基于單片機(jī)的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[1].doc

word格式文檔 設(shè)計(jì)名稱：智能照明控制系統(tǒng)組別：第 五 組組長(zhǎng)：XX 組員：XX 基于單片機(jī)的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電子、智能家居等行業(yè)，微型計(jì)算機(jī)作為嵌入式控制系統(tǒng)的主體與核心，代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線路。本文介紹了基于單片機(jī)AT89C51的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)及其原理，提出了有效的節(jié)能控制方法。該系統(tǒng)采用了當(dāng)今較成熟的傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，利用多參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)校教室室內(nèi)照明的控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。工作時(shí),光信號(hào)取樣電路采集光照強(qiáng)弱、人體信號(hào)采集電路采集室內(nèi)是否有人、是否為工作時(shí)間等信息并將信號(hào)送到單片機(jī),單片機(jī)根據(jù)這些信息通過(guò)控制電路對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作,從而實(shí)現(xiàn)照明控制,以達(dá)到節(jié)能的目的。 專業(yè)整理 目 錄1 引言1.1研究背景1.2 智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)2 設(shè)計(jì)部分2.1 設(shè)計(jì)要求2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3 邏輯控制2.4 硬件設(shè)計(jì)2.4.1 系統(tǒng)硬件總述2.4.2 AT89C51單片機(jī)介紹2.4.3 光照檢測(cè)電路2.4.4 人體信號(hào)采集電路2.4.5 比較電路2.4.6 延遲時(shí)間選擇電路2.4.7 輸出控制電路3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)4 結(jié) 論5 評(píng)價(jià).6 組員分工.1 引言1.1 研究背景如今普遍高校都是開放型的管理模式，高校的教室在白天室內(nèi)照度很高的情況下，仍然普遍存在開燈作業(yè)；即使是很少的時(shí)候也是整個(gè)教室的燈全亮著。甚至教室無(wú)人的時(shí)候燈仍然亮著。這些現(xiàn)象普遍存在于各大高校，浪費(fèi)了電力資源。目前通常使用的節(jié)電方式有實(shí)行手工控制，聲控型，太陽(yáng)能燈等。但是它們都存在一定的弊端。手工控制方式操作不便，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且需要人工控制。聲控型則容易存在判斷不準(zhǔn)確，當(dāng)不是人為需要的時(shí)候，其它噪聲也可能會(huì)讓燈亮。太陽(yáng)能設(shè)備投資比較大，且容易受光照強(qiáng)度的影響，不適合用在教室設(shè)施場(chǎng)所。因此市場(chǎng)上迫切需要一種操作方便、價(jià)格低廉、便于大面積推廣的新型節(jié)能方案。1.2 智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)智能照明控制系統(tǒng)是指用計(jì)算機(jī)技術(shù)并輔助以其它手段，對(duì)電力照明實(shí)行智能控制，提供合適照明光環(huán)境的同時(shí)降低照明系統(tǒng)電能消耗和其它使用費(fèi)用。智能照明控制系統(tǒng)于手動(dòng)照明控制系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，包括創(chuàng)造環(huán)境氣氛，改善工作環(huán)境、提高工作效率，良好的節(jié)能效果，延長(zhǎng)光源壽命，管理維護(hù)方便等。1.3智能照明控制系統(tǒng)的組成智能照明控制系統(tǒng)主要由輸入裝置、處理器和執(zhí)行器三個(gè)部分組成。輸入裝置可以不斷檢測(cè)周圍環(huán)境的光照度水平，可以探測(cè)到某個(gè)區(qū)域是否有人移動(dòng)，以及輸入人們的控制指令，并把相應(yīng)的信號(hào)傳送給處理器。輸入裝置包括傳感器、定時(shí)裝置和控制面板或遙控器。處理器接受輸入裝置的信號(hào)，經(jīng)過(guò)信息處理、判斷、分析，輸出控制信號(hào)。執(zhí)行器與燈具直接連接，控制燈光回路的閉合或斷開和調(diào)節(jié)燈光到相應(yīng)的水平，包括手動(dòng)開關(guān)。2 設(shè)計(jì)部分2.1 設(shè)計(jì)要求控制器的主要目的是對(duì)燈的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。工作時(shí)根據(jù)時(shí)間，人工控制及光照等因素綜合控制燈的開關(guān)狀態(tài)。光照檢測(cè)電路和紅外線傳感器采集光照強(qiáng)弱、室內(nèi)是否有人等信息送到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)這些信息通過(guò)控制電路對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作，從而實(shí)現(xiàn)照明控制，以達(dá)到節(jié)能的目的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件和軟件分開設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法保證設(shè)計(jì)電路的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。硬件電路的設(shè)計(jì)最重要的選擇用于控制的單片機(jī)，并確定與之配套的外圍芯片，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又高性能。硬件電路設(shè)計(jì)還包括輸入輸出接口設(shè)計(jì)，畫出詳細(xì)電路圖，標(biāo)出芯片的型號(hào)、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)及時(shí)修改，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的。軟件設(shè)計(jì)部分，首先在總體設(shè)計(jì)中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計(jì)，擬定詳細(xì)的工作計(jì)劃；然后進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語(yǔ)言和工具，進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)等；最后是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，達(dá)到所需功能要求。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，先編寫各個(gè)功能模塊子程序，然后進(jìn)行組合與調(diào)整，經(jīng)過(guò)調(diào)試后，達(dá)到設(shè)計(jì)功能要求。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。根據(jù)我們需要實(shí)現(xiàn)的功能，合理選擇元器件進(jìn)行設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)部分，應(yīng)該結(jié)合硬件電路所要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要針對(duì)光電檢測(cè)電路和熱釋電紅外傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行處理。當(dāng)光強(qiáng)的時(shí)候，系統(tǒng)對(duì)光照進(jìn)行檢測(cè)，產(chǎn)生信號(hào)并處理控制燈的開關(guān)狀態(tài)，科學(xué)管理燈光的亮與滅，達(dá)到節(jié)約用電的目的。2.3 邏輯控制教室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)根據(jù)天氣、時(shí)間、等因素自動(dòng)控制教室內(nèi)燈光。當(dāng)教室或者其它照明場(chǎng)所里面有人時(shí)，或者需要進(jìn)行作業(yè)時(shí)，如果光線較暗則開燈，光線很亮?xí)r則關(guān)燈，沒(méi)有人時(shí)，或者不需要進(jìn)行作業(yè)時(shí)，則關(guān)燈。光線亮?xí)r則關(guān)燈，晴天時(shí)關(guān)燈，休息時(shí)間關(guān)燈。根據(jù)上述要求，可以畫出控制系統(tǒng)邏輯功能表，如表1-1所示。室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)可以根據(jù)氣候、人體等因素全天候自動(dòng)控制室內(nèi)照明電器的開和關(guān)。做到光線暗時(shí)開燈，雨天陰天時(shí)開燈，無(wú)人時(shí)關(guān)燈，光線亮?xí)r關(guān)燈，晴天時(shí)關(guān)燈。在確保室內(nèi)正常照明同時(shí)，可有效防止無(wú)人時(shí)開燈光線亮?xí)r開燈，從而達(dá)到節(jié)電目的。根據(jù)上述要求，可以畫出如表2-1所示控制系統(tǒng)邏輯功能表。關(guān)系如果假設(shè)：室內(nèi)光線強(qiáng)度為A：光線強(qiáng)時(shí)A=1，光線弱時(shí)A=0；人體信號(hào)為B：有人時(shí)B=1，無(wú)人時(shí)B=0；作息時(shí)間為C：上課時(shí)C=1，休息時(shí)C=0；電燈開關(guān)狀態(tài)為D：合時(shí)D=1，斷開時(shí)D=0。則表1-1可以轉(zhuǎn)化為表1-2。由真值表可得出系統(tǒng)邏輯函數(shù)表達(dá)式為：D=ABC如下表所示信號(hào)室內(nèi)光信號(hào)人體信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)電燈的開關(guān)狀態(tài)參數(shù)自然光照度人體作息時(shí)間邏輯狀態(tài)強(qiáng)無(wú)休息斷強(qiáng)無(wú)上課斷強(qiáng)有休息斷強(qiáng)有上課斷弱無(wú)休息斷弱無(wú)上課斷弱有休息斷弱有上課合表1-1 系統(tǒng)邏輯表1-2 邏輯系統(tǒng)真值表信號(hào)室內(nèi)光信號(hào)人體信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)電燈的開光狀況參數(shù)自然光信號(hào)人體作息時(shí)間符號(hào)ABCD邏輯狀態(tài)100010101100111000000010010001112.4 硬件設(shè)計(jì)2.4.1 系統(tǒng)硬件總述系統(tǒng)以單片微型計(jì)算機(jī)AT89C51為核心外加多種接口電路組成，共有四個(gè)主要部分：光照檢測(cè)電路、延時(shí)電路、熱釋電紅外線傳感器及處理電路、輸出控制電路。如圖2-1所示外圍接光照檢測(cè)電路、熱釋電紅外線傳感及處理電路、輸出控制電路。兩個(gè)開關(guān)實(shí)現(xiàn)人工控制。2.4.2 AT89C51單片機(jī)介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。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。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖所示 。2.4.3 光照檢測(cè)電路光信號(hào)取樣電路如圖2-2所示，圖中主要由光信號(hào)采集電路和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換是電路的核心。信號(hào)經(jīng)過(guò)采集送入A/D轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)單片機(jī)處理后，最終作為系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行開關(guān)燈判斷的依據(jù)。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應(yīng)根據(jù)信號(hào)的測(cè)量范圍和精度來(lái)選擇，使其有足夠的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，保證最大量化誤差在設(shè)計(jì)要求的精度范圍內(nèi)。本系統(tǒng)中，信號(hào)的測(cè)量范圍的電壓：0.009.99V，精度0.01V。在本次設(shè)計(jì)中選用了帶串行控制的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1549，它采用CMOS工藝，具有自動(dòng)采樣和保持，采用差分基準(zhǔn)電壓高阻抗輸入，抗干擾性能好，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，總不可調(diào)整誤差達(dá)到()1LSB Max，芯片體積小等特點(diǎn)。同時(shí)它采用了Micro wire串行接口方式，故引腳少，接口方便靈活。與傳統(tǒng)的并行方式接口A/D轉(zhuǎn)換器（例ADC0809/0808）相比，其單片機(jī)的接口電路簡(jiǎn)單，占用I/O接口資源少。圖2-2 光信號(hào)取樣電路2.4.4 人體信號(hào)采集電路1) 熱釋電效應(yīng)原理簡(jiǎn)述熱釋電紅外傳感器通過(guò)目標(biāo)與背景的溫差來(lái)探測(cè)目標(biāo)，其工作原理是利用熱釋電效應(yīng)，即在鈦酸鋇一類晶體的上、下表面設(shè)置電極，在上表面覆以黑色膜，若有紅外線間歇地照射，其表面溫度上升T，其晶體內(nèi)部的原子排列將產(chǎn)生變化，引起自發(fā)極化電荷，在上下電極之間產(chǎn)生電壓U。常用的熱釋電紅外線光敏元件的材料有陶瓷氧化物和壓電晶體，如鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘肽及鈦鉛酸鉛等。實(shí)質(zhì)上熱釋電傳感器是對(duì)溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極。在環(huán)境溫度有T的變化時(shí)，由于有熱釋電效應(yīng)，在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓V。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Q會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，T=0，則傳感器無(wú)輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生T，則有T輸出；若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒(méi)有變化，傳感器也沒(méi)有輸出了。所以這種傳感器也稱為人體運(yùn)動(dòng)傳感器。由實(shí)驗(yàn)證明，傳感器不加光學(xué)透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，其檢測(cè)距離小于2m，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測(cè)距離可增加到10m左右。 2) 人體紅外探頭介紹熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。熱釋電傳感器具有成本低、不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動(dòng)安裝等特點(diǎn)。實(shí)際使用時(shí),在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透鏡,這樣可大大提高接收靈敏度,增加檢測(cè)距離及范圍。實(shí)驗(yàn)證明,熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡,則其檢測(cè)距離僅為2m 左右;而配上菲涅爾透鏡后,其檢測(cè)距離可增加到10 m以上。3) 熱釋電紅外傳感器介紹 熱釋電紅外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，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1020m范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 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(guò)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)忽弱的脈沖形式輸入，從而增強(qiáng)其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為910 um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.220 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(guò)光的波長(zhǎng)范圍為710 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。4) 菲涅爾透鏡介紹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設(shè)計(jì)的，透鏡的要求很高。菲涅爾透鏡在很多時(shí)候相當(dāng)于紅外線及可見(jiàn)光的凸透鏡，效果好。多用于精度要求不是很高的場(chǎng)合。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)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)有人從鏡前走過(guò)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)”，這樣就使接收到紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)化能量幅度。菲涅爾透鏡有兩個(gè)作用：一是聚集作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射（反射）在PIR上，第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)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(hào)。由于熱釋電傳感器輸出的信號(hào)變化緩慢、幅值小(小于1 mV) ,不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號(hào),因此傳感器的輸出信號(hào)必須經(jīng)過(guò)一個(gè)專門的信號(hào)處理電路,使得傳感器輸出信號(hào)的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)。根據(jù)以上要求,人體熱釋電檢測(cè)電路組成框圖如圖2-3所示。信號(hào)處理電路熱釋電紅外傳感器菲涅爾透鏡檢測(cè)對(duì)象2-3 熱釋電檢測(cè)電路組成框圖1) 熱釋電傳感器處理電路本設(shè)計(jì)采用BIS0001 來(lái)完成對(duì)熱釋電傳感器輸出信號(hào)的處理。BIS0001 是一款具有較高性能的熱釋電傳感器信號(hào)處理集成電路,它主要由運(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。圖2-4 中,熱釋電傳感器S 極輸出信號(hào)送入BIS0001的14腳,經(jīng)內(nèi)部第一級(jí)運(yùn)算放大器放大后,由C3 耦合從12 腳輸入至內(nèi)部第二級(jí)運(yùn)算放大器放大,再經(jīng)電壓比較器構(gòu)成的鑒幅器處理后,檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器,最后從12 腳輸出信號(hào)Vo送入單片機(jī)進(jìn)行照明控制。實(shí)驗(yàn)所得,當(dāng)傳感器檢測(cè)室內(nèi)有人時(shí),Vo為4 V ;無(wú)人時(shí)Vo為0.4 V。BIS0001 的1腳接高電平,使芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出Vo的延遲時(shí)間Tx 由外部R8和C7 的大小調(diào)整;觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti 由外部R9 和C6 的大小調(diào)整。圖2-4 熱釋電傳感器信號(hào)處理電路圖2.4.5 比較電路比較電路如圖2-5所示，由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成，輸入信號(hào)來(lái)自于紅外人體探頭輸出。比較電路中的基準(zhǔn)電壓分別由兩個(gè)獨(dú)立的分壓電路得到，供電路比較所用。即運(yùn)算放大器D1的6腳和D2的1腳電壓分別為0.45V和2.0V。圖2-5 人體信號(hào)比較電路通過(guò)比較電路將相應(yīng)的電壓比較結(jié)果以數(shù)字信號(hào)輸出。當(dāng)被動(dòng)紅外探頭在有效范圍內(nèi)感應(yīng)到人體信號(hào)后，運(yùn)算放大器的“2腳”或“5腳”的電壓降為3.0V；當(dāng)被動(dòng)紅外探頭在有效范圍內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)人體紅外信號(hào)時(shí)，“2腳”或“5腳”的電壓降為1.0V。探頭故障斷路時(shí)，則“2腳”或“5腳”的電壓降為0V。1) 紅外探頭工作正常“1腳”的電壓恒定為2.0V，“2腳”的電壓有1V或是3.0V兩種狀態(tài)，“6腳”的電壓恒定為0.45V，“5腳”的電壓與“2腳”的電壓保持一致。探頭將會(huì)根據(jù)有無(wú)人體信號(hào)在“2腳”產(chǎn)生1.0V或3.0V兩種電壓信號(hào)。2) 紅外探頭不正常工作“1腳”的電壓恒定為2.0V，“2腳”的電壓為0V，“6腳”的電壓恒定為0.45V，“5腳”的電壓為0V。探頭將只會(huì)產(chǎn)生一種電壓信號(hào)0V。具體的比較結(jié)果如下表1-3所示。表1-3 探頭采集信號(hào)輸出狀態(tài)表探頭工作狀態(tài)“1腳”電壓“2腳”或“5腳”電壓“6腳”電壓P2.6P2.5正常工作無(wú)人狀態(tài)2.0V1.0V0.45V11有人狀態(tài)2.0V3.0V0.45V01斷路或故障2.0V0V0.45V10通過(guò)比較電路，不僅解決了不同工作狀態(tài)時(shí)被動(dòng)紅外探頭的對(duì)外界人體紅外信號(hào)的采集，而且也實(shí)現(xiàn)了僅通過(guò)被動(dòng)紅外探頭的兩根電源線同時(shí)也傳輸了所采集的周圍環(huán)境的紅外信號(hào)，一舉兩得。2.4.6 延遲時(shí)間選擇電路系統(tǒng)在AT89C51 的P1 中設(shè)置了延時(shí)時(shí)間選擇電路,其目的是在環(huán)境光照較弱時(shí),照明設(shè)備延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅。電路通過(guò)P1.0 P1.3 設(shè)置4 個(gè)延時(shí)時(shí)間,當(dāng)P1.0 P3.0 無(wú)開關(guān)閉合時(shí),系統(tǒng)按初始值進(jìn)行延時(shí)；當(dāng)P1. 0P1.3 有開關(guān)閉合時(shí),程序從P1.3P1.0 進(jìn)行檢測(cè),若檢測(cè)到某一端口為低電平時(shí),則系統(tǒng)按當(dāng)前端口設(shè)置的值進(jìn)行延時(shí)。設(shè)置時(shí)間關(guān)系值如表1-4所示。表1-4 端口時(shí)間設(shè)置表端口P1.0P1.1P1.2P1.3時(shí)間/min152025302.4.7 輸出控制電路1) 繼電器繼電器是一種根據(jù)電量（電壓、電流等）或者根據(jù)非電量（溫度、時(shí)間、轉(zhuǎn)速、壓力）等信號(hào)的變化帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，來(lái)接通或者斷開所控制的電路或者電器，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)電路或者電器設(shè)備的電器。繼電器一般由感測(cè)機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成?？煞譃殡姶攀嚼^電器和非電磁式繼電器兩大類。電磁式繼電器是在輸入至電磁線圈中的電流的作用下，由其機(jī)械部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)動(dòng)作的一種電器。主要有：交流電磁繼電器、直流電磁繼電器、磁保持繼電器、舌簧繼電器等。(1) 交流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。(2) 直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。(3) 磁保持繼電器：利用永久磁鐵或具有很高剩磁特性的鐵芯，使電磁繼電器的鐵芯，使電磁繼電器的銜鐵在其線圈斷電后仍能保持在線圈通電的位置上的繼電器。磁保持繼電器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。(4) 舌簧繼電器：利用密封在管形外殼內(nèi)并具有觸點(diǎn)簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動(dòng)作來(lái)開、閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。工作原理：(1) 電磁式電壓繼電器電磁式電壓繼電器是根據(jù)兩端電壓大小而接通或斷開控制電路的繼電器。這種繼電線圈的導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多、阻抗大，并聯(lián)在電路中。(2) 電磁式電流繼電器電磁式電流繼電器串接在電路中以反映電路中的變化。為了不影響電路的正常工作。電流繼電器線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、線圈阻抗小。除了有用于一般控制的電流繼電器外，還有作為保護(hù)用的過(guò)電流繼電器和欠電流繼電器。2) 輸出控制電路單片機(jī)輸出控制信號(hào)電路如圖2-8所示，由P2.0、P2.3和P2.7口輸出的控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)燈光的控制功能。用P2.0和P2.3兩個(gè)輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)開關(guān)控制，用P2.7口來(lái)實(shí)現(xiàn)智能控制，輸出的是“0”電平時(shí)，則由Q1三極管組成的信號(hào)放大電路就被截止，則繼電器回路中無(wú)電流，所以，繼電器線圈無(wú)法工作，使得繼電器開關(guān)觸點(diǎn)斷開，電燈回路不通，電燈不亮，反之，當(dāng)P2.7口輸出的是“0”信號(hào)時(shí)，則由Q1三極管組成的信號(hào)放大電路就導(dǎo)通了，則繼電器線圈工作，使得繼電器觸點(diǎn)閉合，電燈回路導(dǎo)通，電燈亮。圖2-8 輸出控制電路3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)電路板要實(shí)現(xiàn)它的功能，還要必不可以的軟件程序?qū)λM(jìn)行控制。軟件設(shè)計(jì)分主程序設(shè)計(jì)、子程序設(shè)計(jì)、中斷程序設(shè)計(jì)三大塊。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂，沒(méi)有軟件計(jì)算機(jī)不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在計(jì)算機(jī)中的地位，而在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，軟件也是非常重要的。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來(lái)定義的，如系統(tǒng)要控制分布的照明燈具，通過(guò)編程完成對(duì)輸出電路的控制等等，由此可見(jiàn)，軟件是控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。該照明控制系統(tǒng)的軟件程序包括：照明啟?？刂瞥绦?、照明亮度控制程序、照明定時(shí)控制程序等。本著軟件設(shè)計(jì)的基本方法，照明控制程序的軟件設(shè)計(jì)方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法來(lái)完成的。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法雖然是早期的程序設(shè)計(jì)方法，但該方法還一直被廣泛地使用。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。本照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)如圖31所示。取鍵值初始化調(diào)用鍵盤掃描程序有鍵按下嗎返回開始YN圖 31 照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)圖當(dāng)電源