【正文】 .................................. 5 四、方案比較與確定 .............................................. 6 第二章 硬件設(shè)計 ....................................................... 7 第一節(jié) 主機(jī)電路核心器件介紹 ........................................ 7 一、 AT89C51 單片機(jī)性能介紹 ....................................... 7 二、 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) ...................................... 13 第二節(jié) 人體紅外檢測電路 ........................................... 15 一、人體紅外檢測電路總體設(shè)計 ................................... 15 二、釋電紅外傳感器 ............................................. 17 三、菲涅耳透鏡 ................................................. 19 四、熱釋電傳感器信號處理芯片 ................................... 22 第三節(jié) 可見光檢測模塊 ............................................. 27 一、方案一 ..................................................... 27 二、方案二 ..................................................... 30 第四節(jié) 按鍵電路 ................................................... 33 第五節(jié) LED 指示電路 ............................................... 34 第六節(jié) 執(zhí)行模塊 ................................................... 34 一、方案一 ..................................................... 34 二、方案二 ..................................................... 35 三、方案比較與確定 ............................................. 35 第七節(jié) 電源電路 ................................................... 36 第三章 軟件 設(shè)計 ...................................................... 37 第一節(jié) 流程圖 ..................................................... 38 第二節(jié) 主程序 ..................................................... 39 第四章 硬件抗干擾設(shè)計 ................................................ 42 第一節(jié) 單片機(jī)干擾的來源和后果 ..................................... 42 第二節(jié) 單片機(jī)系統(tǒng)硬件抗干擾常用方法 ............................... 42 第三節(jié) 本設(shè)計采用的抗干擾措施 ..................................... 45 總 結(jié) ................................................................ 46 附 錄 ................................................................ 47 照明基礎(chǔ)知識 ....................................................... 47 主電路原理圖 ....................................................... 49 iv 系統(tǒng)程序 ........................................................... 50 中英文資料 ......................................................... 52 參考文獻(xiàn) ........................................................... 60 謝 辭 ............................................................. 61 v 1 第一章 照明系統(tǒng)總體設(shè)計 作為一名即將畢業(yè)的學(xué)生。這不僅可以節(jié)約能源，而且會產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 該系統(tǒng)應(yīng)用了兩種傳感器，人體紅外傳感器和自然光線傳感器，對現(xiàn)場的自然照明情況和人員情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時自動檢測與控制的功能，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。第二，“節(jié)能環(huán)?！?。晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必 須的時鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 流程經(jīng)過初始化以后，先判斷有無按鍵按下，如果有則執(zhí)行相應(yīng)按鍵處理程序。 二、方案二 圖 13 流程圖二 如果設(shè)計的照明控制系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)照度，那么照明效果和節(jié)能效果將會更好。方案三的可見光檢測電路精度要高于前兩種方案，因為它的調(diào)光需要一個精確的反饋值來設(shè)定調(diào)光電路的工作。 四、方案比較與確定 對于方案一 流程經(jīng)過初始化以后，先判斷有無按鍵按下，如果有則執(zhí)行相應(yīng)按鍵處理程序。 盡管方案一是最簡單，最基本的方案，卻也體現(xiàn)了智能照明的基本思路。 圖 21 AT89C51 外形圖 AT89C51 主要性能參數(shù)： 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 24MHz 128179。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8位地址。對 P3 口寫入 “ 1” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。但要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 PD 是掉電模式，當(dāng) PD=1 時，激活掉電工作模式，單片機(jī)模式，即 PD 和 IOL 同時為 1，則先激活掉電模式。 12 為了避免可能對端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息，如 表 23 所示。 編程接口：采用控制信號的正確組合可對 Flash 閃速存儲陣裂中的每一代 碼字節(jié)進(jìn)行寫入和存儲器的整片擦除，寫操作周期是自身定時的，初始化后它將自動定時到操作完成。 14 圖 24 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) （一） 時鐘電路 AT89C51 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。 在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能 靠近單片機(jī)芯片安 裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。通過檢測是否有人體 紅外信號來實(shí)現(xiàn)這一功能。 熱釋電紅外傳感器（ PIR） RE200B 對人體信號進(jìn)行檢測，紅外傳感信號專用處理芯片 BISS0001 對所采集信號進(jìn)行初步處理。 紅外信號采集模塊采用紅外傳感器 PIR，采用菲涅爾透鏡原理，專門用來與熱釋電紅外傳感器配套使用。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。圖 28 是該傳感器的典型應(yīng)用電路圖。 抗干擾性能： 防小動物干擾。 熱釋電紅外 傳感器遠(yuǎn)離空調(diào) ,冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 由于熱釋電傳感器輸出的信號變化緩慢、幅值小 (小于 1mV)，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 。鏡片（ 厚）表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。由于鏡片受到紅外探頭視場角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。 白色主要用于適配外殼顏色。前面已經(jīng)闡述區(qū)段數(shù)量越多被感應(yīng)人體移動幅度就越小，因此，選用區(qū)段多且密的鏡片就能增強(qiáng)探測動作靈敏度，人體只要在感應(yīng)的有效范圍內(nèi)稍微移動就有效。因為人臉部、膝部、手臂紅外輻射較強(qiáng)，正好對著 22 上邊的透鏡；下邊較少，一是因為人體下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動物紅外輻射干擾。 四、熱釋電傳感器信號處理芯片 （一） BISS0001 概述 本設(shè)計采用 BISS0001 來完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。 通常接 VDD，當(dāng)接“ 0”時可使定時器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。可廣泛應(yīng)用于多種傳感器和延時控制器。當(dāng) A 端接“ 0”電平時，在 Tx 時間內(nèi)任何 V2 的變化都被忽略，直到 Tx時間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。 由于 PIR 信號變化緩慢、 幅值小 ,針對該特點(diǎn) ,專用信號處理器一般分為 3 步處理濾波放大、窗口比較、噪聲抑制及數(shù)字信號處理。延時周期的大小可通過 R1 和C1 調(diào)節(jié)。 該方案的感光器件為光敏電阻 RL， R1 為精密電阻。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。 （ 8）額定功率。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 — 空穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。 光敏二極管在反向工作電壓下工作： 無光照： 反向電阻很大，通過管子的電流較小，約為 微安 。利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。 LM339 是集成了四個比較器的芯片，盡管本次設(shè)計中只是用了其中的一個比較器， 32 由于該芯片的價錢不高，而且留出多余的單元可以供今后系統(tǒng)功能擴(kuò)展與增強(qiáng)使用，這也是硬件設(shè)計的基本原則。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。 圖 221(b)為其傳輸特 性。 圖 224 方案一電路圖 方案一使用了一個三極管 Q1 來控制繼電器電路，繼電器 RL1 線圈一端接 +12V直流電源另一端與三極管集電極相連。 可以在不 同電位和不同阻抗之間傳輸電信號，且對信號具有放大和整形等功能，使得實(shí)際電路設(shè)計大為簡化。其主要經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。內(nèi)含過流、過熱和過載保護(hù)電路。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓 。 體積小，器件多采用雙列直插封裝，具有單通道、雙通道以及多達(dá)八通道等多種結(jié)構(gòu)，使用十分方便。二極管 D5 起續(xù)流作用。 這三個按鍵是分別接在單片機(jī)的 、 、 三個端口上，由于 P0 口內(nèi)沒有上拉電阻，故外接三個上拉電阻。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“ +”表示，另一個稱為反相輸入端，用“ ”表示。改進(jìn)后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器。 光敏二極管的主要參數(shù)： （ 1）最大工作電壓 Vrmax： 光照條件下，反向電流不超過 微安所能承受的最高反向工作電壓。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也 加交流電壓。 光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。 （ 3）靈敏度。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可 見光（ ～ ）μ m 的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。 圖 217 方案一電路圖 該方案的感光器件為光敏電阻 RL， R1 為精密電阻。若保持為“ 0”狀態(tài)，則在周期 Tx 結(jié)束后 VO 恢復(fù)為無效狀態(tài) , 并且在封鎖時間 Ti 時間內(nèi)，任何 VS的變化都不能觸發(fā) VO為有效狀態(tài)。 27 它采用 CMOS 工藝、數(shù)?；旌?，具有獨(dú)立的高輸人阻抗運(yùn)算放大器，內(nèi)部的雙向