教室燈光控制系統(tǒng)-畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-13 08:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 擾問題。 7 控制模塊的硬件構(gòu)成 系統(tǒng)控制單元是以單片機(jī)主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括 :ISP 下載線模塊、系統(tǒng)供電模塊、硬件時(shí)鐘模塊、看門狗模塊、燈光驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)、環(huán)境光模塊、人體存在傳感器模塊、超時(shí)報(bào)警模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖 31所示： 控制 系統(tǒng)的主要硬件電路 系統(tǒng)主控電路 本系統(tǒng)的主控模塊主要采用 Atmel 公司的 AT89C52 作為主控芯片，它是一種低功耗， 8位 CMOS 工藝處理器，具有 8K在線可編程 Flash 存儲(chǔ)器，片內(nèi)的 Flash可多次編程，為在線編程提供了方便。片內(nèi)有 128 字節(jié)的 RAM, 4KB 的 EEPROM，由于合理的安排使用片內(nèi) RAM 空間，所以沒有擴(kuò)展的片外 RAM，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷。因?yàn)樵O(shè)備的設(shè)置參數(shù)是根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行更改的，又要求是斷電能夠保存下來，所以本設(shè)備用一片 EEPR0M 來存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)。 AT89C52 芯片 支持在線圖 31 系統(tǒng)控制單元結(jié)構(gòu)框圖 51 系統(tǒng)模塊 ISP 下載線模塊 看門狗模塊 硬件時(shí)鐘模塊 數(shù)碼管顯示模塊 燈光驅(qū)動(dòng)模塊 環(huán)境光模塊 EEEPROM 存儲(chǔ)器模塊 電源模塊 人體存在傳感器模塊 8 編程 (ISP)功能，用戶可以通過 AT89C52 在線編程接口直接對(duì)電路板上的 CPU 進(jìn)行在線編程，方便了程序的修改燒寫工作。 ISP 進(jìn)行在線編程時(shí)，用 AT89C52 芯片的 ， ， 引腳及 RST端口，通過 PC 并口，根據(jù)工 SP協(xié)議制作簡(jiǎn)單的編程器就可對(duì) CPU 進(jìn)行編程。在線編程 (ISP)器的紅色 LED 是電源指示燈，綠色 LED 是復(fù)位指示燈，黃色 LED 是時(shí)鐘信號(hào)指示燈，每個(gè) LED 約消耗 的電流，它們使用獨(dú)立的緩沖器不會(huì)影響下載線和用戶板，當(dāng)執(zhí)行菜單命令Reset 時(shí)可以看到綠色 LED 閃一下， 表示電腦已經(jīng)可以控制下載線 。其下載線正常工作電壓為 ，部分電腦即使不連接 VCC 也可以正常工作， 10 心的插頭和插座有三角形標(biāo)志的均為第一腳。使用方便、快捷，且工作顯示信號(hào)清晰。 系統(tǒng)供電電路 要取得 +5V 電壓，若選用 12V 的變壓器，整流濾波后輸出往往大于 12V，會(huì)使穩(wěn)壓器功耗大，自身溫度較高。故不選用輸出電壓為 12V的變壓器，而選用輸出電壓為 5V的變壓器。系統(tǒng)接通 220V 交流電源后，將 220V 交流電變壓到 5V，經(jīng)過二極管全波整流、電解電容 Cl， C2濾波，再經(jīng)一只正輸出穩(wěn)壓器 LM7805，為了緩沖負(fù)載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了電容 C C4，最后得到 +5V的直流工作電源，用于給控制系統(tǒng)中單片機(jī)系統(tǒng)及其它外圍電路的 Vcc+端供電。其供電原理圖如 圖 供電原理圖 在硬件時(shí)鐘模塊中，為了在斷電后硬件時(shí)鐘能夠正常運(yùn)行，故采用主從雙電源供電方式。硬件時(shí)鐘一般在系統(tǒng)的 +5V 主電源情況下工作，而只有系統(tǒng) +5V 主電源消失的情況下，為確保硬件時(shí)鐘的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)一個(gè) 3. 6V 的可充電鏗電 9 池作為備用電源。具體電路及其原理將在后面的系統(tǒng)時(shí)鐘電路部分詳細(xì)說明。 數(shù)據(jù)采集電路 室內(nèi)中的環(huán)境光和人體存在與否是系統(tǒng)的主要輸入?yún)?shù)，因此室內(nèi)中的環(huán)境光和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對(duì)象。常見的環(huán)境光采集器件光電傳感器有光敏二極管和光敏電阻，根據(jù)需求，選用靈敏度適中的光敏電阻。此外，人體傳感器要求靈敏度高，可靠性強(qiáng)，本系統(tǒng)采用了邏輯電平輸出的 HP208 型號(hào)的人體存在傳感器。 光電傳感器是一種能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)換成電量的傳感器。采用的光敏電阻除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。在無光照時(shí)光敏電阻的穿透電流 很小，為暗電流 Iceo 有光照時(shí)，產(chǎn)生的 Ib 增大，成為光電流 Ie。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。因此光敏電阻靈敏度高，而且體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，其外形電路圖形符號(hào)如圖 . 11 圖 . 11 環(huán)境光采集電路原理圖如圖 12所示。當(dāng)自然光強(qiáng)大于一定程度時(shí)，光敏電阻呈現(xiàn)底阻狀態(tài) 1 千歐，電壓升高。當(dāng)自然光強(qiáng)小于一定程度時(shí)，光敏電阻呈現(xiàn)高阻狀態(tài) ,100 千歐，截止電極輸出高電平。其中可變電阻 R26 可調(diào)節(jié)，調(diào) R26 阻值的大小，使光敏電阻受環(huán)境光影響在適當(dāng)?shù)牧炼认聦?dǎo)通。 10 圖 自然界中存在的各種物體，如人體、木材、石頭、火焰、冰等都會(huì)發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外線，利用紅外傳感器可對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類，熱型紅外傳感器也稱熱釋電紅外傳感器或被動(dòng)紅外傳感器。與量子型相比，響應(yīng)的紅外線波長(zhǎng)范圍較寬，價(jià)格便宜，并可在常溫下工作。量子型與熱型的特點(diǎn)相反 ，而且要求冷卻條件。本系統(tǒng)采用的是熱釋電紅外傳感器，人體存在傳感器主要采用了紅外傳感器的原理，它是目前在防盜報(bào)警、火災(zāi)檢測(cè)、自動(dòng)門、自動(dòng)水龍頭、自動(dòng)電梯、自動(dòng)照明等場(chǎng)合，及非接觸溫度測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。其原因?yàn)?:① 被測(cè)對(duì)象自身發(fā)射紅外線，可不必另設(shè)光源； ② 大氣對(duì) ,351Lm, 8141Lm 三個(gè)被稱為 “ 大氣窗口 ” 的特定光通量的紅外線吸收甚少，可非常容易被檢測(cè)； ③ 中、遠(yuǎn)紅外線不受可見光影響，可不分晝夜進(jìn)行檢測(cè)。人體存在傳感器的熱釋電紅外探頭的工作原理及特性如下 :人體都有恒定的體溫， 一般在 37 度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10M? 左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就靠探測(cè)人體發(fā)射的10?左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10M?左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。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(shí)就會(huì)失 11 去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生由人體存在 的信號(hào)。 1)這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目
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