教室燈智能控制系統(tǒng)的硬件裝置和相應(yīng)軟件開發(fā)設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡，電燈已是千家萬戶的必需生活用品，當(dāng)夜晚來臨時(shí)，人們摸黑去開燈，非常不方便，而當(dāng)離開時(shí)，人們又經(jīng)常忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。 </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

2、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>　　主要是以紅外熱釋電處理芯片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)燈的范圍內(nèi)且環(huán)境光強(qiáng)較弱時(shí)，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。采用LM393

3、電壓比較器構(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，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)。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)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：人體感應(yīng)，教室燈，單片機(jī)，智能化</p><p><b>

4、　　ABSTRACT</b></p><p>　　Microcontroller penetrated into every aspect of our lives, which is almost difficult to find traces of the field without MCU, the light is nec

5、essary for thousands of households living supplies, when night comes, people in the dark to light, very inconvenient, but when he dies, people often forget to turn o

6、ff the lights and causing huge waste of energy.</p><p>　　The research of control method for the classroom lighting, especiallyclassroom lighting intelligent control

7、60;development present situation,analyzes the principle and realization method of the intelligent lighting control room, puts forward the design idea of classroom lightingintelligent control 

8、;system based on single chip, hardware devicebased on the development of the intelligent control system and the corresponding software.</p><p>　　Mainly deal with infra

9、red sensor chip BISS0001 and MCU control circuit for pyroelectric infrared. The principle is: to human body infrared radiation (wavelength 9.5um) as a sensing s

10、ignal, when the body of the scope of the lamp and light intensity is weak, the automatic induction lamp, night lamp without touching the trouble;when peopl

11、e leave the lamp sensor detection range, automatic induction lights. The circuit testing environment LM393 voltage comparator strength; according to the condition </p&

12、gt;<p>　　Keywords: The induction of the human body, the classroom lamp, MCU, intelligent</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><

13、;p>　　1.1研究的背景5</p><p>　　1.2 研究的意義5</p><p>　　1.3 研究內(nèi)容與目標(biāo)7</p><p>　　1.3.1 研究內(nèi)容7</p><p>　　1.3.2 研究目標(biāo)7</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)8</p><p>　

14、　2.1 系統(tǒng)總體框圖8</p><p>　　2.2 方案的選擇8</p><p>　　2.2.1 單片機(jī)的選擇8</p><p>　　2.2.2 感應(yīng)器的選擇9</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件概述11</p><p>　　3.

15、2 主控模塊設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)主控電路12</p><p>　　3.2.2 單片機(jī)的引腳功能12</p><p>　　3.2.3 單片機(jī)的主要特性12</p><p>　　3.2.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)14</p><p>　　3.2 人體感應(yīng)模塊設(shè)計(jì)15</p>&l

16、t;p>　　3.3 光敏模塊設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.3.1 光敏電阻介紹17</p><p>　　3.3.2 LM393電壓比較器介紹18</p><p>　　3.4 繼電器驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)19</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)21</p><p>　　第五章 系統(tǒng)分析與調(diào)試22&l

17、t;/p><p>　　第六章 結(jié)論及展望24</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　附錄 A26</b></p><p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　第一章 緒論<

18、/b></p><p><b>　　1.1研究的背景</b></p><p>　　社會(huì)在不斷進(jìn)步，人類在不斷追求，市場在不斷變化，高科技應(yīng)用含量決定著產(chǎn)品發(fā)展的新趨勢和前景，智能化技術(shù)在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用意義深遠(yuǎn)。隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，家用電器也越來越偏向智能化，已經(jīng)應(yīng)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，而所用的智能化家用電器都用一個(gè)共同的特點(diǎn)

19、，都是利用單片機(jī)作為中央控制單元。結(jié)合了單片機(jī)的智能家用電器和普通家用電器相比，功能上更強(qiáng)，使用更方便，安全可靠性也更高，最重要的是更節(jié)省電能。</p><p>　　社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，導(dǎo)致用電負(fù)荷的加劇，又由于世界性的能源危機(jī)，能源缺乏已成為世界所面臨的嚴(yán)峻問題。而此問 題對(duì)我國來說尤為嚴(yán)重。隨著各類大、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

20、，往往造成電能的巨大浪費(fèi)，這樣，提高教室用電效率就成為首要考慮的問題。 </p><p>　　對(duì)燈光的智能控制，國內(nèi)外已經(jīng)開始采用，但對(duì)教室燈光的控制，尤其是我國教室燈光的智能控制尤為缺乏和不完善，依然是傳統(tǒng)式的人工管理。各類大、中專院校不斷擴(kuò)招，教室不斷擴(kuò)建，教室的用電負(fù)荷不斷加大，教室用電管理不善，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)約能源理念楣違背。再者，現(xiàn)代自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及

21、，燈光的管理也在朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。例如摟道燈光的自動(dòng)控制等等。所有這些使得教室燈光控制也應(yīng)該朝著智能的方向發(fā)展。所以說，開發(fā)簡便，實(shí)用的教室燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)便具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 </p><p>　　1.2 研究的意義 </p><p>　　我國政府非常重視節(jié)能和節(jié)約。1997年11月1日我國頒布了《中華人民共和國節(jié)約能源法》，節(jié)能已經(jīng)是法律上的規(guī)定，是我國重要國策之一。北京

22、2008年奧運(yùn)場館建設(shè)，在“科技奧運(yùn)，人文奧運(yùn)，綠色奧運(yùn)”三大理念的基礎(chǔ)上，又提出“勤儉辦奧運(yùn)”的方針，充分體現(xiàn)政府節(jié)能，節(jié)約的決心！國家發(fā)改委提出了“電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程”、“建筑節(jié)能工程”、“綠色照明工程”等十大重點(diǎn)節(jié)能工程，通過這十大工程，“十一五”期間將實(shí)現(xiàn)節(jié)約2.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的目標(biāo)。2006年1月將實(shí)行國家建設(shè)部頒布的“民用建筑節(jié)能管理規(guī)定”，2005年7月1日開始實(shí)施的“公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”GB50189—2005要求全年的總

23、能耗（采暖，通風(fēng)，空氣調(diào)節(jié)和照明）減少50%。廣大電氣技術(shù)工作者只有認(rèn)認(rèn)真真研究節(jié)約電能的理論和技術(shù)，開發(fā)出優(yōu)良的節(jié)電產(chǎn)品并應(yīng)用于實(shí)際，才能從根本上貫徹國家規(guī)定的各項(xiàng)節(jié)能法規(guī)，造福于社會(huì)。照明節(jié)能意義重大，我國照明耗電大體占全國總發(fā)電量10%～12%，據(jù)資料報(bào)道，目前城市照明（指景觀照明和功能照明的統(tǒng)稱），年用電量約占全國總發(fā)電量的4%～5%。照明節(jié)能主要從三個(gè)方面入手：選用高效節(jié)能的電光源和燈具；選用高品質(zhì)電子鎮(zhèn)流器或</p&g

24、t;<p>　　當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源短缺問題日益突出，成為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。作為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活不可或缺的電力能源更是如此。尤其現(xiàn)今越來越提倡低碳生活，節(jié)約能源已經(jīng)成為一種全球共識(shí)，而作為培養(yǎng)社會(huì)精英的高校更應(yīng)該起到榜樣的作用。但是目前在校園內(nèi)，教室燈火通明，卻空無一人的現(xiàn)象屢見不鮮，這不僅造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，也對(duì)高校的形象造成了很壞的影響。本文所研究的教室燈光控制系統(tǒng)就可以很好地實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的作用

25、。</p><p>　　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。從環(huán)境和自然資源角度出發(fā)，能源問題也是我國長期可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略中一個(gè)關(guān)鍵因素。此外，能源問題不僅關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境生態(tài)，在特定情況下還會(huì)對(duì)社會(huì)穩(wěn)定有很大影響。鑒于能源問題的重要性，我 國在綠色照明工程新聞發(fā)布，綠色照明工程未來五年問將在公用設(shè)旅

26、、 賓館、商廈、居民住所等全國建筑物中推廣1.5億只節(jié)能燈，節(jié)電290億度電。上海、河北等一些地方采取政府對(duì)節(jié)能燈大宗采購每只補(bǔ)貼3 至4元的方式進(jìn)行推廣。從普通白熾燈到高效節(jié)能燈，使我國的電光源 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步向節(jié)電型轉(zhuǎn)。</p><p>　　國內(nèi)各類院校中，由于同學(xué)們的自覺節(jié)能意識(shí)薄弱，在光線足夠強(qiáng)時(shí)也開燈，課上完離開教室后燈還亮著的現(xiàn)象普遍存在；而且，節(jié)能規(guī)劃極為欠缺，教室的燈光控制由管理人員手工代替，教室極

27、多，管理人員忙不過來,這樣就造成不必要的電能 浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失?；谝陨戏N種原因，提高教室用電效率就成為學(xué)校節(jié)能的重要且主要的措施之一，因此節(jié)能技術(shù)的重要手段之一就是教室燈自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無疑就成為其中一項(xiàng)重要課題。</p><p>　　1.3 研究內(nèi)容與目標(biāo)</p><p>　　1.3.1 研究內(nèi)容 </p><p>　　隨著智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化家用電器

28、的日益普及，教師燈光控制是利用單片機(jī)作為控制芯片。將硬件設(shè)計(jì)分為傳感器及信號(hào)處理部分、以單片機(jī)組成的中央處理單元、智能的控制教室燈。對(duì)各部分功能作用予以詳細(xì)說明。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，將各模塊設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行總調(diào)。</p><p>　　首先要了解教室照明光強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)，其次調(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，再次研究燈光控制器電源問題，最后確定研究控制器參數(shù)值設(shè)定的要求及方案。</p>

29、<p>　　1.3.2 研究目標(biāo) </p><p>　　論文針對(duì)教室燈光的控制，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)設(shè)計(jì)教室燈光智能控制系統(tǒng)的思路，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了智能控制系統(tǒng)的硬件模塊和相應(yīng)軟件部分。</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，提高用電效率；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)燈光控制相兼容，以降低

30、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>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體框圖</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、硬件時(shí)鐘模塊、看門狗模塊、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，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總框

31、圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1　系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　教室燈光控制可實(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

32、內(nèi)避開電燈直射的位置，且人體傳感器安置時(shí)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><b>　　2.2 方案的選擇</b></p><p>　　2.2.1 單片機(jī)的選擇</p><p>　　方案一：AT89C51是美國ATMEL公司

33、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(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)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(dòng)成果。再者，AT89C52目前的售價(jià)比8031還低，市場供應(yīng)也很充足。AT89C51可構(gòu)成真正的

34、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?？捎?V電壓編程，而且擦寫時(shí)間僅需lOms。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。PO口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫操作。</p><p>　　方案二：STC89C51系列單片機(jī)的指令系

35、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，要用下載器才行，STC89C51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，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(duì)時(shí)

36、序有嚴(yán)格要求的模塊，用STC時(shí)注意得加長延時(shí)，大約是AT的10—30倍就差不多，這一點(diǎn)自己調(diào)試就知道了。</p><p>　?。?）STC單片機(jī)對(duì)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AT肯定不行了，所以當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)用STC單片機(jī)好用，但用AT的單片機(jī)不工作時(shí)，直接查最小系統(tǒng)，看單片機(jī)的供電是否正常。</p><p>　　比較這兩種

37、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(jì)，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(duì)比此次設(shè)計(jì)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(tái)，實(shí)際操作起來比較方便，故STC為更合理的選擇。本系統(tǒng)選擇STC89C51單片機(jī)作為主控芯片。足夠本設(shè)計(jì)運(yùn)行，且價(jià)格便宜，下載程序方便。</p><p>　　2.2.2 感應(yīng)器的選擇</p><p&

38、gt;　　方案一：感應(yīng)人體采用被動(dòng)式紅外傳感技術(shù)，是利用紅外光敏器件將活動(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(人)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

39、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(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

40、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><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(duì)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

41、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。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，本設(shè)計(jì)采用紅外人體感應(yīng)器模塊。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) </p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件概述</p><p>　　本系統(tǒng)考慮到所安裝的環(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

42、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><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)，無論人是否存在，都不開燈;在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人存在且超過一定時(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。 </p><p>　　本文所研究的教室燈光控制器主要

43、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。</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)境光模塊、人體存在傳感器模塊、光敏模塊及繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，此設(shè)計(jì)運(yùn)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

44、智能燈設(shè)計(jì)。單片機(jī)作為主控芯片，人體感模塊識(shí)別人體，光敏智能識(shí)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(jì)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。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，提高用電效率。</p><p>　　單片機(jī)作為主控制器，人體感應(yīng)模塊識(shí)

45、別人體，光敏智能識(shí)別光線，LM393電壓比較器，繼電器控制負(fù)載燈。設(shè)計(jì)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。單片機(jī)作為主控制器，單片機(jī)作為主控制器，人體感應(yīng)模塊識(shí)別人體，光敏智能識(shí)別光線，LM393電壓比較器，繼電器控制負(fù)載燈。設(shè)計(jì)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)，

46、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>　　3.2 主控模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)主控電路</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用STC89C5l作為步進(jìn)電機(jī)的控制芯片．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MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。STC89C51是一種帶4

47、K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)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(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>　　3.2.2 單片機(jī)的引腳功能</p><p>　?。?）VCC（40）：

48、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(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)鐘信號(hào)。</p>&

49、lt;p>　　（4）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><p&g

50、t;　?。?）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><p>　　3.2.3 單片機(jī)的主要特性</p><p>　　與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：全

51、靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定、128*8位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)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(shí)鐘電路 </p><p>　?。?#160;P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)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(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FI

52、ASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。    P1口：P1口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。  

53、60; P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，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(shí)，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。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存

54、器的內(nèi)</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)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）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&

55、gt;　　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(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。    RST：復(fù)位輸入

56、。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，

57、 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(chǔ)器的選</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。    XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b

58、>　　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(shí)復(fù)用；</p><p>　　b：P1口，8位準(zhǔn)雙向I/O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

59、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(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)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

60、，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(hào)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>　　3.2.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)<

61、/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CYS的振蕩頻率范圍在1.2-12MHz間選擇，典型值為12MHz和11.0592

62、MHz。</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

63、6MHZ時(shí)C取22uF,R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)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。系統(tǒng)圖如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　3.2 人體感應(yīng)模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　人體存在傳感器的熱釋電紅外探頭

64、的工作原理及特性如下： </p><p>　　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10μM左右的紅外線，被動(dòng)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(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生由人體存在的信號(hào)。<

65、;/p><p>　　全自動(dòng)感應(yīng)：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(dòng)延時(shí)關(guān)閉低電平，輸出待機(jī)時(shí)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(shí)時(shí)間段一結(jié)束，輸出將自動(dòng)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(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動(dòng)，其輸出將一直保持低電平，直到人離開后至延時(shí)結(jié)束，低電平跳變?yōu)楦唠娖?/p>

66、（感應(yīng)模塊檢測到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn)).</p><p>　　具有感應(yīng)封鎖時(shí)間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后，待延時(shí)時(shí)間一結(jié)束，可以緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號(hào)。此功能可以實(shí)現(xiàn)“感應(yīng)輸出時(shí)間”和“封鎖時(shí)間”兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時(shí)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(shí)間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒

67、—幾十秒鐘)。</p><p>　　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(duì)波長為10μM左右的 紅外輻射非常敏感。</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(gè)互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個(gè)電 極化方

68、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用，使其產(chǎn)生釋 電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號(hào)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(hào)處理而輸出有人體存在的信號(hào)。</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

69、（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>　　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

70、產(chǎn)品，它的主要特性如下：</p><p>　　(1) 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>　　(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(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?/p>

71、； </p><p>　　(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)

72、性強(qiáng)；</p><p>　　(7) 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3-3所示：</p><p>　　圖3-3 人體傳感器電路圖&

73、lt;/p><p>　　3.3 光敏模塊設(shè)計(jì)</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

74、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(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，結(jié)構(gòu)見下圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 敏電阻結(jié)構(gòu)圖</p><p

75、>　　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)，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(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（0.4

76、~0.76）μm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

77、</p><p>　　LM393主要特點(diǎn)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）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；<

78、;/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><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

79、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(duì)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),而且增加甚至很小的正反饋量(滯回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(hào)是脈沖波形,并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快,則滯回將不需要。 比較器的所

80、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(gè)簡</p&g

81、t;<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3-6所示：</p><p>　　圖3-6 光敏模塊電路圖</p><p>　　3.4 繼電器驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成

82、的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）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(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱

83、為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。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(dòng)接口電路如圖3-7所示，這里繼電器由相應(yīng)的PNP型號(hào)的三極管來驅(qū)動(dòng)，繼電器吸合，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載，點(diǎn)亮相應(yīng)電燈。設(shè)計(jì)中負(fù)載沒有接，當(dāng)繼電器吸合時(shí)，LED也會(huì)得電，達(dá)到指示的作用。</p><p>　　圖3-7 繼電器驅(qū)動(dòng)電路圖</p><

84、p>　　第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</p><p>　　在對(duì)我們所要設(shè)計(jì)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(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)劃分模塊，逐個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)其功能，最終把各個(gè)子模塊合理的連接起來，構(gòu)成總的程序。</p><p>　　程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是通過對(duì)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(jì)語言，實(shí)現(xiàn)對(duì)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

85、。軟件設(shè)計(jì)通常對(duì)系統(tǒng)的可靠和高效率運(yùn)行有著相當(dāng)大的影響，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作量中較大的任務(wù)。 </p><p>　　本章的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，以系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，采用模塊化的程序設(shè)計(jì)思想，確保完成系統(tǒng)功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。軟件設(shè)計(jì)的目的就是讓單片機(jī)加載程序并運(yùn)行，對(duì)距離、時(shí)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。</p><p>　　系統(tǒng)的軟件總流程圖如圖4-

86、1所示。</p><p>　　圖4-1　系統(tǒng)軟件總流程圖</p><p>　　第五章　系統(tǒng)分析與調(diào)試</p><p>　　本設(shè)計(jì)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(yùn)用方便，是做C語言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選。設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用這個(gè)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(yùn)用STC_ISP_V480軟件

87、燒錄到開發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序的連接。在燒錄前要對(duì)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為后綴的文件；第三步：選擇對(duì)應(yīng)的COM端口，（可在我的電腦的設(shè)備管理處查看COM選項(xiàng)）；第四步：點(diǎn)擊Download/下載，等提示</p><p>　　請(qǐng)給MCU上電時(shí)，打開開發(fā)板上的開關(guān)，它就自行燒錄了。</p&

88、gt;<p>　　Keil C程序運(yùn)行如圖5-1所示，下載圖如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-1　keil C運(yùn)行圖</p><p>　　圖5-2　程序燒錄運(yùn)行圖</p><p>　　在完成對(duì)程序的調(diào)試及燒錄之后，還需要對(duì)其進(jìn)行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對(duì)應(yīng)的接口，完成供電及下載。開始供電后、稍帶十幾秒時(shí)間，因?yàn)槿梭w感應(yīng)模塊要預(yù)熱一段時(shí)

89、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(shí)，同時(shí)檢測到人體時(shí)，繼電器就會(huì)吸合，繼電器指示燈會(huì)亮起。人體感應(yīng)模塊檢測不到人體時(shí)，繼電器會(huì)斷開。</p><p><b>　　第六章　結(jié)論及展望</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(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)要求。該教室燈光系統(tǒng)的控制是以STC8

90、9C51單片機(jī)芯片為核心，通過相關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)系統(tǒng)設(shè)備(電燈)的控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)教室燈光的自動(dòng)開燈、關(guān)燈控制。簡化了電路設(shè)計(jì)，同時(shí)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(jì)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)了系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性，提高了電能的利用率。</p><p>　　在保證穩(wěn)定、可靠工作的前提下，硬件設(shè)計(jì)上盡量采用性價(jià)比高的元器件，以降低成本。軟件設(shè)計(jì)上采用多任務(wù)形式對(duì)信號(hào)的采集、處理，達(dá)到

91、最終控制燈光的目的。</p><p>　　設(shè)計(jì)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)部安裝智能控制裝備的數(shù)量也會(huì)有所不同，特別是人體傳感器使用的數(shù)量受面積的影響更大，一套教室燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用也只是在有限的范圍內(nèi)。若教室面積很大，超過人體傳感器輻射范圍，這樣采集的信號(hào)可能會(huì)不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而影響控制設(shè)備的運(yùn)行。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，使系統(tǒng)更加可靠，最好采用多個(gè)人體傳感器。</p><p&

92、gt;　　人體傳感器一般采集的是有活動(dòng)的人體，若人體靜止時(shí)，如坐著看書沒有活動(dòng)，這時(shí)人體傳感器是不會(huì)有信號(hào)輸出的，故而最好將人體傳感器裝置設(shè)計(jì)成在系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠擺動(dòng)。</p><p>　　本系統(tǒng)中，人體傳感器采集的信號(hào)與環(huán)境光采集的信號(hào)相互間有著密切聯(lián)系。最好能將人體傳感器與環(huán)境光采集電路集成到一起，簡化電路，從而簡化軟件程序。初步試驗(yàn)證明，本系統(tǒng)適用性較好，可以應(yīng)用于教室、樓道、辦公室和圖書館等公共場所中。

93、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2003．</p><p>　　[2] 徐新艷.單片機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐[M]. 北京：高等教育出版社，2005．</p><p>　　[3] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單

94、片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2002.</p><p>　　[4] 王千.實(shí)用電子電路大全[M]. 電子工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[5] 馮博琴.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[6] 張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.</p&

95、gt;<p>　　[7] 張淑清，姜萬錄等.單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用[M]. 國防工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[8] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2001.</p><p>　　[9] 馮博琴.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M]. 清華大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[10

96、] 張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.</p><p><b>　　附錄 A</b></p><p>　　圖A1 系統(tǒng)總體電路圖</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在即將結(jié)束本文，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)刻，我要向所有在我畢業(yè)設(shè)計(jì)階段乃至

97、我大學(xué)幫助過我的老師和同學(xué)致以深深的謝意，感謝他們在學(xué)習(xí)和生活上給我的幫助。.</p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，極大地提高了實(shí)踐能力，并對(duì)當(dāng)前電子領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，單片機(jī)領(lǐng)域這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)有極大的幫助。在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，在同學(xué)的熱情幫助下,終于迎刃而解。同時(shí)，在老師的身上我