畢業(yè)論文-樓道節(jié)能燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、大連東軟信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文題目論文題目：樓道節(jié)能燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系 所： 電子工程系 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程（嵌入式系統(tǒng)工程方向） 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師職稱(chēng)： 講師 完成日期： 2014年5月2日 大連東軟信息學(xué)院Dalian 大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 IV樓道節(jié)能燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要在生活中，我們必不可少的一樣?xùn)|西就是燈，像臺(tái)燈、日光燈、節(jié)日用的小彩燈等等，但是無(wú)論什么樣的燈的作用都是一樣的照明。我們平時(shí)經(jīng)常用到的燈就是樓道燈，尤其是在晚上如果樓道里沒(méi)有照明的話(huà)會(huì)很難行走，但是讓樓道里一直都亮著燈又會(huì)浪費(fèi)資源，所以設(shè)計(jì)一種既節(jié)能又方便的樓道燈是一

2、件很有意義的事。在學(xué)?；蛘咭话愕墓ぷ鲉挝灰约熬用駱堑墓矘堑澜?jīng)常會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間亮燈的情況，這會(huì)給國(guó)家造成極大的浪費(fèi)。此外由于照明燈頻繁開(kāi)關(guān)或者別的因素，開(kāi)關(guān)的損壞率極高。同時(shí)為了自己更好的加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)、數(shù)字電路和模擬電路等學(xué)科的理解，我設(shè)計(jì)了這種聲光控和紅外線(xiàn)感應(yīng)的樓道節(jié)能燈。本設(shè)計(jì)大大節(jié)約了能源和維修費(fèi)用，光照良好的情況下不管有沒(méi)有響動(dòng)或者有沒(méi)有人走過(guò)，照明燈都不會(huì)放光，只有當(dāng)光線(xiàn)不好、檢測(cè)到了聲音和物體兩個(gè)條件同時(shí)成立的情況下照明燈才會(huì)照明。此外，為了更好的保障人們的人身安全，本設(shè)計(jì)還添加了煙霧檢測(cè)和報(bào)警，預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，光敏傳感器，聲音傳感器 大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

3、） AbstractDesign and Implementation of Corridor Saving Lamps AbstractIn life, the light is the essential thing for us, just Like lamps, fluorescent lights, festive lights and so on, but all lamps are lighting effects . Corridor lights is what we usually frequently used lights. In the evening, if the

4、re is no lighting in the corridor, then will be difficult to walk, but Corridor lights have been lit would be a waste of resources. This is a very significant thing to design both a saving and convenient corridor lights.Lighting long time will cause great waste of the country at school or work units

5、 and residential building in the public. The high failure rate of the switch due to the frequent switching lights or other factors. So I designed this sound and light control and energy-saving lamps infrared sensor corridor to strengthen the understanding of microcontroller, digital circuits and ana

6、log circuits and other disciplines. This design significantly saving energy and maintenance costs. Whether there is or there is no ring and no one came in well-lit conditions. Lamp will illuminate when bad light, detected the sound of two conditions hold simultaneously. In addition, this design also

7、 added a smoke detection and alarm functions in order to protect peoples safety.Key words: Microcontroller, light sensors, sound sensors大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc386396552 h IAbstract PAGEREF _Toc386396553 h II第1章緒 論 PAGEREF _Toc386396554 h 11.1 課題研究背景與意義 PAGEREF _Toc3863965

8、55 h 11.2 課題研究?jī)?nèi)容與方法 PAGEREF _Toc386396556 h 11.3 課題研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc386396557 h 1第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹 PAGEREF _Toc386396558 h 32.1光線(xiàn)檢測(cè) PAGEREF _Toc386396559 h 32.2 聲音傳感器 PAGEREF _Toc386396560 h 32.3 溫度傳感器 PAGEREF _Toc386396561 h 42.4 煙霧傳感器 PAGEREF _Toc386396562 h 4第3章系統(tǒng)需求分析 PAGEREF _Toc386396563 h 63.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

9、PAGEREF _Toc386396564 h 63.2 系統(tǒng)功能需求 PAGEREF _Toc386396565 h 63.3 系統(tǒng)非功能需求 PAGEREF _Toc386396566 h 73.4 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc386396567 h 73.5 系統(tǒng)可行性分析 PAGEREF _Toc386396568 h 73.5.1 技術(shù)可行性 PAGEREF _Toc386396569 h 73.5.2 經(jīng)濟(jì)可行性 PAGEREF _Toc386396570 h 7第4章硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386396571 h 84.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則 PAGEREF _

10、Toc386396572 h 84.2 硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386396573 h 84.2.1 聲音傳感器模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386396574 h 94.2.2 光敏傳感器模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386396575 h 94.2.3 溫度傳感器模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386396576 h 104.2.4 煙霧傳感器模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386396577 h 114.2.5 LCD時(shí)間顯示模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386396578 h 11第5章軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386396579 h 135.1環(huán)境配

11、置 PAGEREF _Toc386396580 h 135.1.1 Keil的配置 PAGEREF _Toc386396581 h 135.1.2 STC_ISP的配置 PAGEREF _Toc386396582 h 155.2功能模塊設(shè)計(jì)圖 PAGEREF _Toc386396583 h 165.3功能模塊實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc386396584 h 165.3.1主流程圖 PAGEREF _Toc386396585 h 165.3.2光線(xiàn)檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc386396586 h 175.3.3聲音檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc386396587 h 18

12、5.3.4煙霧檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc386396588 h 19第6章系統(tǒng)測(cè)試 PAGEREF _Toc386396589 h 206.1 測(cè)試概述 PAGEREF _Toc386396590 h 206.2 模塊檢測(cè) PAGEREF _Toc386396591 h 206.2.1 光線(xiàn)檢測(cè) PAGEREF _Toc386396592 h 206.2.2 聲音檢測(cè) PAGEREF _Toc386396593 h 206.2.3 煙霧檢測(cè) PAGEREF _Toc386396594 h 21第7章結(jié)論 PAGEREF _Toc386396595 h 22參考文獻(xiàn) PAGEREF

13、_Toc386396596 h 23致 謝 PAGEREF _Toc386396597 h 24大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 第1章緒 論1.1 課題研究背景與意義 21世紀(jì)是科技和經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時(shí)期，所以照明燈也在不斷的跟新和發(fā)展，我們用這種方法去改進(jìn)它。光不僅給人帶來(lái)方便，而且會(huì)使人感到溫暖。這種得到廣泛應(yīng)用的照明燈不需要開(kāi)關(guān)，當(dāng)有人走過(guò)就會(huì)自動(dòng)照明，給人們的生活帶來(lái)了極大的方便。在地球資源日漸衰竭的今日，環(huán)保、節(jié)能是當(dāng)今各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重心，尤其是需要消耗大量電力的照明產(chǎn)業(yè)，基于此目的的研發(fā)工作更是趨向環(huán)保、節(jié)能的特性上著眼。因此，開(kāi)發(fā)新型高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、環(huán)保的電路對(duì)居家照明節(jié)能具

14、有十分重要的意義。聲控、光控LED燈的諸多優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)在正逐漸取代傳統(tǒng)的照明設(shè)備，是照明產(chǎn)品的新興光源，發(fā)展?jié)摿o(wú)限。聲控、光控LED具有節(jié)能、體積小、發(fā)熱量低、壽命長(zhǎng)、耗電量小、反應(yīng)速度快和易控制等眾多優(yōu)點(diǎn)，極大的滿(mǎn)足了人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，所以很被燈飾業(yè)者看好。這次課題研究將平時(shí)所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用在實(shí)踐中，提高了我們的動(dòng)手能力，創(chuàng)新意識(shí)和思維的鍛煉。1.2 課題研究?jī)?nèi)容與方法 本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用光敏傳感器檢測(cè)樓道內(nèi)光線(xiàn)強(qiáng)度；使用聲音傳感器檢測(cè)樓道內(nèi)有無(wú)聲音，如果光線(xiàn)和聲音條件都符合，節(jié)能燈就會(huì)發(fā)光。因樓道普遍是住宅用房唯一逃生通道，若火災(zāi)險(xiǎn)情發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，不止會(huì)對(duì)財(cái)務(wù)產(chǎn)生損壞

15、，對(duì)人身也有很大的安全隱患，因此樓道的安全問(wèn)題至關(guān)重要，本設(shè)計(jì)中含有煙霧檢測(cè)與溫度檢測(cè)，對(duì)空氣中的煙霧濃度與溫度變化有著采集的功能?？梢约皶r(shí)作出報(bào)警，將危險(xiǎn)降低至最小。1.3 課題研究現(xiàn)狀 在21世紀(jì)光電子技術(shù)得到飛速的發(fā)展，隨著光電子與微電子的結(jié)合，光電子產(chǎn)業(yè)將越來(lái)越多的走入人們的生活，改善人們的生活水平，使信息的傳輸更加快速，可靠，安全。半導(dǎo)體照明對(duì)社會(huì)的節(jié)約和環(huán)保有著重要的意義，各國(guó)都會(huì)加大投入，將LED通用照明作為國(guó)家未來(lái)能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)。我國(guó)也推動(dòng)著半導(dǎo)體照明工程的發(fā)展。LED已經(jīng)被世界公認(rèn)為一種最節(jié)能和環(huán)保的光源，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，它具有非常廣闊的應(yīng)用前景。LED作為發(fā)光

16、材料的一種，其擁有綠色環(huán)保、高效節(jié)能、安全可靠等優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)進(jìn)步、發(fā)光效率的提高、規(guī)?；纳a(chǎn)，LED燈的成本越來(lái)越低，其產(chǎn)品將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的照明工具。世界上以美國(guó)為首的發(fā)達(dá)國(guó)家和一些大型半導(dǎo)體公司開(kāi)始投入大量的財(cái)力和人力，爭(zhēng)取在未來(lái)幾年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體白光照明的產(chǎn)業(yè)化。目前，我國(guó)上游產(chǎn)業(yè)參與單位多，但相比較國(guó)際先進(jìn)水平還有不小的差距，大部分企業(yè)都不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需要，封裝所需芯片主要靠進(jìn)口。中游的封裝技術(shù)在整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)占重要地位，而我國(guó)目前在LED中游產(chǎn)業(yè)的技術(shù)和國(guó)外差距不大，但是規(guī)模與國(guó)外大公司相比還有較大差距。傳統(tǒng)引線(xiàn)型LED封裝技術(shù)相對(duì)成熟，但新型LED包括ChipLED、TopLED的

17、封裝剛起步，還面臨一些設(shè)備和技術(shù)問(wèn)題要克服。由于今年我國(guó)的照明器材行業(yè)的迅速崛起，中國(guó)已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出國(guó)之一。隨著發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進(jìn)一步加快，一般照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，而中國(guó)又是一個(gè)比較適合的國(guó)家，一是中國(guó)具備低成本的勞動(dòng)力，二是中國(guó)有生產(chǎn)的能力，使中國(guó)逐步成為照明電器產(chǎn)品的出口大國(guó)。展望未來(lái)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，需求仍會(huì)呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1光線(xiàn)檢測(cè)光敏二極管是將光信號(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。PN結(jié)是二極管的核心部分，為了便于接受到入射光照和普通二極管在結(jié)構(gòu)上不一樣的是，PN結(jié)面積最好可以做的大一些， HYPERLIN

18、K /view/609350.htm t _blank 電極面積最好做的小些，而且PN結(jié)的結(jié)深不深，一般小于1微米。光敏二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒(méi)有光線(xiàn)射入時(shí)，反向的電流不大（一般小于0.1微安），被稱(chēng)做暗電流。當(dāng)有光線(xiàn)射入時(shí)，攜帶能量的 HYPERLINK /view/9448.htm t _blank 光子進(jìn)入PN結(jié)后，把能量傳給束縛電子，束縛電子在共價(jià)鍵上，使一部分的電子掙脫了共價(jià)鍵，然后產(chǎn)生了電子空穴對(duì)，稱(chēng)為光生載流子。它們參加 HYPERLINK /subview/2726/5069675.htm t _blank 漂移運(yùn)動(dòng)在反向電壓作用下，使反向的電流明顯增大，光線(xiàn)的照射

19、強(qiáng)度越大，反向的電流也會(huì)越大。這種特性稱(chēng)被之為“光電導(dǎo)”。光敏二極管在正常強(qiáng)度的光線(xiàn)照射下，產(chǎn)生一種叫叫光電流的電流。如果在外部電路上接上負(fù)載，負(fù)載上就獲得了電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)隨著光強(qiáng)度的變化而產(chǎn)生相應(yīng)變化。光敏二極管、光敏三極管是光敏器件，它們?cè)陔娮与娐分斜粡V泛采用的。光敏二極管和普通二極管一樣具有一個(gè)PN結(jié)，不同之處是有一個(gè)透明的窗口在光敏二極管的外殼上用來(lái)接收光線(xiàn)射入，實(shí)現(xiàn)光電之間的轉(zhuǎn)換，在電路圖中文字符號(hào)一般被稱(chēng)為VD。光敏三極管除具有放大功能，還具有光電轉(zhuǎn)換的功能，在電路圖中文字符號(hào)一般為VT。光敏三極管因輸入信號(hào)為光信號(hào)，所以通常只有集電極和發(fā)射極兩個(gè)引腳線(xiàn)。光敏三極管外殼也有一個(gè)

20、透明窗口，用來(lái)接收光線(xiàn)的射入。 2.2 聲音傳感器現(xiàn)在傳感器技術(shù)在不斷的提高當(dāng)中，很多傳感器的功能也是越來(lái)越全面，應(yīng)用的范圍都非常的廣泛。聲音傳感器里面放置了一個(gè)電容式駐極體話(huà)筒，這個(gè)話(huà)筒對(duì)聲音比較敏感。聲波使話(huà)筒里面的駐極體薄膜發(fā)生振動(dòng)，然后就會(huì)導(dǎo)致電容發(fā)生變化，產(chǎn)生和它對(duì)應(yīng)變化的微小電壓。這個(gè)微小電壓在這之后又會(huì)被轉(zhuǎn)化成一個(gè)0-5V的電壓，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后被數(shù)據(jù)采集器接受，并傳送給計(jì)算機(jī)。聲音檢測(cè)采用聲音傳感器模塊，可以檢測(cè)周?chē)h(huán)境的聲音強(qiáng)度，傳感器只能識(shí)別聲音的有無(wú)（根據(jù)震動(dòng)原理）不能識(shí)別聲音的大小或者特定頻率的聲音。模塊在環(huán)境聲音強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)定閾值時(shí)，D0口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境聲音強(qiáng)

21、度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，模塊 D0 輸出低電平。2.3 溫度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國(guó)的一家半導(dǎo)體公司推出的一種最新型的溫度傳感器，它和以前的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能夠讀出被測(cè)溫。這一部分是由DS18B20數(shù)字溫度傳感器及其與單片機(jī)的接口部分組成，主要完成對(duì)溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)換和采集的工作。數(shù)字溫度傳感器把采集到的溫度傳到單片機(jī)的P1.0口通過(guò)數(shù)據(jù)引腳，然后單片機(jī)接受溫度并且把接收到的溫度存儲(chǔ)。這部分使用了傳感器DS18B20和單片機(jī)。溫度傳感器DS18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的E2PRAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。頭2個(gè)字節(jié)

22、包含測(cè)得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。它的內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和字節(jié)定義如圖2.1所示。圖2.1 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.4 煙霧傳感器MQ2為煙霧傳感器，F(xiàn)AN為5V電機(jī)。電路采用交流供電，220V交流市電從插頭引入電路，經(jīng)電源變壓器降壓后變?yōu)橹绷?，直流電壓直接供傳感器MQ2的加熱絲H-H工作，加熱絲給傳感器MQ2預(yù)熱一定時(shí)間后，才能正常檢測(cè)煙

23、霧。穩(wěn)壓電壓同時(shí)供控制電路工作，接在繼電器、通電指示燈和風(fēng)扇上。當(dāng)MQ2所處的環(huán)境煙霧在允許范圍內(nèi)時(shí)，其兩端輸出電極H-H間導(dǎo)電率很低，則加在電極間兩端HH電壓很低，則輸出電壓升高，晶體管9013導(dǎo)通，此時(shí)加在繼電器JRC4100F兩端的電壓達(dá)到它的啟動(dòng)電壓（5V），繼電器跳轉(zhuǎn)，通電指示燈熄滅；風(fēng)扇FAN電路接通，風(fēng)扇工作，開(kāi)始吸收煙霧。風(fēng)扇產(chǎn)生吸力將煙霧吸入裝有活性炭過(guò)濾篩的殼體，先經(jīng)過(guò)一層活性炭過(guò)濾后，再經(jīng)過(guò)負(fù)離子發(fā)生器，從而除掉有害物質(zhì)。過(guò)濾篩可以拆下來(lái)清理或更換，活性炭也可以更換。當(dāng)煙霧逐漸減少，傳感器MQ2導(dǎo)電率升高，加在電極間兩端HH的電壓升高，輸出電壓變小，晶體管9013截止，則

24、繼電器JRC4100F兩端電壓為零，繼電器跳轉(zhuǎn)為常態(tài)，風(fēng)扇FAN停止轉(zhuǎn)動(dòng)，通電指示燈變亮。MQ-2的工作電路圖如圖2.2所示。圖2.2 MQ-2工作電路圖第3章系統(tǒng)需求分析3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)通過(guò)51單片機(jī)，使用光敏傳感器和聲音傳感器模塊，如果檢測(cè)到有光線(xiàn)，照明系統(tǒng)不會(huì)工作，如果檢測(cè)不到光線(xiàn)并且檢測(cè)不到聲音照明系統(tǒng)也不會(huì)工作，只有當(dāng)檢測(cè)不到光線(xiàn)并且檢測(cè)到聲音時(shí)照明燈才會(huì)啟動(dòng)。為了讓人在生活中更加方便，本設(shè)計(jì)添加了一個(gè)時(shí)間顯示功能。另外本設(shè)計(jì)還添加了煙霧和溫度傳感器作為火災(zāi)報(bào)警。3.2 系統(tǒng)功能需求根據(jù)需求調(diào)研結(jié)果確定本系統(tǒng)主要包括以下功能模塊。（1）光線(xiàn)檢測(cè)功能通過(guò)光敏傳感器對(duì)外界的光線(xiàn)進(jìn)行檢

25、測(cè)，如果沒(méi)有檢測(cè)到足夠的光線(xiàn)，那么數(shù)字接口D0會(huì)輸出高電平，暗光指示燈變亮，工作模式由光線(xiàn)檢測(cè)跳變到聲音檢測(cè)模式；如果檢測(cè)到足夠的光線(xiàn)，數(shù)字接口D0會(huì)輸出低電平，指示燈不會(huì)變亮，工作模式不會(huì)發(fā)生變化（智能燈處于關(guān)閉狀態(tài)）。（2）聲音檢測(cè)功能通過(guò)聲音傳感器對(duì)外界的聲音進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到聲音，那么數(shù)字接口D0會(huì)輸出低電平，智能燈開(kāi)啟；如果檢測(cè)不到聲音，D0口輸出高電平，智能燈不會(huì)開(kāi)啟。（3）溫度檢測(cè)功能溫度檢測(cè)選用全封裝探頭式DS18B20，它體積小，封裝性好，僅有一根數(shù)據(jù)線(xiàn)，將它放置在樓道中，進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度采集，并將采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換傳給MCU。當(dāng)檢測(cè)到樓道里的溫度高于設(shè)定值時(shí)MCU就會(huì)發(fā)出

26、報(bào)警信號(hào)。（4）煙霧檢測(cè)功能MQ-2對(duì)所在的外界環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，如果可燃性氣體的濃度沒(méi)有超過(guò)額定值，D0口輸出高電平，蜂鳴器不會(huì)報(bào)警；如果可燃性氣體的濃度超過(guò)額定值，D0口輸出低電平，蜂鳴器報(bào)警，達(dá)到預(yù)防火災(zāi)的目的。（5）報(bào)警功能煙霧傳感器及溫度傳感器將采集到的信號(hào)分別在各自模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信號(hào)，然后傳送到MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定數(shù)據(jù)是否超出額定范圍，進(jìn)而確定是否進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。3.3 系統(tǒng)非功能需求（1）性能需求聲音檢測(cè)范圍：30130dB(A)，工作溫度：-2070。（2）成本硬件部分成本低廉，由51單片機(jī)和幾個(gè)外部傳感器組成，大約100多元，如使用正確則不易損壞，無(wú)需經(jīng)常更換使用元件，完全符

27、合物美價(jià)廉。（3）可保障性需求硬件部分模塊各部分獨(dú)立，可拆卸更換，如硬件損壞更換即可立即使用，易恢復(fù)性強(qiáng)。且消耗類(lèi)硬件部分市場(chǎng)上銷(xiāo)售商家多，不會(huì)出現(xiàn)貨品不足無(wú)法更換的現(xiàn)象。3.4 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 硬件環(huán)境：450*2MHZ/40G/1024MB/40G/軟件環(huán)境：WindowsXP以上操作系統(tǒng)/Keil /STC_ISP_V483。 3.5 系統(tǒng)可行性分析3.5.1 技術(shù)可行性本設(shè)計(jì)用51單片機(jī)做處理器，簡(jiǎn)單地說(shuō)，由于單片機(jī)本身就是個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，只要在單片機(jī)的外圍適當(dāng)加一些必要的擴(kuò)展電路及通道結(jié)口，就可以構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，而接入的幾個(gè)傳感器經(jīng)過(guò)測(cè)試都是可行的。3.5.2 經(jīng)濟(jì)可行性近年來(lái)，

28、樓道照明設(shè)施隨著各地經(jīng)濟(jì)和的發(fā)展，其規(guī)模及數(shù)量越來(lái)越大，樓道照明耗電在迅速上升。因此我們應(yīng)以科學(xué)、合理的方式，實(shí)現(xiàn)樓道照明系統(tǒng)節(jié)能。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)最小系統(tǒng)和光敏傳感器、煙霧傳感器和聲音傳感器，成本大約為100元，與其他相似產(chǎn)品相比，不僅成本低而且功能更多，適應(yīng)環(huán)境更廣，使得消費(fèi)群體也隨之增多，創(chuàng)造更多的效益。第4章硬件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則（1）先進(jìn)性樓道節(jié)能燈系統(tǒng)使用的單片機(jī)從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱(chēng)作位處理器，或布爾處理器，它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。它不光能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分

29、完備，使用起來(lái)得心應(yīng)手。（2）安全性本設(shè)備的運(yùn)行方式安全可靠，不但設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)蜂鳴器會(huì)報(bào)警，而且可以預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。系統(tǒng)在正常運(yùn)行和正常使用條件下，能夠承受可能出現(xiàn)的各種各樣意外事件的作用，并且在突發(fā)事件發(fā)生的時(shí)后和發(fā)生后，仍然能夠保持必要的能夠維持設(shè)備整體穩(wěn)定性的能力。（3）實(shí)用性樓道節(jié)能燈系統(tǒng)不但脫離了手動(dòng)化，大幅度的節(jié)約了能源，而且添加了預(yù)防火災(zāi)的功能，更加實(shí)用于廣大人群。4.2 硬件設(shè)計(jì)由51單片機(jī)作為控制核心，硬件電路分為光線(xiàn)檢測(cè)，聲音檢測(cè)，溫度檢測(cè)和蜂鳴器報(bào)警等模塊。LCD界面顯示樓道內(nèi)的溫度。軟件部分應(yīng)用單片機(jī)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的全部控制功能，包括狀態(tài)顯示、信號(hào)處理及報(bào)警等。本

30、硬件設(shè)計(jì)圖如4.1所示。圖4.1硬件設(shè)計(jì)圖4.2.1 聲音傳感器模塊設(shè)計(jì)聲音傳感器原理圖如圖4.2所示。圖4.2 聲音傳感器原理圖麥克風(fēng)是一個(gè)信號(hào)源，R13為麥克風(fēng)的信號(hào)提供一個(gè)DC電位。經(jīng)過(guò)C10耦合，進(jìn)入下一級(jí)，R14和VR3的作用就是調(diào)節(jié)C10后信號(hào)的DC單位的高低，以便Q1導(dǎo)通和與后面比較器比較，經(jīng)過(guò)Q1的放大，R15為放大管提供偏壓，R16R21為比較器的2腳固定一個(gè)電壓，為基準(zhǔn)電位，3腳電位和2腳想比較，3高1腳就輸出高電位，LED不亮。3低1腳就輸出低電位，LED就亮。4.2.2 光敏傳感器模塊設(shè)計(jì)光敏傳感器原理圖如圖4.3所示。圖4.3 光敏傳感器原理圖光敏傳感器模塊工作電壓為

31、+5V，具有數(shù)字量電平信號(hào)和模擬量電平信號(hào)輸出，在使用過(guò)程中，可以根據(jù)需要，選擇數(shù)字量電平信號(hào)或模擬量電平信號(hào)。當(dāng)光敏二極管接收到光信號(hào)后，光敏二極管的電阻減小，電流變大，AC節(jié)點(diǎn)電壓被拉低為低電平信號(hào)；相反，沒(méi)光照射，光敏二極管呈現(xiàn)極高阻值，AC節(jié)點(diǎn)電壓被上拉為高電平信號(hào)。模擬量電平信號(hào)輸出由AC電平?jīng)Q定，由此可以判斷光信號(hào)。雖然模擬量電平信號(hào)能夠迅速判斷火焰信號(hào)，但容易受到環(huán)境的干擾，比如日光等。通常將模擬量電平信號(hào)和指定的閥門(mén)電壓值(由IN信號(hào)決定)進(jìn)行比較后，將結(jié)果OUT信號(hào)輸出。因此，在使用數(shù)字量電平信號(hào)輸出時(shí)，應(yīng)首先調(diào)整閥門(mén)電壓值。光敏傳感器模塊接口說(shuō)明如表4.1所示。表4.1 光

32、敏傳感器模塊接口說(shuō)明接口說(shuō)明VCC工作電壓+5VGND電源地D0數(shù)字量電平信號(hào)輸出A0模擬量電平信號(hào)輸出4.2.3 溫度傳感器模塊設(shè)計(jì)DS18B20溫度傳感器原理圖如圖4.4所示。圖4.4 溫度傳感器原理圖溫度傳感器接口說(shuō)明如表4.2所示。表4.2 溫度傳感器接口說(shuō)明接口說(shuō)明GND接地DQ數(shù)字輸入/輸出VDD可選的+5V電源DS18B20中有兩個(gè)8位的存貯器，這倆個(gè)貯存器是用來(lái)貯存測(cè)到的溫度值，把它們編號(hào)為0號(hào)和1號(hào)，1號(hào)存貯器存是用來(lái)放溫度值的符號(hào)，如果溫度為正那么1號(hào)存貯器8位全是0否則全是1。編號(hào)為0的存貯器是用來(lái)存放溫度值的補(bǔ)碼，把存貯器里面的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)然后除以2就可以得到

33、被測(cè)溫度值。4.2.4 煙霧傳感器模塊設(shè)計(jì)煙霧傳感器原理圖如圖4.5所示：圖4.5 煙霧傳感器原理圖ADC0832與單片機(jī)的接口為4條數(shù)據(jù)線(xiàn)，分別是CS、CLK、D0、D1由于D0端與D1端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將D0和D1并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線(xiàn)上使用并與單片機(jī)P2.2口連接。.ADC0832在沒(méi)有工作的時(shí)候，他的CS輸入端應(yīng)該是高電平，這時(shí)芯片是被禁用的，由單片機(jī)P2.0控制。CLK和D0/D1的電平可以是任意的。要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，在轉(zhuǎn)換完全結(jié)束前必先要把CS使能端放置在低電平而且一直是低電平。轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)芯片就會(huì)開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同一時(shí)間，由處理器向芯片時(shí)鐘

34、輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，接單片機(jī)P2.0接口。D0/D1端則使用D1端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。4.2.5 LCD時(shí)間顯示模塊設(shè)計(jì)LCD1602原理圖如圖4.6所示：圖4.6 LCD1602原理圖液晶顯示模塊因?yàn)樗奈⒐?、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、體積小、等諸多優(yōu)點(diǎn)，在通訊、儀器儀表、電子設(shè)備、家用電器等低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。字符型液晶是一種用5*7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等，最常用的為2行16個(gè)字，LCD1602即是一款應(yīng)用廣泛的2行16個(gè)字的字符型液晶顯示模塊。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第5章軟

35、件設(shè)計(jì)5.1環(huán)境配置5.1.1 Keil的配置（1）軟件介紹KEILuVISION是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件中最優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51架構(gòu)的芯片，甚至ARM，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它的界面和常用的微軟VC+的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。本設(shè)計(jì)使用的是Keil C51 V9.00 即09年發(fā)布的最新版本uVision 4漢化版。（2）創(chuàng)建工程單擊“工程”菜單下“新建uVision工程”并彈出對(duì)話(huà)框如圖5.1所示。圖5.1對(duì)話(huà)框uVision工程填寫(xiě)文件名并保存，在接下來(lái)彈出的窗口中選擇微處理器型號(hào)，由于所列出的芯片型號(hào)中沒(méi)

36、有公司的，故選擇的選擇新建源文件，點(diǎn)擊文件新建(N),此時(shí)的源文件還未進(jìn)行保存，單擊保存按鈕，彈出如下對(duì)話(huà)框，填寫(xiě)文件名并保存。如圖5.2所示。圖5.2源文件圖例在工程目錄添加源文件。在工程窗口中右擊“源組”如5.3圖所示。圖5.3添加源文件到工程本設(shè)計(jì)的工程文件分別包括：main.c、18b20.c、1602.c、beep.c、DHT11.c、delay.c、reg52.h、stdio.h、intrins.h、18b20.h、1602.h、delay.h、beep.h、dht11.h，六個(gè)C文件和八個(gè)H文件。其中main.c文件是主函數(shù)文件，18b20.c是溫度傳感器的函數(shù)文件，1602.c

37、是lcd顯示屏的函數(shù)文件，delay.c是延時(shí)函數(shù)文件，beep.c是蜂鳴器的函數(shù)文件，DHT11.c是濕度傳感器的函數(shù)文件。如圖5.4所示。圖5.4工程文件5.1.2 STC_ISP的配置 一、軟件介紹STC-ISP是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對(duì)STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡(jiǎn)便，現(xiàn)已被廣泛使用。二、軟件功能STC_ISP_V4.80是由STC公司研發(fā)，可以向STC89C51、STC89C52等系列單片機(jī)內(nèi)燒寫(xiě)程序?？梢栽O(shè)置波特率，串口等參數(shù)。同時(shí)還可以作為串口調(diào)試工具，用于串口收發(fā)數(shù)據(jù)的調(diào)試軟件。三、軟件的

38、燒寫(xiě)配置過(guò)程(1)打開(kāi)STC-ISP，如下圖界面，在MCU Type欄目下選中單片機(jī)STC89C52RC。(2)根據(jù)9針數(shù)據(jù)線(xiàn)連接情況選中COM4端口。 (3)先要確認(rèn)硬件連接是否正確，按如圖點(diǎn)擊“打開(kāi)文件”并在對(duì)話(huà)框內(nèi)找到要下載的HEX文件。(4)點(diǎn)擊“Download/下載”。(5)手動(dòng)按下電源開(kāi)關(guān)便即可把可執(zhí)行文件HEX寫(xiě)入到單片機(jī)內(nèi)。 5.2功能模塊設(shè)計(jì)圖功能模塊設(shè)計(jì)圖如圖5.5所示。圖5.5功能模塊設(shè)計(jì)圖5.3功能模塊實(shí)現(xiàn)5.3.1主流程圖圖5.6 主流程圖用戶(hù)使用先要進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行光線(xiàn)的檢測(cè)，如果檢測(cè)到光線(xiàn)，則處于光線(xiàn)充足的狀態(tài)下，那么重新返回光線(xiàn)檢測(cè)部分；如果沒(méi)有檢測(cè)到光線(xiàn)

39、，則說(shuō)明光線(xiàn)不充足，則滿(mǎn)足燈光開(kāi)啟的條件之一，就會(huì)進(jìn)行聲音的檢測(cè)。如果檢測(cè)不到聲音，就表示沒(méi)有人經(jīng)過(guò)，會(huì)重新檢測(cè)；如果檢測(cè)到聲音，兩個(gè)開(kāi)啟照明燈的條件就都符合，燈就會(huì)亮。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)一直進(jìn)行煙霧檢測(cè)。如果檢測(cè)到煙霧沒(méi)有超過(guò)設(shè)定值，重新檢測(cè)；如果超過(guò)設(shè)定值就會(huì)進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。如果檢測(cè)到的溫度沒(méi)有超過(guò)設(shè)定值，重新檢測(cè)；如果超過(guò)設(shè)定值，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警。5.3.2光線(xiàn)檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)光線(xiàn)檢測(cè)流程圖如圖5.7所示。圖5.7 光線(xiàn)檢測(cè)流程圖用戶(hù)對(duì)光線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)，先等待光線(xiàn)，如果有光線(xiàn)進(jìn)入，那么跳回到等待光線(xiàn)傳入，重新檢測(cè)；如果沒(méi)有光線(xiàn)進(jìn)入，那么燈就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮。5.3.3聲音檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)聲音檢測(cè)流程圖如圖5.8所

40、示。圖5.8 聲音檢測(cè)流程圖用戶(hù)對(duì)聲音進(jìn)行檢測(cè)，先等待聲音信號(hào)，如果有聲音信號(hào)進(jìn)入，那么跳回到等待聲音信號(hào)，重新檢測(cè)；如果沒(méi)有聲音信號(hào)進(jìn)入，那么燈就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮。5.3.4煙霧檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)煙霧檢測(cè)流程圖如圖5.9所示。圖5.9 煙霧檢測(cè)流程圖用戶(hù)對(duì)煙霧濃度進(jìn)行檢測(cè)，先等待煙霧信號(hào)，如果沒(méi)有大于額定濃度值的煙霧進(jìn)入，那么跳回到檢測(cè)煙霧信號(hào)，重新檢測(cè)；如果有大于額定濃度值的煙霧進(jìn)入，那么蜂鳴器就會(huì)報(bào)警。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第6章系統(tǒng)測(cè)試6.1 測(cè)試概述智能樓道等系統(tǒng)首先對(duì)聲音、光線(xiàn)、溫度、煙霧等檢測(cè)，確定模塊是否好用，然后測(cè)試溫度和煙霧的范圍，在警報(bào)與非警報(bào)階段輸出不同的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)蜂鳴器

41、報(bào)警。本次測(cè)試主要針對(duì)聲音和光敏傳感器模塊對(duì)于被測(cè)環(huán)境的檢測(cè)效果、溫度和煙霧的報(bào)警情況進(jìn)行測(cè)試，以達(dá)到讓用戶(hù)可以正常使用的目的。6.2 模塊檢測(cè)6.2.1 光線(xiàn)檢測(cè)測(cè)試方案：由于光敏傳感器模塊在檢測(cè)到光線(xiàn)亮度大于額定值時(shí)，會(huì)通過(guò)D0輸出一個(gè)低電平。單片機(jī)的P00口控制LED（D1）的亮暗，如果P00接低電平，D1就會(huì)亮，高電平則不會(huì)亮。將光敏傳感器模塊的VCC、GND接好，輸出口接P00，通過(guò)檢測(cè)LED的亮暗來(lái)測(cè)試此模塊是否好用。測(cè)試用例：在將光敏模塊以方案中敘述的方式連接好以后，用一個(gè)紙盒遮住光敏傳感器，然后LED燈不亮，光敏模塊在無(wú)光的情況下輸出高電平。用一個(gè)手電筒照射光敏傳感器，LED燈

42、亮，光敏模塊在無(wú)光的情況下輸出高電平。通過(guò)上述測(cè)試證明光敏模塊是可以正常運(yùn)行的。表6.1 光敏傳感器測(cè)試表測(cè)試條目預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果說(shuō)明不提供光亮LED燈亮LED燈亮正常提供光亮LED燈不亮LED燈不亮正常6.2.2 聲音檢測(cè)測(cè)試方案：由于聲音傳感器模塊在檢測(cè)到聲音響度大于額定值時(shí)，會(huì)通過(guò)D0輸出一個(gè)低電平。單片機(jī)的P00口控制LED（D1）的亮暗，如果P00接低電平，D1就會(huì)亮，高電平則不會(huì)亮。將聲音傳感器模塊的VCC、GND接好，輸出口接P00，通過(guò)檢測(cè)LED的亮暗來(lái)測(cè)試此模塊是否好用。測(cè)試用例：在將聲音模塊以方案中敘述的方式連接好以后，在聲音傳感器的監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)擊掌，然后LED燈亮，光敏模塊

43、在無(wú)光的情況下輸出低電平。不發(fā)出聲音時(shí)，LED燈不亮，聲音模塊在安靜的情況下輸出高電平。通過(guò)上述測(cè)試證明聲音模塊是可以正常運(yùn)行的。表6.2 聲音傳感器測(cè)試表測(cè)試條目預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果說(shuō)明不提供聲音LED燈不亮LED燈不亮正常提供聲音LED燈亮LED燈亮正常6.2.3 煙霧檢測(cè)測(cè)試方案：由于MQ-2傳感器模塊在檢測(cè)到濃度大于警報(bào)值的甲烷等可燃性氣體時(shí)，會(huì)通過(guò)D0輸出一個(gè)低電平。單片機(jī)的P00口控制LED（D1）的亮暗，如果P00接低電平，D1就會(huì)亮，高電平則不會(huì)亮。將MQ-2傳感器模塊的VCC、GND接好，輸出口接P00，通過(guò)檢測(cè)LED的亮暗來(lái)測(cè)試此模塊是否好用。測(cè)試用例：在將MQ-2模塊以方案中

44、敘述的方式連接好以后，使用一個(gè)非防風(fēng)打火機(jī)，打火后搖動(dòng)以熄滅火焰，將打火機(jī)放置于傳感器模塊附近，過(guò)一會(huì)之后可以看到LED會(huì)變亮。因此可知，MQ-2傳感器模塊能夠正常檢測(cè)，且會(huì)輸出一個(gè)低電平信號(hào)。表6.3煙霧傳感器測(cè)試表測(cè)試條目預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果說(shuō)明提供甲烷L(zhǎng)ED燈亮LED燈亮正常不提供甲烷L(zhǎng)ED燈不亮LED燈不亮正常大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第7章結(jié)論伴隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)正在逐漸的普及到人們?nèi)粘Ｉ钪?。在此背景下，本文圍繞智能樓道燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究工作，提出了一種基于單片機(jī)開(kāi)發(fā)的智能樓道燈系統(tǒng)架構(gòu)，旨在為在樓道中行走人們提供一個(gè)安全可靠、低成本、高實(shí)用的樓道燈。 本文重點(diǎn)為智能樓道燈系統(tǒng)的功能模塊的設(shè)計(jì)，主要完成以下工作：針對(duì)智能樓道燈的應(yīng)用背景和需求分析，分析目前市場(chǎng)主流的智能樓道燈的優(yōu)缺點(diǎn)，從而確定了基于單片機(jī)的智能樓道燈系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案；主要實(shí)現(xiàn)了樓道燈的光線(xiàn)檢測(cè)功能、聲音檢測(cè)功能、煙霧檢測(cè)功能、溫度檢測(cè)功能以及蜂鳴器報(bào)警的功能，并詳細(xì)介紹了各個(gè)功能模