檢測電路處理信號(hào)，并將處理后的信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，STC單片機(jī)啟動(dòng)燈光控制，使燈變亮；當(dāng)人離開傳感器的控制范圍，燈光又漸漸熄滅。</p><p>　　4.3 單片機(jī)外接電路部分</p&

78、gt;<p>　　4.3.1 晶振電路</p><p>　　圖4.4 外接晶振電路圖</p><p>　　晶振就像單片機(jī)的心臟，用它的上下變化產(chǎn)生的時(shí)鐘來觸發(fā)單片機(jī)操作。每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，全名叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立于這個(gè)基礎(chǔ)之上，晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)運(yùn)

79、行的速度就越快。</p><p>　　圖4.4中的兩電容是晶振的負(fù)載電容，分別接于其兩個(gè)腳上和對(duì)地的電容，通常在幾十皮發(fā)。各種邏輯芯片的晶振引腳可以等效為電容三點(diǎn)式振蕩器。晶振的引腳內(nèi)部一般是一個(gè)反相器，或者是奇數(shù)個(gè)串聯(lián)的反相器。在它的輸出引腳和輸入引腳之間用一個(gè)電阻連接，CMOS 芯片通常是幾M到幾十 M 歐之間。很多芯片的引腳內(nèi)部已包含了這個(gè)電阻，這樣，引腳外部就不用再接了。這個(gè)電阻的作用是為了使反相器在振蕩

80、開始的時(shí)候處于線性狀態(tài)，這時(shí)反相器就像一個(gè)有很大增益的放大器，以便起振。石英晶體也連接在引腳輸入和輸出之間，等效為一個(gè)并聯(lián)諧振回路，此時(shí)的振蕩頻率就是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。晶體兩旁的電容接地，其實(shí)也就是電容三點(diǎn)式電路的分壓電容， 接地點(diǎn)即是分壓點(diǎn)。以分壓點(diǎn)為參考點(diǎn)，振蕩引腳的輸入和輸出是反相的，但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來看，要形成一個(gè)正反饋，以保證電路的持續(xù)振蕩。在設(shè)計(jì)芯片的時(shí)侯，這兩個(gè)電容就已經(jīng)形成，一般兩個(gè)的容量是相等的，容

81、量大小依需求的不同而不同，但還是比較小的，不一定適合較寬的頻率范圍。外接的時(shí)侯，大約是在數(shù) PF 到數(shù)十 PF，這就要根據(jù)頻率和石英晶體的特性來決定了。且值得注意的是：這兩個(gè)電容串聯(lián)</p><p>　　4.3.2 繼電器</p><p>　　繼電器是一種常用的電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)，常用于自動(dòng)控制電路中，其實(shí)際功能是用較小的電流去控制較大電流，相當(dāng)于一種“自動(dòng)開關(guān)”。

82、在電路中的作用是自動(dòng)調(diào)節(jié)、電路轉(zhuǎn)換等。當(dāng)它的輸入量達(dá)到一定值時(shí)，其輸出量將發(fā)生跳躍式變化。</p><p>　　圖4.5 繼電器工作原理圖 </p><p>　　繼電器的主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　額定工作電壓,是指繼電器在正常工作的時(shí)候，其線圈所需要的，即是電路的控制電壓。根據(jù)其型號(hào)不同，可以是交流，也可以是直流。</p><p>

83、;　　直流電阻，是指繼電器中線圈的直流電阻。</p><p>　　吸合電流，是指繼電器所產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。正常情況下，吸合電流必須略小于給予的電流，這時(shí)，繼電器才能正常穩(wěn)定地工作。對(duì)于線圈的工作電壓，一般不超過額定電壓的1.5倍，不然，產(chǎn)生較大的電流會(huì)使線圈被燒毀。</p><p>　　釋放電流，是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)其吸合電流減小到一定程度的時(shí)候 ，它便會(huì)恢復(fù)到未通電

84、的狀態(tài)。此時(shí)的電流將遠(yuǎn)小于吸合狀態(tài)的電流。</p><p>　　觸點(diǎn)切換電流和電壓，是指繼電器所允許加載的電流和電壓。使用的時(shí)候，不能超過這允許值，不然，會(huì)損壞其觸點(diǎn)。</p><p>　　4.4 傳感器及信號(hào)處理部分</p><p>　　4.4.1 人體熱釋電紅外傳感器及BISS0001</p><p>　　圖4.6 傳感器部分電路&

85、lt;/p><p>　　熱釋電紅外傳感器（在本論文的第三章已詳細(xì)介紹）是一個(gè)非常有應(yīng)用潛力的傳感器。它能檢測到人體或某些動(dòng)物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。</p><p>　　空間中的所有物體都通過輻射方式來交換著能量，人體也是如此。無論在什么時(shí)候，人的身體都會(huì)產(chǎn)生人肉眼所不能看到的紅外輻射波長。如果，沒有其他方式的能量交換，則物體熱狀態(tài)的變化就取決于放射與吸收輻射能量的差值。當(dāng)物體的輻射等

86、于吸收的外來輻射能量時(shí)，這時(shí)物體處于熱平衡狀態(tài)。熱力學(xué)定律可以用于研究平衡輻射的吸收與放射的規(guī)律。一般情況來說，人體的輻射能量收支是不相等的，但是，如果輻射熱交換過程很慢的話，會(huì)使人體中的內(nèi)能的分布均勻變化，并保持熱平衡的狀態(tài)，所以此時(shí)的輻射可視為具有準(zhǔn)平衡的性質(zhì)。這時(shí)，人體的溫度是在變化的，但每一給定的瞬時(shí)，人體的狀態(tài)都可以看作是平衡的，且可以用一定的溫度來描述它[7]。</p><p>　　BISS0001是

87、一款高性能的被動(dòng)式熱釋電紅外線傳感信號(hào)處理器。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動(dòng)快速的開起各類白熾燈、螢光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門等，特別適用于企業(yè)、商場、庫房等區(qū)域，或者安全區(qū)域的照明和報(bào)警系統(tǒng)等。</p><p>　　圖4.7 BISS0001實(shí)物圖</p><p>　　BISS0001功能敘述：</p><p>　　CMOS

88、數(shù)?；煊玫膶Ｓ眉呻娐?；具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，且與大多數(shù)傳感器相匹配；雙向鑒幅器；內(nèi)設(shè)有延遲時(shí)間和封鎖時(shí)間的定時(shí)器，且穩(wěn)定，調(diào)解范圍也比較寬；內(nèi)置參考電壓；它的正常工作電壓范圍是2V至6V，采用16腳DIP和SOP封裝；運(yùn)用于大多數(shù)的傳感器和延時(shí)控制器。</p><p>　　圖4.8 BISS0001引腳圖</p><p>　　BISS0001引腳功能：</p>

89、<p>　　引腳1（A）：可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇段。當(dāng)設(shè)為1時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā)。</p><p>　　引腳2（VO）：控制信號(hào)輸出端。由有效觸發(fā)的上調(diào)變沿觸發(fā)，使VO輸出從低電平跳變到高電平視為有效觸發(fā)。在輸出延時(shí)時(shí)間外和無有效觸發(fā)時(shí)，VO保持低電平。</p><p>　　引腳3、4（RR1、RC1）：輸出延時(shí)時(shí)間TX調(diào)節(jié)端。</p><

90、;p>　　引腳5、6（RC1、RR2）：觸發(fā)封鎖時(shí)間TI調(diào)節(jié)端。</p><p>　　引腳11、7（VDD、VSS）：工作電源正、負(fù)端。</p><p>　　引腳8（VRF/RESET）：參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接0時(shí)，可使定時(shí)器復(fù)位。</p><p>　　引腳9（VC）：觸發(fā)禁止段。當(dāng)VC＜0.2VDD時(shí)，禁止觸發(fā)；反之，允許觸發(fā)。</p

91、><p>　　引腳10（IB）：運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。</p><p>　　引腳13、12（2 IN - 、2 OUT）：第2級(jí)運(yùn)算放大器反向輸入端、輸出。</p><p>　　引腳14、15、16（1 IN + 、1 IN - 、1 OUT）：第一級(jí)運(yùn)算放大器通向輸入端、反向輸入端、輸出端。</p><p>　　BISS0001電器參數(shù)：&

92、lt;/p><p>　　它是由高性能的CMOS工藝制造，其功耗低；工作電壓是3至6V；當(dāng)工作電壓為5V的時(shí)侯，其輸出驅(qū)動(dòng)電流為10毫安；正常工作溫度為-20至70攝氏度；貯存的溫度是-40至125攝氏度。它的組成包括運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等。</p><p>　　BISS0001的相關(guān)應(yīng)用：</p><p>　　圖4.9是B

93、ISS0001的相關(guān)應(yīng)用電路圖，圖4.10則是其內(nèi)部電路圖。圖中的運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)的放大，然后，由C3耦合給OP2進(jìn)行第二級(jí)的放大，再經(jīng)電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)VS去啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)Vo通過晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。圖中的R3為光敏電阻，其作用是，用來檢測環(huán)境亮度。當(dāng)它作為照明控制的時(shí)侯，若周圍環(huán)境比較亮，那么R3阻值會(huì)降低，使9腳額輸

94、入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。當(dāng)工作方式選擇開關(guān)SW1與1端連通的時(shí)侯，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)的工作方式；當(dāng)工作方式選擇開關(guān)SW1與2連同的時(shí)侯，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)的工作方式。圖中R6其作用是調(diào)節(jié)放大器增益的大小，一般選用10K，實(shí)際使用時(shí)可以選用3K，通過它可以提高電路的增益，從而改善電路的性能。輸出延遲時(shí)間TX由外部的R9和C7的來調(diào)節(jié)大小，觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti則由外部的R10和C6的來調(diào)整大小，一般情況下，R9/R10可以用4

95、70歐姆，C6/C7則可以選用0.1U[8]。</p><p>　　圖4.9 BISS0001熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路圖</p><p>　　圖4.10 BISS0001內(nèi)部電路圖</p><p>　　4.4.2 光強(qiáng)信號(hào)變成可處理的數(shù)字信號(hào)</p><p><b>　　光強(qiáng)信號(hào)檢測：</b></p>

96、<p>　　采用光敏電阻檢測光線強(qiáng)弱。圖4.10是光敏電阻的特性曲線示意圖，其中，F(xiàn)L到FH是光敏電阻的工作頻帶，F(xiàn)P是中心頻率；圖4.11是光敏電阻在中心頻率光照下的電阻值與光強(qiáng)的關(guān)系曲線示意圖。</p><p>　　圖4.11 光敏電阻特性曲線</p><p>　　圖4.12 光敏電阻與光強(qiáng)關(guān)系曲線</p><p>　　根據(jù)光敏電阻的工作特性，選用

97、工作在可見光頻率范圍內(nèi)的光敏電阻，可以方便地測出光強(qiáng)信號(hào)[9]。根據(jù)光敏電阻的特殊性質(zhì)，當(dāng)環(huán)境光較強(qiáng)的時(shí)候，光敏電阻的阻值會(huì)變小，信號(hào)檢測電路檢測到低電平，此時(shí)，紅外傳感器電路不會(huì)工作。反之，當(dāng)環(huán)境光相對(duì)較弱的時(shí)候，其阻值會(huì)變大，檢測到高電平，此時(shí)，會(huì)啟動(dòng)紅外傳感電路，同時(shí)也會(huì)啟動(dòng)STC89C52單片機(jī)的工作。</p><p>　　由于傳感器采集的信號(hào)是相當(dāng)微弱的，因此，在獲取信號(hào)之后，會(huì)通過相關(guān)電路來進(jìn)行信號(hào)放

98、大等處理，再將處理后的信號(hào)輸出。</p><p>　　圖4.13 信號(hào)放大濾波電路</p><p>　　放大是最基本的模擬信號(hào)處理功能，它是通過放大電路實(shí)現(xiàn)的，大多數(shù)模擬電子系統(tǒng)中都應(yīng)用了不同類型的放大電路。放大電路也是構(gòu)成其他模擬電路，如濾波、振蕩、穩(wěn)壓等功能電路的基本單元電路。</p><p>　　電子技術(shù)里的“放大”有種含義：一是能將微弱的電信號(hào)增強(qiáng)至人們所

99、需的數(shù)值（即放大電信號(hào)），以便于人們測量和使用；二是要求放大后的信號(hào)波形與放大前的波形形狀基本相同，即信號(hào)不失真，否者就會(huì)丟失掉將要傳送的信息，失去了放大的意義[10]。</p><p>　　從測量對(duì)象檢測出來的電信號(hào)一般比較微弱，也可能很大，必須進(jìn)行信號(hào)的預(yù)處理，完成信號(hào)的濾波、放大或縮小等必不可少的處理步驟，以滿足后級(jí)各種電路對(duì)模擬信號(hào)幅值、相位等不同要求。根據(jù)信號(hào)放大電路在測控設(shè)備中所處的位置和作用的不同，

100、對(duì)模擬信號(hào)放大電路會(huì)有不同的要求，歸納起來主要有：穩(wěn)定、準(zhǔn)確的放大倍數(shù)；高的溫度穩(wěn)定性、低的零點(diǎn)漂移；低的輸出噪聲；一定的輸人、輸出范圍；保證精度要求的頻帶寬度；一定的輸人共模范圍和高的共模抑制比；高輸入阻抗和低輸出阻抗等。</p><p>　　濾波電路一般用于濾去整流輸出電壓中的紋波，主要由電抗元件組成，例如在負(fù)載電阻兩旁并聯(lián)個(gè)電容器C，或者是串聯(lián)個(gè)電感器L，還有就是由電容和電感組成的各種復(fù)式濾波電路。因?yàn)殡娍?/p>

101、元件具有儲(chǔ)能作用，所以當(dāng)并聯(lián)的電容器C在電源提供的電壓升高時(shí)，它可以把部分的能量儲(chǔ)存起來，反之，電壓降低時(shí)，能量就將釋放出來，此時(shí)負(fù)載電壓較平滑，因此，電容C具有平波的作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感L,當(dāng)電源提供的電流增加時(shí)，它可以把能量儲(chǔ)存起來，反之，又將能量釋放出來，使負(fù)載電流較平滑，因此，電感L也具有平波的作用。濾波電路的形式很多，為了掌握它的分析規(guī)律，可以把它分為電容輸入式和電感輸入式。前者多用于小功率的電源中，而后者則多用于較大功率電

102、源中。</p><p>　　圖4.14 延時(shí)電路部分電路圖</p><p>　　由于電源波動(dòng)以及高頻發(fā)射時(shí)無線電信號(hào)從電路敏感部分進(jìn)入而形成干擾，導(dǎo)致電路進(jìn)入循環(huán)觸發(fā)狀態(tài)，輸出不能停止。在BISS0001芯片上專門設(shè)有抗干擾封鎖延時(shí)，延長封鎖時(shí)間即可。輸出延時(shí)是指電路感應(yīng)到人體后固定的輸出時(shí)間。當(dāng)高頻發(fā)射模塊開始工作，在BISS0001中這個(gè)延時(shí)時(shí)間是固定的，即一旦觸發(fā)不論觸發(fā)時(shí)間的長短

103、信號(hào)幅度的大小，輸出時(shí)間都是一樣的。當(dāng)電路停止輸出后并不是立即進(jìn)入檢測狀態(tài)，而是延遲一段時(shí)間才開始檢測，這個(gè)延時(shí)就叫封鎖延時(shí)。封鎖延時(shí)用于電路工作環(huán)境的穩(wěn)定和恢復(fù)。當(dāng)電路從輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換到停止輸出狀態(tài)時(shí)，電路工作環(huán)境會(huì)產(chǎn)生突變，比如發(fā)射時(shí)的無線干擾突然降低、電源電壓回升、電路因此產(chǎn)生的微弱震蕩等多種干擾疊加在一起形成一個(gè)較大的干擾信號(hào)，其足以使電路再次進(jìn)入輸出狀態(tài)，循環(huán)不斷不能停止。加入封鎖延時(shí)可以避免電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的干擾，在干擾消失后

104、再重新進(jìn)入檢測狀態(tài)。</p><p>　　圖4.15 傳感器和信號(hào)處理部分電路圖</p><p>　　環(huán)境光的檢測是比較重要的部分，其中有2個(gè)關(guān)鍵的元件，一個(gè)是光敏電阻，另一個(gè)是10K的可變電阻。光敏電阻的檢測能力的強(qiáng)弱可根據(jù)可變電阻來控制，有時(shí)發(fā)覺天色還挺亮的，燈就開了，那就把電阻變大些，光敏電阻的靈敏度就下降了，這樣就可以達(dá)到等天再暗些時(shí)再開燈。同樣，如果覺的天色已經(jīng)夠暗了，但燈還不

105、亮，就把電阻調(diào)小些。多調(diào)幾次，就能把臺(tái)燈調(diào)到一個(gè)最適合的狀態(tài)。</p><p>　　圖4.15的信號(hào)檢測及處理電路是由紅熱釋電紅外傳感器、光敏電阻、BISS0001所組成的。熱釋電紅外傳感器只對(duì)波長為10μm（即人體的紅外輻射波長）左右的紅外輻射感應(yīng)，所以其只對(duì)人體引發(fā)探頭的動(dòng)作。在其探頭里，由兩個(gè)互相串聯(lián)或者并聯(lián)的熱釋電元所組成，且制成的兩個(gè)電極化方向是相反的，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其

106、產(chǎn)生釋電效應(yīng)可以相互的抵消，于是無信號(hào)輸出。只要人體進(jìn)入探測范圍內(nèi)，引發(fā)探頭動(dòng)作，此時(shí)人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并發(fā)送電信號(hào)給熱釋電元，但這時(shí)侯的兩片熱釋電元所接收到的熱量是不同的，熱釋電也不同，且不能相互抵消，于是，輸出檢測信號(hào)。 BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。當(dāng)外界光較強(qiáng)的時(shí)候，光敏電阻阻值會(huì)變小，BISS0001檢測到低電平，從而

107、封鎖14腳，禁止傳感器的信號(hào)。當(dāng)外界光強(qiáng)較弱時(shí)，光敏電阻阻值會(huì)變大，此時(shí)，BISS0001檢測到高電平，開啟14腳；傳感器檢測到人體信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生微弱的信號(hào)輸出，經(jīng)R5、R1005、R4、C1、C6、C7組成的信號(hào)放大濾波電路。R8、R9、</p><p>　　4.5 基于STC單片機(jī)的人體感應(yīng)臺(tái)燈硬件電路</p><p>　　圖4.16 硬件部分電路圖</p><p

108、><b>　　第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)是基于STC89C52的人體感應(yīng)臺(tái)燈的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中需要掌握STC單片機(jī)、紅外傳感器、BISS0001、光敏電阻等的工作原理。主要技術(shù)難點(diǎn)在于對(duì)人體紅外信號(hào)的采集及處理。由于采用的是熱釋電紅外傳感器，當(dāng)人體進(jìn)入其感應(yīng)范圍時(shí)，傳感器就會(huì)產(chǎn)生幾mV信號(hào)，然后通過以BISS0001為中心的信號(hào)處理電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行二次放

109、大，并濾波以防止外界的信號(hào)產(chǎn)生干擾。信號(hào)經(jīng)過BISS0001后從而轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，便于用單片機(jī)進(jìn)處理。本系統(tǒng)制作的主要設(shè)計(jì)源泉來源于生活，因此創(chuàng)新之處也在于處理生活中一些比較常見的問題。以專門感應(yīng)人體紅外信號(hào)的熱釋電紅外傳感器為基礎(chǔ)，以BISS0001信號(hào)處理電路，利用單片機(jī)進(jìn)行處理，以達(dá)到便于控制的目的。當(dāng)房間亮度不夠時(shí)，且有人在附近時(shí)，臺(tái)燈便會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，省去了黑暗中摸開關(guān)的麻煩；當(dāng)無人在時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)使臺(tái)燈自動(dòng)熄滅，以達(dá)到節(jié)省能源