【正文】 菲涅爾透鏡的優(yōu)點 .................................................................................. 18 小結(jié) .......................................................................................................... 18 光敏電阻 ............................................................................................................ 19 概述 .......................................................................................................... 19 光敏電阻工作原理 .................................................................................. 19 光敏電阻的分類 ...................................................................................... 20 光敏電阻的主要參數(shù) .............................................................................. 20 光敏電阻的制作材料 .............................................................................. 20 本章小結(jié) ............................................................................................................ 20 4 硬件電路設(shè)計及原理 ................................................................................................. 21 人體熱釋電電路 ................................................................................................ 21 的管腳結(jié)構(gòu)和工作原理 .......................................................... 22 由 BISS0001 構(gòu)成的人體紅外感應(yīng)模塊 ................................................ 23 人體紅外模塊與單片機的電路 .............................................................. 25 燈光驅(qū)動電路 .................................................................................................... 25 光線檢測與單片機 電路 .................................................................................... 26 報警電路 ............................................................................................................ 27 時間顯示電路 .................................................................................................... 28 電源電路 ............................................................................................................ 28 繼電器電路 ........................................................................................................ 28 本章小結(jié) ............................................................................................................ 29 5 軟件程序設(shè)計 .............................................................................................................. 30 總體程序框圖 .................................................................................................... 30 單片機程序 ........................................................................................................ 30 結(jié) 論 ......................................................................................................................... 36 參考文獻 ......................................................................................................................... 37 致 謝 ......................................................................................................................... 38 天津職業(yè)技術(shù)師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 1 1 引言 研究背景 社會在不斷進步，人 類在不斷追求 ， 市場在不斷變化，高科技應(yīng)用含量決定著產(chǎn)品發(fā)展的新趨勢和前景，智能化技術(shù)在 電子產(chǎn)品領(lǐng)域 的應(yīng)用意義深遠。與其他的智能化家用電器一樣，智能化臺燈有許多普通按鍵臺燈所無法比及的優(yōu)勢，智能化臺燈一方 面可以更節(jié)省電能，有利于環(huán)保，另一方面可以糾正使用者的坐姿，預(yù)防脊椎變形和眼睛近視。有乳白、橘黃、草綠、玫瑰紅、湖綠等顏色，消費者可按房間裝飾風格及家具風格來選購不同款式、質(zhì)料的臺燈，使臺燈與室內(nèi)布置形成一個完善的藝術(shù)整體。照明節(jié)能意義重大，我國照明耗電大體占全國總發(fā)電量 10%～ 12%， 2020 年我國總發(fā)電量為18500 億度，按 12%計，照明耗電達 2220 億度。今后尚需政府的行政支持。不要小看這個 。何偉委員告訴記者，目前我國共有四億多近視眼患者，以 13 億人口計，約每 3 個人中就有 1 個是近視眼，特別是青少年近視的發(fā)病率居世界第二，人數(shù)居世界第一，且漸趨低齡化，中小學生近視檢出率為％ (城市 ％、農(nóng)村 ％ )，高中以上學生更是高達 70％。目前市場上出售的調(diào)光臺燈多為手動式，即根據(jù)使用者 的需要，用手轉(zhuǎn)動調(diào)光旋鈕，改變臺燈的亮度，雖然有節(jié)約用電的作用，但無防近視功能。其后，在 MCS48 成功的刺激下，許多半導(dǎo)體芯片在生產(chǎn)廠商競相研制和發(fā)展自己的單片機系列。 縱觀單片機 近 30 年的發(fā)展歷程，單片機今后將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價格、外圍電路簡單化以及片內(nèi)存儲器容量增加的方向發(fā)展。又單片微型計算機以其體積小、性價比高、功能強、可靠性高等獨有特點，在各天津職業(yè)技術(shù)師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 5 個領(lǐng)域（如工業(yè)控制、家電產(chǎn)品、汽車電子、通信、智能儀器儀表）得到廣泛應(yīng)用。因此，在臺燈下 用燈 時間一長，再加上不注意用眼衛(wèi)生，極其容易發(fā)生近視。 相信隨著科技的發(fā)展，未來的照明光源將以環(huán)保節(jié)能的半導(dǎo)體發(fā)光器件為主，更易控制和實現(xiàn)多功能化和智能化。 第三章對傳感器的概念及其特性進行簡單的介紹，對本文設(shè)計用到的熱釋電紅外傳感器和光敏電阻的工作原理及其特性進行詳細的說明。 AVR 單片機有自動上電復(fù)位電路、獨立的看門狗電路、低電壓檢測電路 BOD，多個復(fù)位源 (自動上電或下電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、 BOD 復(fù)位 )，可設(shè)置的啟動后延時運行程序，增強了嵌入式系統(tǒng)的可靠性。由于本設(shè)計采用的是有線通信，有較好的可靠性，而 AVR 單片機本身有著強大的串行通信能力，只要對 Atmage16 內(nèi)部進行設(shè)置就可實現(xiàn)簡單通信。 UCSRC：控制狀態(tài)寄存器 C，用于設(shè)定奇偶校驗位，停止位，同步、異步等串口每幀發(fā)送的格式。電壓或電流源是以一種通 (ON)或斷 (OFF)的重復(fù) 脈沖 序列被加到模擬負載上去的。 快速 PWM 模式 (WGM21:0 =3)可用來產(chǎn)生高頻的 PWM 波形。快速 PWM 模式時序圖如下圖。要想在引腳上得到輸出信 號還必須將 OC2 的數(shù)據(jù)方向設(shè)置為輸出。 圖 23 快速 PWM 模式時序圖 天津職業(yè)技術(shù)師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 12 3 傳感器的選擇及功能介紹 傳感器 傳感器是能 感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，它的性能直接影響到整個檢測電路，對檢測系統(tǒng)起著重要的作用。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。 傳感器的靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。 它是輸出一輸入特性曲線的斜率。 傳感器的分辨力 分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。 S的百分比表示。下面開始詳細介紹熱釋電紅外傳感器的工作原理以及工作特性。熱 釋電效應(yīng)是指當一些晶體受熱時，在晶體兩端產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷，由天津職業(yè)技術(shù)師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 16 于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象。 人體都有恒定的體溫，一般在 37176。 （ 3） 抗燈光干擾：探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3 米外 H4 鹵素燈透過玻璃天津職業(yè)技術(shù)師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 17 照射，不產(chǎn)生報警。下面介紹一下菲涅爾透鏡的組成結(jié)構(gòu)及工作原理。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。 小結(jié) 通過前面對菲涅爾透鏡組成材料和在工作過程中起的作用可以知道，菲涅爾透鏡是利用透鏡的特殊光學原理，對人體發(fā)出紅外線信號進行聚集，類似于凸透鏡的聚焦原理。要了解光敏電阻是如何工作的，先要對它的組成材料和內(nèi)部構(gòu)造有一定的了解，下面介紹光敏電阻的一些特性。入射光消失后，天津職業(yè)技術(shù)師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 20 由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 —空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電 阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。最后闡述主要用于檢測環(huán)境光的光敏電阻的工作原理及在電路中的作用 。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明 和報警系統(tǒng)。 BISS0001是一款高性能的被動式熱釋電紅外線傳感信號處理器 . 它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。其次對本文設(shè)計需要用到的熱釋電紅外傳感器工作原理極其工作特性等方面進行詳細的介紹。沒有極性，純粹是個電阻期間，使用時可加直流也可以加交流。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子 —空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。所以光敏電阻對環(huán)境光的檢測在電路中也很重要。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到 10 微米左右（人體紅外線輻射的峰值）。 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）在 PIR 上， 第二個作用是將探測區(qū)域內(nèi)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(chǎn)生變化熱釋紅外信號。 菲涅爾透鏡 菲涅爾透鏡在本次設(shè)計中的作用是輔助熱釋電紅外傳感器采集人體發(fā)出的紅外線，它可以把較遠距離的人體發(fā)出的微弱的紅