【文章內(nèi)容簡介】 18PSEN19GND20VCC40393837363534333231302928272625242322ALEP21WDORESETGNDMRVCCWDIDKVCC+5VCCMCS51 圖 5 單片機(jī)與狗門電路組成的控制電路圖 LCD 液晶顯示設(shè)計 DM1602 具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 具有 16 腳接口，可以滿足該系統(tǒng)對引腳的需求。將 MCS51 單片機(jī) P0 接口與液晶顯示器八位輸入輸出接口相連， 接口與液晶顯示器使能端相連，通過 V0 接口調(diào)節(jié)液晶顯示模塊的對比度， 滑動變阻器的阻值應(yīng)設(shè)為 10kΩ 。顯示電路如圖 6所示， 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 123456789101112EAVPP13XTAL114XTAL215RESET161718PSEN19GND20VCC40393837363534333231302928272625242322ALEP21VSS1VDD2V03RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714VCCR 10K 圖 6 LCD 顯示電路 看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計 硬件看門狗采用 MAXIM 公司的微處理器監(jiān)控芯片 MAX813L 構(gòu)成，與 MCS51 的接口電路如圖 7 所示。 MR 與 WDO 經(jīng)過一個二極管連接起來， WDI 接單片機(jī)的 口， RESET 接單片機(jī)的復(fù)位輸入腳 RESET， MR經(jīng)過一個復(fù)位按鈕接地 [7]。看門狗電路實現(xiàn)的功能如下： （ 1）系統(tǒng)正常時，上電復(fù)位：當(dāng)電源電壓超過復(fù)位門限電壓 ，電源上電， RESET端輸出復(fù)位信號，使系統(tǒng)復(fù)位。 （ 2）看門狗定時器被清零， WDO 維持高電平：當(dāng)程序出現(xiàn)錯誤時 ， CPU 不能在 內(nèi)給出“喂狗”信號， WDO 跳變?yōu)榈碗娖剑?D導(dǎo)通 MR 獲得有效低電平， RESET 端輸出復(fù)位脈沖，單片機(jī)復(fù)位，看門狗定時器清零， WDO又恢復(fù)成高電平。 （ 3）對 +5V電源電壓進(jìn)行監(jiān)視：當(dāng)電源電壓正常時， RESET輸出低電平，單片機(jī)正常工作；當(dāng)電源電壓降至 + 以下時， RESET輸出高電平，單片機(jī)復(fù)位。 （ 4）手動復(fù)位：需要手動復(fù)位時，只要按下手動復(fù)位按鈕，就能對系統(tǒng)進(jìn)行有效的復(fù)位。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 圖 7 看門狗電路圖 光敏三極管采光電路設(shè)計 考慮靈敏度、可行性、經(jīng)濟(jì)性等方面的因素，對光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管比較之后，決定采用光敏三極管作為采光元件，對家里自然光進(jìn)行采集，本課題設(shè)計采用3DU5C型號的光敏三極管。光敏傳感器采光電路 [8]如圖 8 所示，采用 LM339 電壓比較芯片，組成一個三級電壓比較電路。 [ 圖 8 光敏三極管采光電路圖 人體存在信號采集電路設(shè)計 HP208是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路 [9]。靜態(tài)電流極小， 50微安， 它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外感應(yīng)器應(yīng)用在自動感燈光控制系統(tǒng)中。 人體存在傳感器的 1號引腳為電源信號端， 3號引腳為接地信號端， 2德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 號引腳為采集信號輸出端。在人體存在傳感器的信號引腳 2與接地信號引腳 3之間加了一個 6800pF的電容，可以消除來自外界的干擾，使人體存在傳感器的工作更加可靠。另外，人體存在傳感器的信號引腳 2與單片機(jī)的 引腳相連， 100KΩ的上拉電阻，可以增加人體存在傳感器輸出信號的可靠性，其電路原理圖，如圖 9所示： 圖 9 人體存 在信號采集電路圖 電燈的驅(qū)動電路設(shè)計 單片機(jī)發(fā)出信號通過 7404 來給光電耦合器 MOC3021 來控制續(xù)電器接通與斷開 ,從而控制電燈的開關(guān)。光電耦合器能將強(qiáng)弱電隔離，抗外界干擾。共有 3盞燈，房間最前的一盞燈與 ；房間中間一盞等與 ，最后一盞燈與 口相連。 圖 10 電燈的驅(qū)動電路圖 4 家居照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件設(shè)計要求和目的 以 MCS51 單片機(jī)作為控制裝置的智能部件 [10]，采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在（沒人時家里燈全關(guān)，有人則進(jìn)行下步行動），采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強(qiáng)度（光強(qiáng)時燈全關(guān)，光一般時燈開兩盞，光弱時開 3盞燈）；根據(jù)房間合理開燈的條件，系統(tǒng)通過對人體的存在信號和環(huán)境光信號的識別和智能判斷，完成對房間照明回路的德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 智能控制 [11]。在特殊情況下可以通過手動來控制燈的開關(guān)。一號按鈕控制手動與自動，二號按鈕控制燈的開關(guān)盞數(shù)（ 按 0次沒燈開，按 1 次開 1盞燈，按 2次開 2盞燈，按 3次開3 盞燈，按 4 次后返回到 0）。在單片機(jī)接收每一信號時要延遲 3ms 與下一信號比較以防突變，按鈕的情況也是如此。當(dāng)房間里沒人燈全關(guān)時要延遲 30s 關(guān)燈。 LCD 液晶顯示要及時無誤的顯示燈所開的盞數(shù)。 軟件設(shè)計程序框圖 如圖 11 為整個程序流程圖，首先給看門狗電路喂狗防止出現(xiàn)死機(jī)的情況。由按鍵 1被按次數(shù) R1 判斷是自動還是手動，按鍵按一次 R1＝ 1 時程序進(jìn)入手動狀態(tài)，按鍵按零次R1＝ 0 時程序則進(jìn)入自動狀態(tài)，若按兩次就會返還到 R1＝ 0 的狀態(tài)。自動時單片機(jī)會由人體存 在信號采集電路和光敏三極管采光電路的信號決定是否開燈，開幾盞燈。手動時單片機(jī)會由按鍵 2 所按的次數(shù) R0 決定開燈的盞數(shù)，按 0 次全關(guān)，按 1 次開 1 盞，按 2 次開 2盞，按 3次全開，按 4 次則返還到按 0次的狀態(tài)。最終通過 LCD液晶顯示開燈的盞數(shù)和關(guān)燈的盞數(shù)。 1號燈（家里最前面的燈）， 引腳接 2號燈（家里中間的一盞燈）， 引腳接 3 號燈（家里最后一盞燈）。全開時 P2=00000111B,開兩盞燈時家前后兩盞P2=00000101B,開一盞燈家里中間的一盞 P2=00000010B,全關(guān)時 P2=00000000B。 圖 11 程序流程框圖 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 (1)手動控制 由 引腳處的按鈕被按次決定手動和自動， R1=0 時自動， R1=1 手動控制， R1=2 后返回到 =0 的情況。 R1=1 手動時按鈕 2 被按的次數(shù) R0 決定開燈的盞數(shù)（ R0=0 全關(guān)，R0=1 開一盞燈， R0=2 開兩盞燈， R0=3 全開， RO=4 后返回到 R0＝ 0 的情況）。單片機(jī)收到信號后將一些情況處理，再給 P2賦值。 (2)自動控制 接人體存在信號采集電路（有人時 =1；沒人時 =0）； ， 接光敏三極管信號采集電路， 接信號的高值； 接信號低值。 =0 時程序直接跳到延遲 30S 程序后把燈全關(guān)了。 =1 時程序開始根據(jù) , 的情況給 P2 口附值。（ ,）為（ 0， 0）表示家里光線很暗要把燈全打開則給 P2 口附 00000111B 的值；（ ,）為（ 0， 1）中等強(qiáng)度的光開兩盞燈給 P2口附 00000101B的值；（ ,）為（ 1， 1）關(guān)線強(qiáng)則把所有的燈關(guān)了給 P2口附 00000000B的值。 (3)顯示程序 采用 LCD 液晶顯示，程序每次執(zhí)行給 P2 口附值后就給 R3 附值（所要開的燈盞數(shù)）。執(zhí)行完開關(guān)燈程序后調(diào)用顯示程序。顯示兩行，第一行顯示“ OPEN:R3” ,第二行顯示“ CLOSE:R4”（ R4關(guān)閉燈的盞數(shù)）。 5 總結(jié) 該設(shè)計研究了基于 MCS51單片機(jī)的智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設(shè)計與軟件設(shè)計， 以 MCS51 單片機(jī)為基 礎(chǔ)，實現(xiàn)了燈光照明控制與顯示等功能，已達(dá)到節(jié)能，高效，舒適，便利的目的。詳細(xì)地描述了控制電路的設(shè)計過程，包括： LCD 顯示電路，人體釋熱紅外線傳感器測量控制電路，光敏三極管控制電路，照明燈控制電路以及看門狗電路等。軟件設(shè)計主要包括單片機(jī)程序設(shè)計，燈光控制與 LCD顯示程序設(shè)計等，通過MCS51 單片機(jī)利用人體釋熱紅外線傳感器，光敏三極管監(jiān)測到的信號對照明燈實現(xiàn)開啟、關(guān)閉、調(diào)節(jié)房間亮度強(qiáng)弱的功能。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 參考文獻(xiàn) ： [1] 張振昭，許錦標(biāo) .樓宇智能化技術(shù) [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 .:32～ 32 [2] 房小翠，王金鳳 . 單片機(jī)使用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) [M]. 北京：國防工業(yè)出版社 . 1999:17～ 20 [3] 王幸之，鐘愛琴等 . 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Intelligent lighting control system in the application of modern home furnishing Cai guangzhu (Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou University, Dezhou Shandong, 253023) Abstract: The design described the control of the lighting design principles and methods, based on MCS51 microcontroller, lighting control and display functions, described in detail in the design process of the control circuit, including: LCD display circuit, the human interpretation of thermal infraredThe sensor measurement control circuit, the photoresistance control circuit, the lighting control circuit and watchdog circuit. The software design includes a controller program design, lighting control with LCD display, the use of human heat release by the MCS51 microcontroller infrared