【正文】 在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。還有一個不足之處在臺燈開啟時，產生的光強容易干擾光敏電阻對環(huán)境光強的判別，引起 誤判，現(xiàn)在的處理方法是傳感器部分與控制部分單獨分開放置。由于采用的是熱釋電紅外傳感器，當人體進入其感應范圍時，傳感器就會產生幾 mV 信號，然后通過以 BISS0001 為中心的人體紅外模塊，對信號進行二次放大，并濾波以防止外界的信號產生干擾。 ADC0804 是一個8位、單通道、低價格 A/D 轉換器，主要特點是 :模數轉換時間大約 100us。 而且，我們這款臺燈的所有器件都是很基礎很方便很便宜的。 如圖 。 圖 點亮兩級 當檢測到外界光照強度有點強時，只點亮一級 燈珠 。 我們將燈光點亮個數劃分了五個等級，分別為全不點亮，點亮兩個燈珠（為一級 ） ,點亮四個燈珠（為二級），點亮六個燈珠（為三級）， 八個燈珠全部點亮（為四級）。 還有就 是邏輯錯誤。 首先，分模塊（主要對 A/D 轉換模塊、 數據處理與顯示模塊、 報警模塊）進行調試，這樣便于發(fā)現(xiàn)并糾正程序和電路連接上的錯誤。造成這類錯誤的原因有兩個：一個 是元器件買來時就已經壞了；另一個是由于安裝錯誤，造成器件燒壞。 硬件電路板焊接完成后，進行聯(lián)機仿真調試。這一部分流程圖如圖 。主程序主要實現(xiàn) 數模轉換 、 光強采集 以及報警（代替控制設備電路）等功能 分別在子 程序中實現(xiàn)。壓電式蜂鳴器，約需 10mA 驅動電流，可在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅動電路來驅動。當加在三極管 發(fā)射結的電壓大于 PN結的導通電壓，并且當基極的電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不再怎么變化，此時三極管失去電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當于開關的導通狀態(tài)，即為三極管的導通狀態(tài)。由于調光是直接改變流過 LED電流的大小來實現(xiàn)亮度調節(jié)。不工作時，WR處于高電平，只有給與其一個低脈沖后，才開始轉換。 圖 光強采集電路 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 20 模數 電路 設計 A/D轉換的作用是進行模數轉換，把接收到的模擬信號轉換成數字信號 輸出。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）內就激發(fā)出電子 — 空穴對，參與導電，使電路中電流增強。 光敏電阻的重要特性是它的阻值大小隨著環(huán)境光的改變而改變，當環(huán)境光比較強時，它的阻值減小，相反當環(huán)境光較弱時，它的阻值就會增大，這是跟它本身的制作材料有關的。 在實際應用中 7812 和 7805常常組合在一起使用。 工作原理：電源部分是將 220V 的交流電源通過變壓器轉換為 12V 交流電，經橋式整流后由電解電容 C1 進行濾波，濾波后并聯(lián)一個電容 C2，再接入 7812 穩(wěn)壓器的沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 18 輸入端。 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 17 圖 晶振電路 電源 電路 設計 燈光驅動電路是整個系統(tǒng)中硬件電路的關鍵，他決定著整個系統(tǒng)的工作性能。在石英晶體的兩個管腳加交變電場時，它將會產生 一定頻率的機械變形，而這種機械振動又會產生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應。復位電路 圖如圖 。一般采用的辦法是在 RST端和正電源 VCC之間接一個按鈕。對于 CMOS 型單片機，由于在 RST 端內部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減到 1μF 。 但是，被動式熱釋電傳感器也有缺點，如：信號幅度小，容易受各種熱源、光源干擾；被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；易受射頻輻射的干擾；環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈；被動紅外探測器的主要檢測的運動方向為橫向運動方向，對徑向方向運動的物體檢測能力比較差。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個場效應管進行阻抗變換。近年來，伴隨著集成電路技術的飛速發(fā)展，以及對該傳感器的特性的深入研究，相關的專用集成電路處理技術也迅速增長。熱釋電紅外 傳感器本身采集到的信號是很微弱的，感應的范圍也很小，但是在它正面加上一個菲涅爾透鏡以后，它的信號采集范圍可以增大到 20米左右。針對光敏電阻的諸多缺點，提出了一種利用 16 位高精度數字光強度傳感器 BH1750FVI 進行光強度檢測儀的設計方案，利用 I2C 總線接口數字型光強度傳感器，可以避免 A／ D 轉換系統(tǒng)帶來的誤差，可在 NOKIA5110 液晶顯示器上進行測量數值的顯示。 /INT:中斷請求信號輸出引腳，該引腳低電平有效，當一次 A/D 轉換完成后，將引起 /INT=0，實際應用時，該引腳應與微處理器的外部中斷輸入引腳相連（如 51 單片機的 INT0,INT1 腳），當產生 /INT 信號有效時，還需等待 /RD=0 才能正確讀出 A/D轉換結果，若 ADC0804 單獨使用，則可以將 /INT 引腳懸空。 /WR:啟動 ADC0804 進行 ADC采樣，該信號低電平有效，即 /WR信號由高電平變成低 電平時，觸發(fā)一次 ADC 轉換。 ALE/PROG(30引腳 )：地址鎖存控制信號 (ALE)是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。 P3端口（ ～ ， 10～ 17引腳）： P3是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。 此外， 還可以作為定時器 /計數器 2的外部技術輸入（ ）和定時器 /計數器 2的觸發(fā)輸入（ ）， 在對 Flash ROM編程和程序校驗時， P1接收低 8位地址。在訪問外部程序和數據存儲器時， P0口也可以提供低 8位地址和 8位數據的復用總線。 在系統(tǒng) /應用可編程，無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串行口直接下載用戶程序，數秒即可完成一片?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分器件： CPU、內存、內部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。分模塊不僅在最初的設計中非常方便，也很有利于后期的檢查與調試。 臺燈已經是千家萬戶 的必須生活品，經常由于忘記關燈一起巨大的浪費。若檢測到 有 人在使用臺燈，則用 另一熱釋電紅外 對人體坐姿進行檢測，找到頭肩肘三個部位，設定好距離范圍，若檢測到超出設定范圍，則進行自動報警。首先是對 人體的檢測，若檢測到人體離開一段時間后，臺燈會自動熄滅。近視眼病的防治是一種世界性的重大難題，迄今沒有治愈的有效藥物和方法。 臺燈本來是一個非常簡單的照明工具，就是一個電源加一個燈泡，但是隨著科技的進步，人們開始對臺燈的功能要求也開始日漸提高。據資料報道，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%。同時，智能臺燈 自動 關燈的功能也讓使用者使用起來更方便， 可以防止由粗心大意帶來不不必要的浪費 。隨著電子產品的快速發(fā)展，家用電器也越來越偏向智能化，已經應用于實際中的有智能洗衣機，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共同的特點，都是利用單片機作為中央控制單元。 雖然按鍵式的臺燈還是臺燈市場的主體。 2022 年 1 月將實行國家建設部頒布的“民用建筑節(jié)能管理規(guī)定”， 2022年 7 月 1日開始實施的“公共建筑節(jié)能設計標準” GB50189— 2022 要求全年的總能耗（采暖，通風，空氣調節(jié)和照明）減少 50%。在美國、德國此類技術得到了政府大力扶持和推廣，節(jié)電率高于 30%。 近視正嚴重危害青少年的健 康成長，同時影響我國高素質人才職業(yè)的篩選，縮小特殊職業(yè)人員的選取范圍，更是對實現(xiàn)我國二十一世紀健康目標的嚴重挑戰(zhàn)。單片機有計算機系統(tǒng)內核，嵌入到電子系統(tǒng)中，為電子系統(tǒng)智能化奠定了基礎。 光照強度 通過傳感器采集 ，傳感器 得到 的 數據 再經過放大電路， 進入 A/D通道 ，將采集到的模擬量轉換為數字量。 此系統(tǒng)以單片機為核心控制芯片，通過傳感器采集到的光照強度和人體各項信號， 傳感器的選擇要滿足本課題要求的測量范圍，并將 采集的 信號轉換成電壓信號。 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 5 第 2 章 系統(tǒng)方案分析 本章對控制系統(tǒng)的任務進行分析，對設計方案進行總體的概述，以及各部分電路的器件的選擇。 主要的工作器件有單片機 STC89C52 控制系統(tǒng)，將光照強度模擬信號轉化為數字信號的模數轉換芯片 ADC0804，模擬光照強度的光敏電阻等等。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。工作頻率范圍在 0~40MHz，相當于普通 8051 的 0~80 MHz，實際工作頻率可達 48 MHz。 STC89C52 引腳圖如圖 所示。 P1的輸出緩沖器可驅動（吸收或者輸出電流方式） 4個 TTL輸入。在訪問外部程序存儲器和 16位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行“ MOVX DPTR”指令）時， P2送出高 8位地址。 P3口除做一般 I/O口外，還有其他 一些復用功能。 XTAL1(19引腳 )：振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 VREF/2：參考電壓接入引腳，該引腳可外接電壓也可懸空，若外界電壓，則 ADC的參考電壓為該外界電壓的兩 倍，如不外接，則 Vref與 Vcc共用電源電壓，此時 ADC的參考電壓即為電源電壓 Vcc的值。光敏電阻的光電特性呈非線性，因此不適宜作檢測元件，在自動控制中它常被用作丌關式光電傳感器。經過實驗證明其反應速度非常靈敏，測量精度高，適合于對精度要求較高的場合。它能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉換成電信號輸出。當溫度變化時，晶體結構中的正負電荷重心相對移位，自發(fā)極化發(fā)生變化，晶體表面就會產生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比于極化程度。紅外線通過菲涅耳濾光片增強后聚集到熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后經檢測處理 后就能產生電壓信號。 菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射（反射）沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 在 PIR 上，第二個作用是將探測區(qū)域內分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在 PIR 上產生變化熱釋紅外信號。另外，在復位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)。在復位電路中提供復位信號，等到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，再撤銷復位信號。 XTAL1 接外部晶體的一個引腳， XTAL2 接外晶體的另一端。通常， OSC的輸出時鐘頻率 fOSC 為 ，典型值為 12MHz 或者 。內含過流、過熱和過載保護電路。經過濾波電容 C1 濾波除去紋波電壓后輸出電壓為 v V? ? ? ,即輸入 7812 輸入端的電壓為 。 7805前后并接的 C3 C4和 C2 功能是一樣的，都是為了防止電路自激合并起濾波作用的。 光敏電阻器又叫光感電阻，是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。 光敏電阻器受光照時的電阻值稱為亮電阻，一般為 千歐；沒有光照時的電阻稱為暗電阻，阻值一般為1100兆歐。 A/D 轉換器片內有 D/A轉換和電壓比較器。由白光 LED的正向伏安特性可知，當 LED端電壓超過其導通電壓后，較小的電壓波動都會導致工作電流的劇烈變化，從而影響 LED的正常使用，固 LED宜采用三極管驅動方式。將定時器 T1溢出中斷定為 1/2500 秒（ 400us），每四次脈沖作為一個周期，即頻率為 625hz。但對于某些特殊狀態(tài)，就像臺燈系統(tǒng)一樣，燈光的警示并不明顯，我們進行鳴音報警。這樣，不僅程序可讀性好，而且便于功能擴充。這一部分流程圖如圖 。 圖 報警子電路程序流程圖 頭 是 否在 范 圍內 開始 Y 肩 是 否在范圍 Y N N 報警 肘 是 否在范圍 N Y 返回主程序 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文）