【正文】 6 圖 系統(tǒng)原理圖 單片機(jī) 的 選擇 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。最后，把最終得到的數(shù)字 信號(hào)經(jīng)由單片機(jī)處理，與預(yù)設(shè) 檢測范圍和光照強(qiáng)度 進(jìn)行 比較 ，若測得的 距離超過設(shè)定的范圍則進(jìn)行報(bào)警，光照強(qiáng)度來決定燈管點(diǎn)亮的個(gè)數(shù)。又單片微型計(jì)算機(jī)以其體積小、性價(jià)比高、功能強(qiáng)、可靠性高等獨(dú)有特點(diǎn)，在各個(gè)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 任務(wù)分析 本課題結(jié)合實(shí)際，針對(duì)使用中可能用到的基本功能，研究目的在于實(shí)現(xiàn) 三個(gè)主要的功能。今后尚需政府的行政支持。與其他的智能化家用電器一樣，智能化臺(tái)燈有許多普通按鍵臺(tái)燈所無法比及的優(yōu)勢，智能化臺(tái)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。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和人們的需求變化，傳統(tǒng)的臺(tái)燈已經(jīng)感受到產(chǎn)品更新?lián)Q代的威脅。我國已有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的這方面技術(shù)產(chǎn)品如哈工大樓宇自動(dòng)化研究所研制的“金鹵燈調(diào)壓調(diào)光系統(tǒng)”，在城市道路照明應(yīng)用中運(yùn)行效果優(yōu)良。因此，當(dāng)前沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 單片機(jī)在電子系統(tǒng)中的廣泛使用，使經(jīng)典電子系統(tǒng)迅速過渡到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)。將傳感器采集到的微弱信號(hào)通過放大電路，使該信號(hào)進(jìn) 入轉(zhuǎn)換裝置， 其中可以將采集到的 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào) 。 系統(tǒng)原理圖如圖 所示。用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)。對(duì)端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。具體功能如表 2所示。 CLKR 和 CLKIN：外接 RC電路產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘頻率 CLK = 1/，一般要求頻率范圍 100KHz～ 。 熱釋電紅外傳感器 本次設(shè)計(jì)智能節(jié)能利用的傳感器是熱釋電紅外傳感器。 其工作原理如下 :熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3 章 硬件 電路的設(shè)計(jì) 本章 是 對(duì) 多功能綠色安全臺(tái)燈 控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) ， 該系統(tǒng)主要包括 單片機(jī)復(fù)位 電路、 晶振 電路、 電源 電路、 數(shù)據(jù)采集 電路、 模數(shù)轉(zhuǎn)換 設(shè)備、 燈光顯示 電路和 報(bào)警 電路 ，下面分別對(duì)各個(gè)模塊詳細(xì)闡述。但是為了在復(fù)位按鍵穩(wěn)定的前提下，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防在按鍵過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。電容 C1和 C2 可 以幫助起振，典型值為 30pF，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào) fOSC 的目的。 7805 的輸入電壓是從 7812的輸出端并接電阻引入的，所以 7805 的輸入電壓 iv 為 12V,這個(gè)輸入電壓有些偏大。光敏電阻器一般 用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。首先向片內(nèi) D/A 輸入 1000 0000，若電壓比較器 VINVN(VN 為片內(nèi) D/A轉(zhuǎn)換的輸出， VIN為 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓 )。這樣，在 1/625 秒的周期中，通過改變輸出脈沖的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn) LED 燈的四級(jí)亮度調(diào)節(jié)，即 LED 亮度等級(jí)由每個(gè)周期內(nèi)的高電平脈沖數(shù)目決定。對(duì)于使用頻繁的子程序，可以建立子程序庫，便于多個(gè)模塊調(diào)用，從而加快了軟件設(shè)計(jì)進(jìn)度。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進(jìn)一步排除故障。若有高壓，聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞仿真器等，有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。 實(shí)際問題 :復(fù)位電阻不能太大，必須要小于 10 千歐。 圖 人離開 5s后自動(dòng)熄滅 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 當(dāng)人體坐姿不正確時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。 STC89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提 供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。因?yàn)楫?dāng)有多個(gè)熱釋電紅外傳感器時(shí)，就需要相應(yīng)的信號(hào)檢測電路。 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 參考文獻(xiàn) [1] 沙占友 , 王書海 , 張永昌 . 智能化溫度測試系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) [J]. 電子測量與儀器學(xué)報(bào) , 2021, 16 (增刊 ) [2] 王大海 . 新型溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [J].電子工程師 , 2021,28(3) [3] BINGHAM J A C Multicarrier modulation for data transmission: An idea whose time has e .1990 [4] 蔣敏蘭 ,胡生清 ,幸國全 .AD590 溫度傳感器的非線性補(bǔ)償及應(yīng)用 [J].傳感器技術(shù) ,2021,20(10). 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ICIPS 39。 本系 統(tǒng)制作的主要設(shè)計(jì)源泉來源于生活，因此創(chuàng)新之處也在于處理生活中一些比較常見的問題。 STC89C52是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 圖 點(diǎn)亮一級(jí) 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 當(dāng)檢測外界光照強(qiáng)度足夠強(qiáng)時(shí)， 完全 不用點(diǎn)亮。為了避免思路上的錯(cuò)誤給編程工作帶來麻煩。在保證安裝無誤后，用替換方法排出錯(cuò)誤。如果檢測到人不在，則進(jìn)行一個(gè) 5s 的延時(shí)。當(dāng) 輸出低電平時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。并利用人眼的視覺殘留效應(yīng)，當(dāng) LED 亮暗變化頻率大于 120Hz 時(shí)，人眼就不會(huì)感覺到閃爍，而看到的是 LED 的平均亮度。 與單片機(jī)的連接方式如圖 所示。若是環(huán)境光較強(qiáng)的時(shí)候，比如白天時(shí)，光敏電阻的阻值就很小，傳感器信號(hào)處理電路會(huì)根據(jù)它的阻值進(jìn)行相應(yīng)的處理；相反當(dāng)環(huán)境光較弱的時(shí)候，比如晚上或者陰天時(shí)，它的電阻沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 值就會(huì)變大 。 電源模塊電路中變壓器 T1 選用型號(hào)為 EI41X20 功率 6W 的 220V 轉(zhuǎn) 12V 單組變壓器， 220V 交流電經(jīng)變壓器變壓后轉(zhuǎn)換為 12V 電壓。但是，當(dāng)交變電場的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。菲涅爾透鏡在傳感器信號(hào)處理電路中起著重要的作用，在它的輔助之下才能采集到較好的輸入信號(hào)。 熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。 不區(qū)分光源數(shù)字型環(huán)境光強(qiáng)度傳感器 BH1750FVI 是日本 RHOM 株式會(huì)社近些年推出的一種兩線式串行總線接口的 集成電路 ，可以根據(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來進(jìn)行 環(huán)境監(jiān)測 ，其具有 1～ 65 535 lx 的高分辨率，可 支持較大范圍的光照強(qiáng)度變化。 UIN（ +）和 UIN（ ）：模擬電壓輸入端，模擬電壓輸入接 UIN（ +）端， UIN（ ）端接地。對(duì)端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。在 Flash ROM 編程時(shí)， P0 端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。最高運(yùn)作頻率 35MHz， 6T/12T 可選。 首先 用熱釋電紅外傳感器來檢測人是否在學(xué)習(xí)區(qū)，當(dāng)檢測到人體在學(xué)習(xí)區(qū)域時(shí)，單片機(jī)對(duì)采集到的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而控 制燈點(diǎn)亮的個(gè)數(shù)，達(dá)到理想光照強(qiáng)度，檢測到外界光照強(qiáng)度越強(qiáng)，點(diǎn)亮燈的個(gè)數(shù)越少，檢測到外界光照強(qiáng)度越弱時(shí)，點(diǎn)來那個(gè)燈的個(gè)數(shù)越多。 在 protel里繪制出原理圖，按照原理圖進(jìn)行硬件器件的連接，用 keil對(duì)其進(jìn)行編程，將程序?qū)胗布校?調(diào)試以達(dá)到系統(tǒng)任務(wù)要求。除了遺傳原因，誘發(fā)學(xué)生患近視眼病的根源有多種，必須從誘發(fā) 的所有根源上做起，才能真正防止。目前我國城市公共照明每年開支達(dá)數(shù)百億元。隨著智能控制理論和人工智能研究 的深入，各種更加逼真地模擬人類智能的家用電器會(huì)更多地出現(xiàn)，而單片機(jī)和智能理論的結(jié)合，將來不但更多地改進(jìn)現(xiàn)行家用電器，而且將會(huì)產(chǎn)生全新的家用電器。 1997 年 11 月 1 日我國頒布了《中華人民共和國節(jié)約能源法》，節(jié)能已經(jīng)是法律上的規(guī)定，是我國重要國策之一。全國政協(xié)委員、沈陽何氏眼科醫(yī)院院長何偉呼吁，關(guān)注我國青少年視力健康，切實(shí)加強(qiáng)中小學(xué)生近視眼的防治工作刻不容緩。 最后一個(gè)功能是對(duì)用戶坐姿的矯正 ， 當(dāng)人體超過設(shè)定的距離時(shí)，會(huì)進(jìn)行報(bào)警直至人體恢復(fù)標(biāo) 準(zhǔn)坐姿， 幫助用戶養(yǎng)成一個(gè)良好的讀書坐姿習(xí)慣，從而達(dá)到對(duì)視力的保護(hù)。當(dāng)人體太靠近桌面或左右傾斜時(shí)，臺(tái)燈自動(dòng)感應(yīng)，警告矯正坐姿。 STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng) 可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路。對(duì)端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器 讀取指令，令 EA 必須接 GND。另一部分是用于對(duì)人體信號(hào)的檢測。其次是能夠感應(yīng)較遠(yuǎn)距離的紅外信號(hào)，這就需要借助于菲涅爾透鏡的聚焦作用。人體都有恒定的體溫，一般在 37176。上 電時(shí)， VCC 的上升時(shí)間約為 10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如果晶振頻率為 10MHz，起振時(shí)間約為 1ms，如晶振頻率為 1MHz，起振時(shí)間為 10ms。通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。圖 。同時(shí)這個(gè)電容也具有濾波的作用， 7812的內(nèi)部也是非線 性器件，一定也會(huì)有諧波的出現(xiàn)，所以在輸出端還是要再經(jīng)過濾波才可以的。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。 燈光 電路 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì) LED 光源 采用相互并聯(lián)方式，共有 8 只 5mm 高亮度小功率的燈珠組成。 燈光電路如圖 所示。 圖 總流程圖 調(diào)用 AD 轉(zhuǎn)換子 程序 調(diào)用燈光顯示子程 序 調(diào)用判斷人體信號(hào)子程序 調(diào)用矯正坐姿子程序 開始 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 AD 轉(zhuǎn)換子程序 AD 轉(zhuǎn)換器的主要作用是將采集到的光照強(qiáng)度進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號(hào)輸入。主要包括錯(cuò)線、開路、短路。 光照強(qiáng)度 傳感器直接用兩路電壓信號(hào)作為模擬輸入， 矯正坐姿 報(bào)警及其設(shè)備用一路報(bào)警信號(hào)代替。如圖 所示。通過小小的單片機(jī)控制系統(tǒng)，我們實(shí)現(xiàn)了多個(gè)功能。內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器；單電源工作時(shí) (0V~5V)輸入信號(hào)電壓范圍是 0V~5V；不需要調(diào)零等等。 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 致 謝 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，在完成設(shè)計(jì)任務(wù)之外也讓我系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)和全面地掌握了單片機(jī)相關(guān)技術(shù)，從本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我更加深刻地認(rèn)識(shí)到理念來源于實(shí)際的含義。 經(jīng)過這么長時(shí)間的忙碌，畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文已經(jīng)接近尾聲。 試驗(yàn)與市場調(diào)研證明本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、 性能穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)、 軟件編程靈活、功能易于實(shí)現(xiàn)且性價(jià)比高 。首先，節(jié)能環(huán)保一直是當(dāng)今社會(huì)最炙手可熱的話題，我們每個(gè)人都有義務(wù)從自己出發(fā)節(jié)約能源，這時(shí)一款省電的家用電器就會(huì)顯得必不少了。如圖 所示。調(diào)試過程比較煩瑣，結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)編程者有較高要求。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互之間短路或信號(hào)電路短路。這一部分流程圖如圖 所示。但對(duì)于某些特殊狀態(tài)，就像臺(tái)燈系統(tǒng)一樣，燈光的警示并不明顯 ，我們進(jìn)行鳴音報(bào)警。