【文章內(nèi)容簡介】 絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點非常明顯，壽命長、光效高、輻射低與功耗低。作為目前全球最受矚目的新一代光源，LED因其高亮度、低熱量、長壽命、無毒、可回收再利用等優(yōu)點，被稱為是21世紀最有發(fā)展前景的綠色照明光源。我國的LED產(chǎn)業(yè)起步于20世紀70年代，經(jīng)過近40年的發(fā)展，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于景觀照明和普通照明領(lǐng)域，我國已成為世界第一大照明電器生產(chǎn)國和第二大照明電器出口國。近幾年來，隨著人們對半導(dǎo)體發(fā)光材料研究的不斷深入，LED制造工藝的不斷進步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)和應(yīng)用，各種顏色的超高亮度LED取得了突破性進展，其發(fā)光效率提高了近1000倍，色度方面已實現(xiàn)了可見光波段的所有顏色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出現(xiàn)，使LED應(yīng)用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場成為可能。曾經(jīng)有人指出，高亮度LED將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后，最偉大的發(fā)明之一。智能紅外視力保護儀利用led的閃爍實現(xiàn)秒的指示和閃爍報警。D1R4VCCBJG圖33 LED提示電路數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管：按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。由于它的價格便宜使用簡單在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。本設(shè)計采用共陰極數(shù)碼管來顯示時間。圖34 數(shù)碼管顯示蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。1．壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,~，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞蜂鳴器驅(qū)動電路一般都包含以下幾個部分：一個三極管、一個蜂鳴器、一個限流電阻。蜂鳴器為發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來選擇。本設(shè)計采用有源蜂鳴器。三極管Q1起開關(guān)作用，其基極的低電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。 圖35 蜂鳴器報警電路圖本設(shè)計采用按鍵接低的方式來讀取按鍵，單片機初始時，因為為高電平，當(dāng)按鍵按下的時候，會給單片機一個低電平，單片機對信號進行處理單片機鍵盤有獨立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨立鍵盤每一個I/O 口上只接一個按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的I/O少。根據(jù)本設(shè)計的需要這里選用了獨立式鍵盤接法。獨立式鍵盤的實現(xiàn)方法是利用單片機I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個I/O 口，程序開始時將此I/O口置于高電平，平時無鍵按下時I/O口保護高電平。當(dāng)有鍵按下時，此I/O 口與地短路迫使I/O 口為低電平。按鍵釋放后，單片機內(nèi)部的上拉電阻使I/O口仍然保持高電平。我們所要做的就是在程序中查尋此I/O口的電平狀態(tài)就可以了解我們是否有按鍵動作了。在用單片機對鍵盤處理的時候涉及到了一個重要的過程，那就是鍵盤的去抖動。這里說的抖動是機械的抖動，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。這種抖動一般10~200毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動時間對于人來說太快了，而對于時鐘是微秒的單片機而言則是慢長的。硬件去抖動就是用部分電路對抖動部分加之處理，軟件去抖動不是去掉抖動，而是避抖動部分的時間，等鍵盤穩(wěn)定了再對其處理。所以這里選擇了軟件去抖動，實現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時立即延時10~200毫秒以避開抖動（經(jīng)典值為20毫秒），延時結(jié)束后再讀一次I/O 口的值，這一次的值如果為1 表示低電平的時間不到10~200 毫秒，視為干擾信號。當(dāng)讀出的值是0時則表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。硬件電路如圖37所示： 圖36 按鍵控制電路圖光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強，電阻增大。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）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（~）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。本設(shè)計利用光敏阻值的變化與電阻進行分壓，得到的電壓值給LM393進行電壓比較，通過10k可調(diào)電阻可以實現(xiàn)光線限值的調(diào)節(jié)。兩個光敏一個感應(yīng)光線過強，一個感應(yīng)光線過弱，將信號給單片機處理。圖37 光敏模塊電路圖測距采用光電傳感器，是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器。檢測距離可以根據(jù)要求進行調(diào)節(jié)。該傳感器具有探測距離遠、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于機器人避障、流水線計件等眾多場合。光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。本設(shè)計所用傳感器平時輸出高電平，當(dāng)檢測到被測物體時會輸出低電平，將低電平信號給單片機處理，實現(xiàn)測距報警。圖38 測距模塊電路圖第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計對于單片機系統(tǒng)，程序設(shè)計的主要任務(wù)是通過對單片機系統(tǒng)內(nèi)部有限硬件資源的合理分配，利用最直接有效的程序設(shè)計語言，實現(xiàn)對單片機外圍設(shè)備的控制，使這些外圍設(shè)備能夠進行所期望的操作。軟件設(shè)計通常對系統(tǒng)的可靠和高效率運行有著相當(dāng)大的影響，也是系統(tǒng)設(shè)計工作量中較大的任務(wù)。 　Keil C51軟件平臺Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil C51工具包的整體結(jié)構(gòu)主要包括uVision與Ishell，它們分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。Keil可以編譯C源碼，匯編源程序，連接和重定位你的目標文件和庫文件，創(chuàng)建HEX文件，調(diào)試目標程序。與其他軟件相比，具有以下特點：(1)Windows應(yīng)用程序uVision2是一個集成開發(fā)環(huán)境，它把項目管理，源代碼編輯，程序調(diào)試等集成到一個功能強大的環(huán)境中。(2)C51美國標準優(yōu)化C交叉編譯器從你的C源代碼產(chǎn)生可重定位的目標文件。(3)A51宏匯編器從你的8051匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標文件。(4)BL51連接/重定位器組合你的由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標文件，生成絕對目標文件。(5)LIB51庫管理器組合你的目標文件，生成可以被連接器使用的庫文件。(6)OH51目標文件到HEX格式的轉(zhuǎn)換器從絕對目標文件創(chuàng)建Intel HEX 格式的文件。(7)RTX51實時操作系統(tǒng)簡化了復(fù)雜和對時間要求敏感的軟件項目。uVision2 集成開發(fā)環(huán)境集成了一個項目管理器，一個功能豐富、有錯誤提示的編輯器，以及設(shè)置選項，生成工具，在線幫助。利用uVision2創(chuàng)建的源代碼并把它們組織到一個能確定你的目標應(yīng)用的項目中去。uVision2自動編譯，匯編，連接嵌入式應(yīng)用，并為開發(fā)提供一個單一的焦點。源代碼由uVision2 IDE創(chuàng)建，并被C51編譯或A51匯編。編譯器和匯編器從源代碼生成可重定位的目標文件。Keil C51編譯器完全遵照ANSI C語言標準，支持C語言的所有標準特性。另外，直接支持8051結(jié)構(gòu)的幾個特性被添加到里面。Keil A51宏匯編器支持8051及其派生系列的全部指令集。LIB51庫管理器允許從由編譯器或匯編器生成的目標文件創(chuàng)建目標庫。庫是一種被特別地組織過并在以后可以被連接重用的對象模塊。當(dāng)連接器處理一個庫時，僅僅那些被使用的目標模塊才被真正使用。它們是為專業(yè)開發(fā)人員而設(shè)計的，但所有層次的編程人員都可以用它們來獲得8051微控制器的絕大部分應(yīng)用?！〕绦虻哪K化劃分模塊化程序設(shè)計是一種常用的程序設(shè)計技術(shù)，它將一個功能完整的較長的程序分解為若干個功能相對獨立的較小的程序模塊，各個程序模塊分別進行設(shè)計、編制和調(diào)試。利用程序的模塊化設(shè)計方法，有利于程序代碼優(yōu)化，提高程序的可讀性，便于功能擴充和版本升級；單個模塊結(jié)構(gòu)的程序功能單一，易于編寫、調(diào)試、維護和系統(tǒng)功能擴展；對于使用頻繁的子程序可以建立子程序庫，便于多個模塊的調(diào)用。本章的軟件設(shè)計根據(jù)所要實現(xiàn)的功能，以系統(tǒng)的硬件設(shè)計為基礎(chǔ)，采用模塊化的程序設(shè)計思想，確保完成系統(tǒng)功能的同時，實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運行。軟件設(shè)計的目的就是讓單片機加載程序并運行，對距離、時間、光照強度進行測量，根據(jù)測量結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的報警信號。在總體設(shè)計中，當(dāng)系統(tǒng)開始工作后，首先進行初始化。然后進行光照強度的判定，如果光照強度過弱，則報警，若未達到給定的國家標準值，則對定時部分進行判定。如果定時時間達到45分鐘，則報警，若定時時間未達到45分鐘，則對測距部分進行判定。如果測得距離小于25cm，則報警，若測得距離大于25cm，則返回重新進行光照強度的判定。因為流程圖無法體現(xiàn)“同時”的概念，所以對測距、感光、定時三項判定的排列沒有固定的順序。系統(tǒng)的軟件總流程圖如圖41所示。開始系統(tǒng)初始化光線是否過強或弱距離是否小于設(shè)定Y聲光報警NN是否達到45分鐘YY再次按下按鍵按鍵是否按下YN聲光報警N圖41　系統(tǒng)軟件總流程圖第五章　結(jié)論及展望本次畢業(yè)設(shè)計硬件上完成了一個基于單片機的智能紅外視力保護儀的設(shè)計，并在此平臺上用單片機C語言進行軟件設(shè)計，經(jīng)過測試，基本滿足設(shè)計目標，可以完成各項基本功能。在系統(tǒng)的開