基于單片機(jī)的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(共26頁)

1、PAGE 第 PAGE 1 頁 共 NUMPAGES 28 頁成都信息(xnx)工程學(xué)院學(xué)位(xuwi)論文基于(jy)單片機(jī)的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文作者姓名： 申請學(xué)位專業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)申請學(xué)位類別：理學(xué)學(xué)士指導(dǎo)教師姓名（職稱）：論文提交日期：學(xué)位論文(lnwn)原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用(ynyng)的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者(zuzh)簽名： 日期：

2、年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日基于單片機(jī)的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著電子技術(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、智能樓宇等行業(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)(chnggu)電子

3、線路。樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的普及與應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文介紹(jisho)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(ciyng)了當(dāng)今比較成熟的傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，利用多參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對學(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),光信號取樣電路采集光照強(qiáng)弱、人體信號采集電路采集室內(nèi)是否有人、是否為工作時(shí)間等信息并將信號送到單片機(jī),單片機(jī)根據(jù)這些信息通過控制電路對照明設(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。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；光信號；微型計(jì)算機(jī)；節(jié)能The Control

4、System for Intelligent Lighting Based on Singlechip MicrocomputerAbstractWith the rapid development of electronic technology, the system of control based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent building and so on. Microcomputer,

5、as the subject and core of the embedded system of control, replaces the traditional systemelectronic circuit. At the same time, the development and maturation of the intelligent building have established the substantial foundation for the popularization and application of the control system for ligh

6、ting based on single-chip microcomputer。In this paper,the Indoor Lighting Control System Based on AT89C51 and its principle are introduced. Some effective and energy saving control strategys of lighting system are brought forward. The current system uses a relatively mature sensor technology and com

7、puter control technology ，using multi-parameter to achieve the school classroom indoor lighting control. The system includes hardware and software design in two parts. When work,the optical signal sampling circuit collecting lighting intensity,indoor collecting of human signal acquisition circuit if

8、 anyone,whether for work time and other information and signal to the microcontroller,MCUcontrol circuiti based on these information through the switching operation of lighting equipment in order to achieve lightingcontrols to sava energy.Key words: Single-chip microcomputer; Optical signal; microco

9、mputer; Energy conservation目 錄論文(lnwn)總頁數(shù)：20頁 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326007793 1 引言(ynyn) PAGEREF _Toc326007793 h 1 HYPERLINK l _Toc326007794 1.1研究(ynji)背景 PAGEREF _Toc326007794 h 1 HYPERLINK l _Toc326007795 1.2 智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展概況 PAGEREF _Toc326007795 h 1 HYPERLINK l _Toc326007796 1.2.1 國內(nèi)外智能照明

10、發(fā)展概況 PAGEREF _Toc326007796 h 1 HYPERLINK l _Toc326007797 1.2.2 智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) PAGEREF _Toc326007797 h 1 HYPERLINK l _Toc326007798 2 設(shè)計(jì)部分 PAGEREF _Toc326007798 h 2 HYPERLINK l _Toc326007799 2.1 設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc326007799 h 2 HYPERLINK l _Toc326007800 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc326007800 h 2 HYPERLINK l _Toc32

11、6007801 2.3 邏輯控制 PAGEREF _Toc326007801 h 2 HYPERLINK l _Toc326007802 2.4 硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc326007802 h 3 HYPERLINK l _Toc326007803 2.4.1 系統(tǒng)硬件總述 PAGEREF _Toc326007803 h 3 HYPERLINK l _Toc326007804 2.4.2 AT89C51單片機(jī)介紹 PAGEREF _Toc326007804 h 4 HYPERLINK l _Toc326007805 2.4.3 光照檢測電路 PAGEREF _Toc326007805

12、 h 5 HYPERLINK l _Toc326007806 2.4.4 人體信號采集電路 PAGEREF _Toc326007806 h 5 HYPERLINK l _Toc326007807 2.4.5 比較電路 PAGEREF _Toc326007807 h 8 HYPERLINK l _Toc326007808 2.4.6 延遲時(shí)間選擇電路 PAGEREF _Toc326007808 h 9 HYPERLINK l _Toc326007809 2.4.7 輸出控制電路 PAGEREF _Toc326007809 h 10 HYPERLINK l _Toc326007810 3 系統(tǒng)軟件

13、設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc326007810 h 11 HYPERLINK l _Toc326007811 結(jié) 論 PAGEREF _Toc326007811 h 13 HYPERLINK l _Toc326007812 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc326007812 h 13 HYPERLINK l _Toc326007813 致 謝 PAGEREF _Toc326007813 h 14 HYPERLINK l _Toc326007814 聲 明 PAGEREF _Toc326007814 h 15 HYPERLINK l _Toc326007815 附 錄 PAGEREF

14、_Toc326007815 h 16 HYPERLINK l _Toc326007816 1程序代碼 PAGEREF _Toc326007816 h 16 HYPERLINK l _Toc326007817 2電路總圖 PAGEREF _Toc326007817 h 17 HYPERLINK l _Toc326007818 3PCB圖 PAGEREF _Toc326007818 h 18第 PAGE 16 頁 共 18頁1 引言(ynyn)研究(ynji)背景隨著(su zhe)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家對教育的重視，校園規(guī)模也逐漸隨著人數(shù)規(guī)模的壯大而擴(kuò)大。但是普遍學(xué)校都是開放型的管理模式，高校的教室在

15、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，其它噪聲也可能會讓燈亮。太陽能設(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)施場所。因此市場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)的發(fā)展概況1.2.1 國內(nèi)外智能照明發(fā)展概況“智能建筑”是綜合計(jì)

16、算機(jī)、信息通信等方面最先進(jìn)的技術(shù)，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)建筑物綜合管理自動化、遠(yuǎn)程通信和辦公自動化的有效運(yùn)作，并使這三種功能結(jié)合起來的建筑。人工智能技術(shù)在建筑與照明中的應(yīng)用趨勢不斷擴(kuò)大。正如英國的Glasgow市報(bào)指出：“Glasgow正在成為一個(gè)研究和發(fā)展太空時(shí)代智能建筑的國際組織的神經(jīng)中樞。在智能建筑中的智能照明、供熱、空調(diào)、通訊及辦公設(shè)備將全部由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制與管理?！泵鎸@一發(fā)展趨勢，開發(fā)了不少智能照明設(shè)計(jì)。正如智能燈具、智能照明控制與管理系統(tǒng)，包括在照明方面的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。此外計(jì)算機(jī)在照明設(shè)計(jì)和測試方面也得到廣泛應(yīng)用。澳大利亞邦奇開發(fā)的Dy

17、nalie智能照明控制系統(tǒng)，美國的智能照明建筑，特別是現(xiàn)代化辦公室的智能照明技術(shù)等都值得我們研究與借鑒。1.2.2 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，延長光源壽命，管理維護(hù)方便等。2 設(shè)計(jì)(shj)部分2.1 設(shè)計(jì)(shj)要求控制器的主要目的是對燈的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。工作時(shí)根據(jù)時(shí)間和人工及光照等因素綜合控制燈的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)光照檢測電路和熱釋電紅外線傳感器采集光照

18、強(qiáng)弱、室內(nèi)是否有人等信息(xnx)送到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)這些信息通過控制電路對照明設(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。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)。為了制作出想要的電路板，硬件設(shè)計(jì)主要涉及到構(gòu)造原理圖，并對原理圖用keil軟件進(jìn)行仿真，這一步最為重要，它關(guān)系到實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵。然后一旦仿真測試出我們想要的結(jié)果后，就可進(jìn)行下一步原理圖的繪制，利用protel99 se軟件進(jìn)行原理圖的繪制，對個(gè)各個(gè)元器件進(jìn)行封裝后，并根據(jù)原理圖畫PCB圖，并進(jìn)行步線調(diào)整等，最后一步為電路板實(shí)物的制作。軟件設(shè)計(jì)部分，應(yīng)該結(jié)

19、合硬件電路所要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要針對光電檢測電路和熱釋電傳感器輸出信號進(jìn)行處理。當(dāng)光強(qiáng)的時(shí)候，系統(tǒng)對光照進(jìn)行檢測，產(chǎn)生信號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、等因素自動控制教室內(nèi)燈光。當(dāng)教室或者其它照明場所里面有人時(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。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；人體信號為B：有人時(shí)B=1，無人時(shí)

20、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如下表所示信號室內(nèi)光信號人體信號時(shí)鐘信號電燈的開關(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)無休息斷強(qiáng)無上課斷強(qiáng)有休息斷強(qiáng)有上課斷弱無休息斷弱無上課斷弱有休息斷弱有上課合表1-1 系統(tǒng)(xtng)邏輯表1-2 邏輯系統(tǒng)真值表信號室內(nèi)光信號人體信號時(shí)鐘信號電燈的開光狀況參數(shù)自然光信號人體作息時(shí)間符號ABCD邏輯狀態(tài)100010101100111000000010010001112.4 硬件(yn jin)設(shè)計(jì)2.4.1 系統(tǒng)(xt

21、ng)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：光照檢測電路、延時(shí)電路、熱釋電紅外線傳感及處理電路、輸出控制電路。如圖2-1所示AT89C51延時(shí)電路光信號采集電路人體信號采集電路晶振輸出控制電路圖2-1 系統(tǒng)(xtng)硬件原理(yunl)及總述結(jié)構(gòu)(jigu)框圖外圍接光照檢測電路、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器的單片機(jī)

22、。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(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 光照檢測電路光信號取樣電路如圖2-2所示，圖中主要由光信號采集電路和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。信號經(jīng)過采集送入A/D轉(zhuǎn)換電路，通過單片機(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)

23、。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應(yīng)根據(jù)信號的測量范圍和精度(jn d)來選擇，使其有足夠的數(shù)據(jù)長度，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，信號的測量范圍的電壓：0.009.99V，精度(jn d)0.01V。在本次設(shè)計(jì)(shj)中選用了帶串行控制的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1549，它是由德州儀器（Texas Instruments簡寫為TI）公司生產(chǎn)的，它采用CMOS工藝，具有自動采樣和保持，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

24、行方式接口A/D轉(zhuǎn)換器（例ADC0809/0808）相比，其單片機(jī)的接口電路簡單，占用I/O接口資源少。圖2-2 光信號取樣電路2.4.4 人體信號采集電路1) 熱釋電效應(yīng)原理簡述熱釋電紅外傳感器通過目標(biāo)與背景的溫差來探測目標(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溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組

25、成，在元件兩個(gè)表面(biomin)做成電極。在環(huán)境溫度有T的變化時(shí)，由于(yuy)有熱釋電效應(yīng)，在兩個(gè)電極上會產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱(wiru)的電壓V。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場效應(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，則傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(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)入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。所以這種傳感器也稱為人體運(yùn)動傳感器。由實(shí)驗(yàn)證明，傳感器不加光學(xué)透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，其檢測距離小于2m，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測距離可增加到1

26、0m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出人體輻射的紅外線,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?。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,則其檢測距離僅為2m 左右;而配上菲涅爾透鏡后,其檢測距離可增加到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的探測元件。在每個(gè)探測器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測元件，并將兩個(gè)

27、探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(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，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出1020m范圍內(nèi)人的行動。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”

28、，這樣就使接收到的紅外信號以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長為910 um，而探測元件的波長靈敏度在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)濾光片可通過光的波長范圍為710 um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長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人體輻射的紅外線傳感器。4) 菲涅爾透鏡(tujng)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(zhzu)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)相對靈敏度和接收角度要求設(shè)計(jì)的，透

29、鏡的要求很高。菲涅爾透鏡在很多時(shí)候(sh hou)相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡，效果好。多用于精度要求不是很高的場合。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到紅外信號以忽強(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，即將熱釋紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個(gè)作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)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。由于熱釋電傳感器輸出的信號變化緩

30、慢、幅值小(小于1 mV) ,不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號,因此傳感器的輸出信號必須經(jīng)過一個(gè)專門的信號處理電路,使得傳感器輸出信號的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于單片機(jī)處理的數(shù)字信號。根據(jù)以上要求,人體熱釋電檢測電路組成框圖如圖2-3所示。信號處理電路熱釋電紅外傳感器菲涅爾透鏡檢測對象2-3 熱釋電檢測電路組成框圖1) 熱釋電傳感器處理電路本設(shè)計(jì)采用BIS0001 來完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。BIS0001 是一款具有較高性能的熱釋電傳感器信號處理集成電路,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 極輸出信號送入BIS0

31、001的14腳,經(jīng)內(nèi)部第一級運(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)信號去啟動延遲時(shí)間定時(shí)器,最后從12 腳輸出信號Vo送入單片機(jī)進(jìn)行照明控制。實(shí)驗(yàn)所得,當(dāng)傳感器檢測室內(nèi)有人時(shí),Vo為4 V ;無人時(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)(chf)工作方式。輸出Vo的延遲時(shí)間Tx 由外部(wib)R8和C7 的大小(dxio)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

32、信號來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 人體信號比較(bjio)電路通過比較電路將相應(yīng)的電壓比較結(jié)果以數(shù)字信號輸出。當(dāng)被動紅外探頭在有效范圍(fnwi)內(nèi)感應(yīng)到人體信號后，運(yùn)算放大器的“2腳”或“5腳”的電壓(diny)降為3.0V；當(dāng)被動紅外探頭在有效范圍內(nèi)沒有感應(yīng)人體紅外信號時(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。 紅外探頭工作正?！?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

33、”的電壓恒定為0.45V，“5腳”的電壓與“2腳”的電壓保持一致。探頭將會根據(jù)有無人體信號在“2腳”產(chǎn)生1.0V或3.0V兩種電壓信號。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。探頭將只會產(chǎn)生一種電壓信號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通過比較電路，不僅解決了不同工作狀態(tài)(zhu

34、ngti)時(shí)被動紅外探頭的對外界人體紅外信號的采集，而且也實(shí)現(xiàn)了僅通過被動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，一舉兩得。2.4.6 延遲時(shí)間選擇(xunz)電路系統(tǒng)(xtng)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)間后自動熄滅。電路通過P1.0 P1.3 設(shè)置4 個(gè)延時(shí)時(shí)間,當(dāng)P1.0 P3.0 無開關(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,若檢測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

35、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）等信號的變化帶動觸點(diǎn)動作，來接通或者斷開所控制的電路或者電器，以實(shí)現(xiàn)自動控制和保護(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)械部件的相對運(yùn)動而產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)動作的一種電器。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

36、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(zuyng)的舌簧的動作來開、閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。工作(gngzu)原理：(1) 電磁式電壓(diny)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

37、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)輸出控制信號電路如圖2-8所示，由P2.0、P2.3和P2.7口輸出的控制信號來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)燈光的控制功能。用P2.0和P2.3兩個(gè)輸出來實(shí)現(xiàn)手動開關(guān)控制，用P2.7口來實(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放大電路就被截止，則繼電器回路中無電流，所以，繼電器線圈無法工作，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”信號時(shí)，則由Q1三極管組成

38、的信號放大電路就導(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)(shj)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(jnxng)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定義的，如系統(tǒng)要控制分布(fnb)的照明燈具，通過編程完成對輸出電路的控制等等，由此可見，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?/p>

39、程序、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)(kn zh x tn)軟件程序總體結(jié)構(gòu)圖當(dāng)電源接通后，開始初始化，程序調(diào)用鍵盤，掃描程序。判斷有無熱鍵按下，如果有，則為人手工控制：如果沒有，則根據(jù)外界條件控制。當(dāng)有人時(shí)(rn sh)，如果光線

40、很強(qiáng)，系統(tǒng)認(rèn)為是白天，或者不需要開燈。當(dāng)光線弱時(shí)，系統(tǒng)判斷是晚上，則控制燈亮。當(dāng)沒有人時(shí)，系統(tǒng)判斷室內(nèi)無人，則使輸出(shch)電路控制燈不會亮。結(jié) 論根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，我首先了解了國內(nèi)外的智能照明控制系統(tǒng)的背景，便于后面設(shè)計(jì)。系統(tǒng)閱讀了相關(guān)大量書籍、資料，學(xué)習(xí)了51系列單片機(jī)的工作原理及使用方法，并仔細(xì)分析了課題設(shè)計(jì)要求，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，條件艱苦，由于能力有限及考慮到實(shí)際情況，部分功能未能實(shí)現(xiàn)，就省略掉了。本設(shè)計(jì)過程中去掉了時(shí)間顯示電路，只是能延時(shí)一段時(shí)間然后燈滅。本文使用AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)主控制，完成相關(guān)電路的設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)簡單功能。能夠?qū)敵鲭娐返目刂?，?shí)驗(yàn)小燈泡能夠?qū)夂?/p>

41、人的檢測并能做出相應(yīng)反應(yīng)，開或者關(guān)?；旧线_(dá)到了智能照明的控制。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我受益匪淺，學(xué)到了很多知識，大大增強(qiáng)了自己的動手能力。還使我們對一個(gè)項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)有了初步認(rèn)識，并學(xué)會了使用keil軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，使用Protel se99軟件畫原理圖，畫PCB板等。實(shí)驗(yàn)中使我們認(rèn)識到理論知識與實(shí)踐中的巨大差別，懂得理論知識，并不代表能夠很順利地做出實(shí)際想要的效果的電路板?？傊谶@次課題設(shè)計(jì)過程中，豐富了理論知識，增強(qiáng)了自己的實(shí)際動手能力，增強(qiáng)了自己解決問題的能力。 HYPERLINK F:學(xué)位論文格式規(guī)范論文格式摸板(2007).doc 參考文獻(xiàn)1 李全利. 單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京M

42、. 高等教育出版社,2008,8(6): 8-132 王麗敏. 電路仿真與實(shí)驗(yàn)M. 哈爾濱工程大學(xué)出版社, 2000(5): 3-153 胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M. 清華大學(xué)出版社, 1996(3): 11-144 劉志名. 電路(dinl)分析. 西安電子科技大學(xué)出版社M. 2004(8): 4-95 萬文略. 單片機(jī)原理(yunl)與應(yīng)用. 重慶大學(xué)出版社M. 2004(6): 6-12致 謝本設(shè)計(jì)(shj)是在XXX和XXX老師指導(dǎo)下完成的。在課程設(shè)計(jì)中，我深深感受到了兩位老師那種誨人不倦、教書育人的崇高精神。非常感謝在工作之余能夠抽出他們寶貴的時(shí)間為我的設(shè)計(jì)細(xì)心指導(dǎo)。由于經(jīng)驗(yàn)

43、匱乏、知識面窄，在設(shè)計(jì)過程中遇到了很多疑慮。感謝老師給我提供相關(guān)的信息，理清思路，交提供解決問題的方法。這為我的設(shè)計(jì)中解決了很多問題，并少花了很多時(shí)間，最終讓我的疑慮都一一解開，最終完成了設(shè)計(jì)。在此，向在課程畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中給我提供幫助的XXX和XXX老師說一聲“老師您們辛苦了！”。并真誠地祝福老師在今后的工作及生活中。還要感謝這四年來給我們授過課的老師們，是你們教會了我們許多專業(yè)知識，有了這些專業(yè)理論知識，才能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)還要感謝身邊的同學(xué)們。這些時(shí)間，在遇到不懂的問題上，大家一起探討，努力奮斗，共同解決問題。這樣才使我順利完成設(shè)計(jì)。另外還要感謝XXXXXX，學(xué)校為我們提供了良好的學(xué)習(xí)

44、環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。最后再一次所有幫助過我的人，謝謝大家！作者簡介姓 名：XXXX 性別(xngbi)：男出生年月：XXXX 民族(mnz)：漢E-mail:XXXX聲 明本論文(lnwn)的工作是2012年2月至2012年6月在XXXXXXXXXXXXXX學(xué)院(xuyun)完成的。文中除了特別加以(jiy)標(biāo)注地方外，不包含他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲XXXXXX或其他教學(xué)機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)和研究成果知識產(chǎn)權(quán)的說明：本人完全了解成都XXXXXX有關(guān)保管使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：（1）學(xué)校有權(quán)保管并向有關(guān)部門遞交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件。（2）學(xué)

45、?？梢圆捎糜坝?、縮印或其他復(fù)制方式保存學(xué)位論文。（3）學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的復(fù)制、贈送和交換學(xué)位論文。（4）學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱。（5）學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定）。除非另有科研合同和其他法律文書的制約，本論文的科研成果屬于XXXXXX。特此聲明！作者簽名： 年 月 日第 PAGE 23 頁 共 18頁附 錄程序代碼#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit kai=P20;/手動開燈(ki dn)sbit hy=P17;/紅外信號輸入(shr)sbit guan=P24;/手動關(guān)燈sbit sc=P26;/繼電器輸出(shch)uint num;void delay(uint ms)uint x,y;for(x=ms;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void main()delay(10000);/上電延時(shí)，讓紅外芯片初始