【正文】 出 在對 DS1302 進行各種操作之前，必須先對其初始化，即需要把復(fù)位輸入 RST端置為高電平，如果 RST 輸入為低電平，那么所有的數(shù)據(jù)傳送終止，且 I/O 引腳變?yōu)楦咦杩範顟B(tài)。 實際使用中，人體存在傳感器前 面必須安裝菲尼爾透鏡。 ：探測器安裝在推薦的使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上的小動物，一般不產(chǎn)生信號。173。173。173。173。173。173。173。on relay 1 mov port36,c 。173。173。173。173。173。173。173。所以，必須合理布置自然光采集電路模塊的位置，才可以 更好的反映實際情況。 人體存在傳感器的優(yōu)缺點 人體存在傳感器具有本身不發(fā)出任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價格低廉的優(yōu)點。若時鐘芯片處于啟動狀態(tài)，則需要對其進行初始化并啟動實時時鐘 。而命令處理子程序完成各種命令所規(guī)定的具體操作，它按各種命令再分為不同的子程序模塊，它的編程方法與功能要求及系統(tǒng)應(yīng)用密切相關(guān)。 圖 311 按鍵控制電路 本章小節(jié) 針對本研究設(shè)計的任務(wù)要求， 本章首先對主控芯片單片機進行了比較選取，最終選取了在大學(xué)期間學(xué)習 的較為熟悉且功能強大的 AT89S51 單片機，然后分別對外圍電路各大模塊（按鍵控制、時鐘控制、環(huán)境光采集、人體存在傳感器等等）進行了具體的研究分析，闡述了它們的工作原理，完成了教室燈光控制系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計。本系統(tǒng)采用超時報警電路方便了管理 人員對教室的管理，能夠更好地、及時地管理教室。繼電器的輸出端并聯(lián) 100Ω 的電阻和 6800pF 電容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花。當 Vcc1 大于Vcc2+，由 Vcc1 給 DS1302 供電，系統(tǒng)正常運行；在主電源關(guān)閉的情況下，Vcc1 小于 Vcc2，由 Vcc2 給 DS1302 供電，保持時鐘的連續(xù)運行?？紤]到本系統(tǒng)停電時需為時鐘電路提供電源、且不占用太多單片機資源，本系統(tǒng)采用美國 DALLAS 公司推出的具有 充電能力的低功耗 1 8 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器的實時時鐘芯片 DS1302。 三、人體存在信號采集電路 人體傳感器 HP208 基于 紅外線的智能產(chǎn)品，它的主要特性如下： （ 1）感應(yīng)為全自動方式，人進入感應(yīng)范圍時輸出高電平（高 ），人離開四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 13 感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平（低 ），其高低電平利于采集； （ 2）采用可重復(fù)觸發(fā)方式。紅外感應(yīng)源采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度 發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生有人體存在的信號 [12]。 圖 35 環(huán)境光采集電路圖 二、人體存在傳感器的工作原理 自然界中存在的各種物體，如人體、 木材、石頭、火焰、冰等都會發(fā)出不同波長的紅外線，利用紅外線傳感器可對其進行檢測。再無光照時三極管的穿透電流很小，為暗電流。該芯片還帶有一個 的看門狗定時器可用來監(jiān)控單片機的工作。 圖 33 X5045的引腳圖 看門狗定時器的預(yù)置時間是通過 X5045 的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。系統(tǒng)接通 220V交流電源后，將 220V 交流電變壓到 9V，經(jīng)過二極管全波整流、電解電容 C1， C2濾波，再經(jīng)正輸出穩(wěn)壓器 LM7805，為了緩沖負載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了電容 C3， C4，最后得到 +5V 的直流電壓，用于給控制系統(tǒng)中單片機系統(tǒng)及其它外圍電路的 Vcc 端供電。 綜合上面的幾點區(qū)別比較，了解到 AT89S51是一種低功耗 ， 8位 CMOS 工藝處理器，具有 8K 在線可編程 Flash 存儲器的單片機。 環(huán)境光采集電 路 AT89S51 單 片 機 最 小 系 統(tǒng) 人體存在傳感器 按鍵電路 超時報警模塊 時鐘模塊 看門狗模塊 EEPROM 存儲器模塊 繼電器驅(qū)動模塊 被控燈具 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 7 系統(tǒng)控制的主要硬件電路 系統(tǒng)主控電路 本課題是基于單片機的系統(tǒng)設(shè)計，所以針對單片機做了 AT89S51與 AT89C51的比較與選擇如下： ：二者的寫入程序的方式不同， AT89C51只支持并行寫入，同時需要 VPP 燒寫高壓。本章對信息的采集進行了簡單的分析，信息來源主要有教室里自然光的強度和人的存在與否，并且采集信息的電路及其他各電路需要抗干擾能力強，防止誤動作；安裝、操作簡單，維護方便；總體成 本低這些特點。 系統(tǒng)控制方案分析 該控制器以自然光強度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動與手動控制相兼容。 基于單片機的教室燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計 4 第 2 章 教室燈光控制器簡介與方案分析 大學(xué)教室照明控制現(xiàn)狀 分析大學(xué)教室的用途，白天以上課為主，照明光源以自然光為主，人工照明為輔，用以補償在陰天或有遮擋時教室里照度不足的區(qū)域；中午及晚上以學(xué)生自習為主，少數(shù)教室也用來上課，不管是上課或是自習，為了保護視力和提高學(xué)習效率，學(xué)生們均需要有良好的 照明環(huán)境，但這些對照明環(huán)境的要求也造成一個直接后果，出現(xiàn)資源的浪費問題。當有輸入時，輸入單元將其轉(zhuǎn)變?yōu)镃Bus信號在 CBus系統(tǒng)總線上廣播，所有的輸出單元接收并做出判斷，控制相應(yīng)回路輸出。每個調(diào)光器可以預(yù)置 96個場景。 基于單片機的教室燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計 2 (2)減低電能消耗，有良好的節(jié)電效果，充分利用自然光作為光源，以人工光為補充，并結(jié)合室內(nèi)的人員情況，只有在必需時才開啟照明燈具，節(jié)能效果十分顯著，一般可以達到 30％ 左右 [7]?，F(xiàn)代建筑對照明的要求很高，除了應(yīng)該滿足為建筑內(nèi)人們在工作、學(xué)習、生活時對視覺環(huán)境的要求以外，還應(yīng)該利用照明設(shè)備的不同類型及光線的變換為人們提供 一個舒適、有美感的辦公、學(xué)習和生活環(huán)境，此外，還應(yīng)該提高能源的利用率，實現(xiàn)節(jié)能的目的 [2]。該系統(tǒng)以 AT89S51 單片機作為控制模塊的核心部 件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強度；根據(jù)教室合理開燈的條件，通過對人體存在信號和環(huán)境光信號的識別與判斷，完成對教室燈光的智能控制，避免了教室用電的大量浪費。而在眾多的能源問題中，電能的短缺是束縛經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的重要能源問題之一。而智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)某一區(qū)域的功能、每天不同的時間、室外光亮度或該區(qū)域的用途來自動控制照明。采用 DyNet網(wǎng)絡(luò)連接， DyNet是一個分布式智能化網(wǎng)絡(luò)，使用 RS485通訊協(xié)議 [8]。 也可用于消防等系統(tǒng)中的聯(lián)動控制，系統(tǒng)所有的單元器件 (除電源外 )均內(nèi)置微處理器和存儲單元，由一對信號線 (雙絞線 )連接成網(wǎng)絡(luò)。各類大、中專院校不斷擴招，教室也不斷擴建，教室的用電負荷就不斷加大，教室用電管理不善，造成 學(xué)校電能浪費，這種的浪費與當今的節(jié)約能源理念相違背。 教室燈光控制器簡介 教室燈光控制器可實現(xiàn)有效的教室燈光智能控制。硬件部分是前提，是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運行的平臺。 硬件時鐘模塊采用具有充電能力的低功耗，具有臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器的實時時鐘芯片 DS1302。 ： AT89S51為全新的加密算法，這使得對于 AT89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 (4) 31（ EA） 腳與 20（ GND） 腳間電壓為 5V 。由于此 次系統(tǒng)設(shè)計同時需要看門狗和 EEPROM，所以本設(shè)計中使用芯片 X5045。 X5045 硬件部分連接如圖 34。本系統(tǒng)采用邏輯電平輸出的 HP208 型號的人體傳感器。當教室內(nèi)自然光光照強度高于一定程度時 (即設(shè)定參數(shù)），則光敏三極管 D6 呈現(xiàn)低阻狀態(tài)即小于 1 KΩ，三極管 Q8 的基極電壓將增大，使三極管 Q8 飽和導(dǎo)通，就會使三極管 Q8 集電極輸出低電平，不參與工作。其原因為： ?被測對象自身發(fā)射紅外線，可 不必另設(shè)光源； ?大氣對 、 351Lm、 8141Lm 三個被稱為“大氣窗口”的特定光通量的紅外線吸收較少，非常容易被檢測； ?中、遠紅外線不受可見光影響，可不分晝夜進行檢測。 5)菲尼爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控現(xiàn)場，視場越多，控制越嚴密。 圖 36 人體傳感器電路圖 系統(tǒng)時鐘電路 根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時間的控制，因此本研究還加入硬件時鐘電路以保證系統(tǒng)的智能化運行。 圖 37 DS1302 的引腳圖 DS1302 與單片機接口電路連接 原理圖如圖 38，其中 Vcc2 外接 可充電的鋰電池，為 DS1302 的備用電源。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 15 圖 38 DS1302 與單片機接口電路連接圖 繼電器驅(qū)動電路 繼電器驅(qū)動接口電路如圖 39 所示，這里繼電器由相應(yīng)的 PNP 型號的 9012 三極管來驅(qū)動。 本系統(tǒng)采用超時報警的電路如圖 310 所示，單片機的 端口外加一個 10K的上拉電阻，在經(jīng)過限流電阻 100Ω 與三極管 C945 的基極相連。單片機檢測 4 個端口電平的變化，從而確定是哪個鍵被按下。監(jiān)控主程序的基本任務(wù)是調(diào)用子程序，一個主程序可以調(diào)用多個子程序，對于 51 系列單片機，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個無限循環(huán)的過程，即是一個反復(fù)調(diào)用子程序的過程。 系統(tǒng)自檢初始化 系統(tǒng)自檢初始化是保證整個控制系統(tǒng)能夠正常運行的重 要條件，系統(tǒng)加電復(fù)位后，直接進入自檢初始化程序，完成系統(tǒng)的自檢及初始化。本系統(tǒng)中設(shè)定的定時中斷主要用來構(gòu)造多任務(wù)操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，無需對斷點實施現(xiàn)場保護，可直接進行多任務(wù)時間的劃分工作，使相應(yīng)的操作任務(wù)進入就緒狀態(tài)，即該中斷可以啟動有關(guān)的任務(wù)操作。 數(shù)據(jù)采集軟件的實現(xiàn) 本系統(tǒng)的控制對象為大學(xué)教室，教室中一般只有一邊有窗戶，室內(nèi)不同區(qū)域由于距離窗戶的遠近不同會影響其接收的光照多少。173。173。173。173。173。173。173。 Function: BodySensor and light to light port356 DoSensLight: Mov c,port33 。173。173。173。173。173。173。173。173。 、家具、大型盆景或其它隔離物。在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭的誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿串行輸入，在開始的 8 個時鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，若跟隨的是寫命令字節(jié)，則在下 8 個 SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，若跟隨的是讀命令字節(jié)，則在下 8 個 SCLK 周期的下降沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)。173。173。173。173。173。173。173。173。DS1302 delay 1 second Mov R6, DS1302Sec+l。173。173。173。173。173。173。173。初始 化 DS1302 的充電狀態(tài)及其初始時間的設(shè)置。173。173。173。173。173。173。173。173。173。173。173。173。173。173。最后，在亮燈時， 若檢測教室已經(jīng)無人，則蜂鳴報警 10 秒后熄燈具。單片機系統(tǒng)的調(diào)試應(yīng)包括硬件及軟件兩部分，主要是通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)硬件及軟件中存在的問題，查看其運行結(jié)果是否符合設(shè)計要求。整個單片機系統(tǒng)進行在線調(diào)試時，需借助仿真開發(fā)工具來對用戶軟件及硬件電路進行診斷、調(diào)試。 2．人體存在傳感器有人存在時輸出高電平的電壓偏低。系統(tǒng)控制單元的硬件電路中多采用集成電路 (DS1302， X5045 等 )，簡化了電路設(shè)計，同時節(jié)省了單片機 I/O 口資源，為系統(tǒng)進一步擴展留下了空間。 Building an Environment,2020(40)： 747754． [5] 鄧琦．智能照明控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用 [J]．湖南水利水電， 2020(3)： 8586． [6] 沈瑞珠．智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用 [J]．低壓電器， 2020(5)： 2022． [7] 楊光．智能照明控制系統(tǒng)及其應(yīng)用 [J]．福建建設(shè)科技， 2020(2)： 4950． [8] 龔南笛． Dynalite智能照明控制系統(tǒng)在廣州國際會展中心的應(yīng)用 [J]．智能建筑電氣 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 33 技術(shù)， 2020， 3(1)： 7479． [9] 任培亮，魯鴻雁．機場出港大廳的 EIB燈光智能控制系統(tǒng)介紹 [J]．智能建筑與城市信 息， 2020(11)： 4344． [10] 馮義飛．教室照明智能控制的設(shè)計與開發(fā) [D]．合肥：合肥工業(yè)人學(xué)， 2020． [11] 李朝青 .單片機原理及接口技術(shù) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， :303305. 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