【正文】 計(jì)一個(gè)智能照明系統(tǒng)節(jié)能控制電路，利用照度檢測和紅外探測相結(jié)合的主動與被動的探測方式，基于單片機(jī)開發(fā)教室照明節(jié)能自動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教室無人或 者光照充足時(shí)自動關(guān)燈、有人到來且光照不足時(shí)自動開燈的功能，達(dá)到節(jié)能的目的，還要延續(xù)手動開關(guān)的功能。這個(gè)設(shè)計(jì)不僅僅適用于教室，還適用于其它需要智能照明的場所。 照度檢測可以利用光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度變化而變化的特性來實(shí)現(xiàn)，而紅外探測則需要用到紅外探測器 RE200B 和對 RE200B 輸出信號進(jìn)行處理的傳感信號處理集成電路 BISS0001 及相關(guān)外圍器件。檢測信號通過單片機(jī)預(yù)先編好的程序處理后，單片機(jī)會在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的引腳輸出一個(gè)或多個(gè)信號到繼電器上來控制照明，以達(dá)到智能照明的目的。 由于 RE200B 紅外探測器只能探測移動的人體，當(dāng)人體坐在教室不動時(shí)，探測器就不能探測到是否有人了，因此也就失去了效用。為了解決這個(gè)問題，可以讓 RE200B紅外探測器相對人體移動，這樣即使人體不動也能檢測出來是否有人。可讓紅外探測器安裝在一個(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)軸上，讓紅外探測器不停地左右轉(zhuǎn)動對周圍進(jìn)行掃描，這樣就可以即時(shí)檢測出是否有人。 為了控制成本，本論文并沒有也沒有必要完全按照上述描述設(shè)計(jì)，只是進(jìn)行了模擬。用發(fā)光二極管代替了繼電器，發(fā)光二極管發(fā)亮表示繼電器接通即控制的燈亮。還有并沒有把紅外探測器安裝在一個(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)軸上。本論文 只是按照論文要求進(jìn)行了仿真，完全能夠?qū)崿F(xiàn)要求的功能，即實(shí)現(xiàn)教室無人或者光照充足時(shí)自動關(guān)燈、有人到來且光照不足時(shí)自動開燈的功能。 基于單片機(jī)的學(xué)校照明系統(tǒng)節(jié)能控制電路的設(shè)計(jì) 2 節(jié)能控制電路硬件設(shè)計(jì) 節(jié)能控制電路工作原理 如圖 1，該電路以一片 AT89C51 為核心，包括照度檢測電路、紅外檢測電路、手動開關(guān)、晶體振蕩電路、繼電器、電源電路、復(fù)位電路。 其中照度檢測電路用來檢測環(huán)境照度，當(dāng)亮度不足時(shí)輸出一個(gè)高電平信號，當(dāng)亮度充足時(shí)輸出一個(gè)低電平信號，并將信號傳給 AT89C51；紅外檢測電路用來檢測是否有人，當(dāng)有人時(shí)輸出一個(gè) 低電平信號，當(dāng)無人時(shí)輸出一個(gè)高電平信號，并將信號傳給AT89C51；手動開關(guān)用來手動控制照明電路的開和關(guān)，而忽略照度和紅外線檢測，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)輸出一個(gè)低電平信號，并將信號傳給 AT89C51。 電源電路、復(fù)位電路和晶體振蕩電路都是 AT89C51 正常工作的必要設(shè)備。單片機(jī)接收以上信號后，會根據(jù)程序設(shè)置判定是否開燈或關(guān)燈。這樣就可以實(shí)現(xiàn)有人且光照不足時(shí)自動開燈、無人或光照充足時(shí)自動關(guān)燈，也可以手動開關(guān)電源，達(dá)到節(jié)能的目的。 圖 1 節(jié)能控制電路工作原理框圖 AT89C51 簡介及其各引腳功能 AT89C51 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理基于單片機(jī)的學(xué)校照明系統(tǒng)節(jié)能控制電路的設(shè)計(jì) 器，即單片機(jī)。 AT89C51 單片機(jī)繼承了 MCS51 系列單片機(jī)的原有功能，與 MCS51系列單片機(jī)在原有功能、引腳以及指令系統(tǒng)方面完全兼容。 其各引腳功能如下： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 當(dāng) P0 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)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。在 FIASH 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 外部必須接上拉電阻。 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 口作為低八位地址接收。 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)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(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)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 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： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。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 端以不變的頻率基于單片機(jī)的學(xué)校照明系統(tǒng)節(jié)能控制電路的設(shè)計(jì) 周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對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)， 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：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部 鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 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。 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)動器件， XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的 高低電平要求的寬度。 照度檢測電路 圖 2 照度檢測電路原理圖 如圖 2，該照度檢測電路由一個(gè)光敏電阻、一個(gè) NPN 三極管和三個(gè)限流限壓電阻組成，當(dāng)光線暗時(shí)， R2 阻值較大， Q1 基極電壓很小， Q1 不導(dǎo)通，輸出給 端為高電平；當(dāng)光線亮?xí)r， R2 阻值很小， Q1 基極電壓達(dá)到 時(shí)， Q1 導(dǎo)通，輸出給 端為低電平。經(jīng)過仿真，當(dāng)光敏電阻降到 時(shí)，三極管就會導(dǎo)通；當(dāng)光敏電阻高基于單片機(jī)的學(xué)校照明系統(tǒng)節(jié)能控制電路的設(shè)計(jì) 于 時(shí)，三極管就會截止。把高低電平信號送給 AT89C51 處理， AT89C51 根據(jù)高低電平信號及其他相關(guān)信號判斷是進(jìn)行開關(guān)燈處理。 紅外檢測電路 圖 3 紅外檢測電路原理圖 如圖 3，該紅外檢測電路由紅外探測器 RE200B、傳感信號處理集成電路 BISS0001及一些外圍電路組成 。 RE200B 的 D 端接電源正極， S 端為信號輸出端， G 接電源負(fù)極。當(dāng)人體先后經(jīng)過兩個(gè)探測元時(shí)，產(chǎn)生差值， S 端輸出一個(gè)信號， S 端輸出信號經(jīng)過集成電路芯片BISS0001 及外圍電路處理后從 VO 端輸出一個(gè)高電平使三極管 Q2 導(dǎo)通， Q2 導(dǎo)通后，電路輸出一個(gè)低電平信號給單片機(jī)的 端 ；若無人則 RE2