【文章內(nèi)容簡介】 的人數(shù)，并在液晶顯示器 LCD1 上顯示室內(nèi)已有人數(shù)，通過之前對單片機的代碼設定來決定開燈的數(shù)量，當室內(nèi)沒有時所有燈全滅。 本 計劃 的室燈光控制系統(tǒng) 首 要分為硬件與軟件兩部分。硬件設計是本系統(tǒng)的的 條件 ，是本 計劃履 行的 根本 ，并且為軟件部分提供了代碼與 法式 運行的 根 本骨架。軟件設計以對硬件部分為基礎，加以采集、編程、模擬，以實現(xiàn)設計之前所希望系統(tǒng)能達到預期。 經(jīng)由過程 對硬件 和 軟件 共同 ， 而且 對外界 大概呈現(xiàn)的滋擾舉行消倪或替代 ，以實現(xiàn)本設計的 終極 目的為 方針 。 此外，為了預防室內(nèi)學生因?qū)W習時間較長而休息時間不足的問題，本設計附加設計了時鐘電路以及超時報警電路，在 液晶 顯示器 LCD1 上會顯示當前的當?shù)貢r間，當 時間為 22 點整時本設計會報警，提醒已經(jīng)很晚了，要注意休息，報警系統(tǒng)在 20S 之后自動關閉。 設計中遇到的問題 在本研究中所遇到的問題如下 ： (1) 怎么 將自然光 線的光信號轉(zhuǎn)換為電信號 的 收集題目 ； (2) 液晶顯示器 LCD1 上的 表現(xiàn) 人數(shù)的 表現(xiàn) 問題； (3) 怎么用熱紅外人體傳感器來轉(zhuǎn)換外單片機可用參數(shù)； 5 (4) 怎么用按鍵 取代 感應器或者 取代 光敏電阻。 6 第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)硬件核心 在本設計中，設計的主要控制模塊的重要核心是以 STC89C52 單片機為主控核心然后再由按鈕代替的光敏三極管組成的外界自然光光強采集電路與熱紅外人體傳感器所組成的室內(nèi)人數(shù)的采集電路作為主要的信息收集模塊，再由液晶顯示器 LCD1 所構(gòu)成的顯示區(qū)域。 本設計主要分為四大控制核心，主要 的內(nèi)容有：燈控制區(qū)、顯示區(qū)、存儲區(qū)、以及最重要的芯片等。 本 課題的 主要 研究 硬件結(jié)構(gòu)圖如下圖 1 所示。 。 圖 1 硬件圖 7 系統(tǒng)主要電路 系統(tǒng)主控電路 在本設計中 STC89C52 型單片機作為設計的主控單元，如下圖 31 為最小單元模塊。 圖 31 單片機最小系統(tǒng)模塊 STC 公司出品的 STC89C52 是一種高能低耗的 CMOS8 位的微型控制器，在其內(nèi)部有著系統(tǒng)在道可編程的 Flash 存儲器，存儲器是為 8K 字節(jié)的，該芯片使用的是 MCS51 內(nèi)核經(jīng)典內(nèi)核，相比老式的傳統(tǒng)單片機 51 類型的做出了很大的改 進，加入了很多 51 單片的所沒有的很多功能。 單片機 詳細分配 情況如下表 1 所示。 表 1 接口分配 8 自然光采集電路 自然光的采集作為本設計的主要參數(shù)之一，其主要的思想就是要將在外界采集到的自然光信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙粏纹瑱C識別的電信號。 光敏電阻 是一種 能夠?qū)崿F(xiàn)將光信號變?yōu)殡娦盘?的電阻 ， 而且 光敏三極管對光信號的靈敏度要遠遠高于光敏二極管， 因此 ，采用光敏三極管采集自然光比較好。光敏三極管采用半導體 的 工藝制作成的半導體管。當有較強的光照射在基區(qū)時，產(chǎn)生的 I 增大，成為光電流，而 光電流 的大小隨著外界光照強度的增強而增 強，于是在相對應的負載電阻上就會采集到隨著外界光照強度變化而隨之變化的電信號。 由于本系統(tǒng)是在 proteus 中仿真， 在仿真的時候 用按鍵開關 K4 來 控制顯示中的外界自然光的強度，或者說來控制是白天還是晚上 。 當外界光強時 ，相當于 K4 閉合時； 當外界光弱時， 開關 K4 打開 。 9 圖 33 環(huán)境光采集模擬電路 熱紅外人體傳感器電路 熱紅外人體感應器 是一種即使人體在靜止的狀態(tài)下依然會被它探測出來的一種紅外探測感應器 ， 主要 的 組成單位主要有感光電子元件與透鏡之類的，應為無論 不管室內(nèi)存在的 是人體在移動 還是在 或 者不動的情況下，都會在感光元件之間產(chǎn)生一定量的極化壓差 ， 感光電路會發(fā)出有人走過來的識別信號的東西，以達到可以探測人體的目的 。此熱紅外人體感應器可應 到感應人體的控制范圍之內(nèi)，實現(xiàn)紅外控制與防盜于一體化 。 使用 熱紅外人體感應器 時，一定要注意要盡量避免強烈燈光的直面照射，也不能直接對著暖氣片或者其他的發(fā)熱源以免破壞熱紅外感應器的參數(shù)以及其他的內(nèi)容，避免因外界環(huán)境溫度的強烈的變化而造成的參數(shù)誤報或者一些不必要的數(shù)據(jù)或者參數(shù)的錯誤，而且傳感器的表面也不要用手摸，因為手有溫度，是熱源， 10 會影響數(shù)據(jù)的參數(shù)，還要避免塵土之類 的靈敏度，還要特別注意熱紅外傳感器所對的方向，要避免人來人往的外部地方。 本 計劃考慮到嘗試前提 ，只 是 在仿真軟件中 的 仿真， 是 用按鍵開關 來控制 進出教室內(nèi)的人數(shù)。其模塊電路如圖 34 所示。 圖 34 按鍵電路 系統(tǒng)時鐘電路 因考慮到具體的實際需要，本系統(tǒng)還增加了對時間上的控制，以能合理的控制或安排學生在室內(nèi)的的作息時間，預防學生因?qū)W習忘記了回宿舍的時間，當時間超過了晚上 22 點時，繳入教室還有人就應提醒學生或者老師要注意休息，為此，本系統(tǒng)設計了時鐘電路用來顯示時間并報警提示到了休息時間了。 本系統(tǒng)采 用的時鐘控制芯片為 DS1302。 11 圖 35 DS1302 的詳細引腳圖 表 2 DS1302 的引腳功能 對 I/O 口而言，再 節(jié)制 輸入下一個時鐘的上升指令的 時辰 ，將上升的數(shù)據(jù)輸入到 DS1302 中，輸入的數(shù)據(jù)將會被輸入到低位，將會從初始的位置 起頭 。同理，在緊隨其后的 8 位的控制指令的字節(jié)的下一個脈沖指令的下降數(shù)據(jù) 就 會讀出DS1302 中的 剛才所輸入的 數(shù)據(jù)， 但是的 輸出的數(shù)據(jù) 依然 將會從低位 依次到 高位依次輸出。 圖 36 系統(tǒng)時鐘電路 12 燈控模擬電路 本系統(tǒng)因不是實際的操作，因此，采用兩個紅色 LED 指示燈 D2 和 D3 模擬。當外界環(huán)境自然光的強度很大時， D2 和 D3 均不亮；當外界自然光光強弱時，人數(shù)在 10 個或以下時只有 D2 燈亮， 要是在教室內(nèi)不得人數(shù)超過了 10 個人 DD3 全亮。 在 燈控區(qū) 的 模擬電路如 下 圖 37 所示。 圖 37 燈控區(qū)模擬電路 LCD1 顯示電路 本系統(tǒng)采用液晶顯示器 LCD 顯示所需要數(shù)據(jù)，其電路圖模塊如圖 38 所示。 13 圖 38 顯示電路模塊電路圖 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)主程序設計 本 計劃中 的軟件設計的主要內(nèi)容主要有四部分組成：環(huán)境光采集模塊、 LCD1液晶顯示器模塊、外界 環(huán)境光光強的采集模塊與時鐘控制電路模塊這四部分組成。在這四部分中外界環(huán)境光的采集與外界模塊是通過按鈕來在仿真圖上面實現(xiàn)模擬的。 主要的內(nèi)容有以下：液晶顯示屏 LCD1 上面會顯示系統(tǒng)時間 TIM 與室內(nèi)人數(shù)NUM,而室內(nèi)燈光的控制就會根據(jù)外界自然光強度的光強大小與進入室內(nèi)的人數(shù)來控制燈光的自由關閉。但外界的自然光強度較強時，所有的燈都不會亮，以免造成電量的浪費，但外界的自然光強度光強較弱時，并且進入室內(nèi)的人數(shù)沒有超過 10 人或者只有 10 人時，教室會亮一半燈，當外界自然光強度光強較弱并且進入室內(nèi)的人數(shù)大于 10 人時，教室 內(nèi)的所有燈全部會打開。 本 計劃 中的主程序的流程圖如下