【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(chǎng)發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點(diǎn)非常明顯，壽命長(zhǎng)、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(zhǎng)壽命、無(wú)毒、可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，被稱為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色照明光源。我國(guó)的LED產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)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(guó)已成為世界第一大照明電器生產(chǎn)國(guó)和第二大照明電器出口國(guó)。近幾年來(lái)，隨著人們對(duì)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(jìn)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(jìn)展，其發(fā)光效率提高了近1000倍，色度方面已實(shí)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(chǎng)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(hù)儀利用led的閃爍實(shí)現(xiàn)秒的指示和閃爍報(bào)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(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“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(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管，共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)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(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，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(shí)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(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。由于它的價(jià)格便宜使用簡(jiǎn)單在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。本設(shè)計(jì)采用共陰極數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)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(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路一般都包含以下幾個(gè)部分：一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)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(wú)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(dòng)方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來(lái)選擇。本設(shè)計(jì)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(bào)警電路圖本設(shè)計(jì)采用按鍵接低的方式來(lái)讀取按鍵，單片機(jī)初始時(shí)，因?yàn)闉楦唠娖剑?dāng)按鍵按下的時(shí)候，會(huì)給單片機(jī)一個(gè)低電平，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理單片機(jī)鍵盤有獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨(dú)立鍵盤每一個(gè)I/O 口上只接一個(gè)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(jiǎn)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(jì)的需要這里選用了獨(dú)立式鍵盤接法。獨(dú)立式鍵盤的實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī)I/O口讀取口的電平高低來(lái)判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個(gè)I/O 口，程序開始時(shí)將此I/O口置于高電平，平時(shí)無(wú)鍵按下時(shí)I/O口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，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(jī)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(dòng)作了。在用單片機(jī)對(duì)鍵盤處理的時(shí)候涉及到了一個(gè)重要的過程，那就是鍵盤的去抖動(dòng)。這里說(shuō)的抖動(dòng)是機(jī)械的抖動(dòng)，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)定正常現(xiàn)象，并不是我們?cè)诎存I時(shí)通過注意可以避免的。這種抖動(dòng)一般10~200毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動(dòng)時(shí)間對(duì)于人來(lái)說(shuō)太快了，而對(duì)于時(shí)鐘是微秒的單片機(jī)而言則是慢長(zhǎng)的。硬件去抖動(dòng)就是用部分電路對(duì)抖動(dòng)部分加之處理，軟件去抖動(dòng)不是去掉抖動(dòng)，而是避抖動(dòng)部分的時(shí)間，等鍵盤穩(wěn)定了再對(duì)其處理。所以這里選擇了軟件去抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí)10~200毫秒以避開抖動(dòng)（經(jīng)典值為20毫秒），延時(shí)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(shí)間不到10~200 毫秒，視為干擾信號(hào)。當(dāng)讀出的值是0時(shí)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(zhǎng)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(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)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(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測(cè)器；入射光強(qiáng)，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(qiáng)，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)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(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（~）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，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(jì)大為簡(jiǎn)化。本設(shè)計(jì)利用光敏阻值的變化與電阻進(jìn)行分壓，得到的電壓值給LM393進(jìn)行電壓比較，通過10k可調(diào)電阻可以實(shí)現(xiàn)光線限值的調(diào)節(jié)。兩個(gè)光敏一個(gè)感應(yīng)光線過強(qiáng)，一個(gè)感應(yīng)光線過弱，將信號(hào)給單片機(jī)處理。圖37 光敏模塊電路圖測(cè)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(cè)距離可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。該傳感器具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價(jià)格便宜、易于裝配、使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、流水線計(jì)件等眾多場(chǎng)合。光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。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(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)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(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來(lái)檢測(cè)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(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)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(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁(yè)。光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)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(cè)電路。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)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(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。本設(shè)計(jì)所用傳感器平時(shí)輸出高電平，當(dāng)檢測(cè)到被測(cè)物體時(shí)會(huì)輸出低電平，將低電平信號(hào)給單片機(jī)處理，實(shí)現(xiàn)測(cè)距報(bào)警。圖38 測(cè)距模塊電路圖第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是通過對(duì)單片機(jī)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(jì)語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)外圍設(shè)備的控制，使這些外圍設(shè)備能夠進(jìn)行所期望的操作。軟件設(shè)計(jì)通常對(duì)系統(tǒng)的可靠和高效率運(yùn)行有著相當(dāng)大的影響，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作量中較大的任務(wù)。 　Keil C51軟件平臺(tái)Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。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(gè)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(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)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(biāo)文件和庫(kù)文件，創(chuàng)建HEX文件，調(diào)試目標(biāo)程序。與其他軟件相比，具有以下特點(diǎn)：(1)Windows應(yīng)用程序uVision2是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，它把項(xiàng)目管理，源代碼編輯，程序調(diào)試等集成到一個(gè)功能強(qiáng)大的環(huán)境中。(2)C51美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)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(biāo)文件，生成絕對(duì)目標(biāo)文件。(5)LIB51庫(kù)管理器組合你的目標(biāo)文件，生成可以被連接器使用的庫(kù)文件。(6)OH51目標(biāo)文件到HEX格式的轉(zhuǎn)換器從絕對(duì)目標(biāo)文件創(chuàng)建Intel HEX 格式的文件。(7)RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)化了復(fù)雜和對(duì)時(shí)間要求敏感的軟件項(xiàng)目。uVision2 集成開發(fā)環(huán)境集成了一個(gè)項(xiàng)目管理器，一個(gè)功能豐富、有錯(cuò)誤提示的編輯器，以及設(shè)置選項(xiàng)，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(gè)能確定你的目標(biāo)應(yīng)用的項(xiàng)目中去。uVision2自動(dòng)編譯，匯編，連接嵌入式應(yīng)用，并為開發(fā)提供一個(gè)單一的焦點(diǎn)。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(biāo)文件。Keil C51編譯器完全遵照ANSI C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，支持C語(yǔ)言的所有標(biāo)準(zhǔn)特性。另外，直接支持8051結(jié)構(gòu)的幾個(gè)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(kù)管理器允許從由編譯器或匯編器生成的目標(biāo)文件創(chuàng)建目標(biāo)庫(kù)。庫(kù)是一種被特別地組織過并在以后可以被連接重用的對(duì)象模塊。當(dāng)連接器處理一個(gè)庫(kù)時(shí)，僅僅那些被使用的目標(biāo)模塊才被真正使用。它們是為專業(yè)開發(fā)人員而設(shè)計(jì)的，但所有層次的編程人員都可以用它們來(lái)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(jì)是一種常用的程序設(shè)計(jì)技術(shù)，它將一個(gè)功能完整的較長(zhǎng)的程序分解為若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的較小的程序模塊，各個(gè)程序模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編制和調(diào)試。利用程序的模塊化設(shè)計(jì)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(kuò)充和版本升級(jí)；單個(gè)模塊結(jié)構(gòu)的程序功能單一，易于編寫、調(diào)試、維護(hù)和系統(tǒng)功能擴(kuò)展；對(duì)于使用頻繁的子程序可以建立子程序庫(kù)，便于多個(gè)模塊的調(diào)用。本章的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，以系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，采用模塊化的程序設(shè)計(jì)思想，確保完成系統(tǒng)功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。軟件設(shè)計(jì)的目的就是讓單片機(jī)加載程序并運(yùn)行，對(duì)距離、時(shí)間、光照強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。在總體設(shè)計(jì)中，當(dāng)系統(tǒng)開始工作后，首先進(jìn)行初始化。然后進(jìn)行光照強(qiáng)度的判定，如果光照強(qiáng)度過弱，則報(bào)警，若未達(dá)到給定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值，則對(duì)定時(shí)部分進(jìn)行判定。如果定時(shí)時(shí)間達(dá)到45分鐘，則報(bào)警，若定時(shí)時(shí)間未達(dá)到45分鐘，則對(duì)測(cè)距部分進(jìn)行判定。如果測(cè)得距離小于25cm，則報(bào)警，若測(cè)得距離大于25cm，則返回重新進(jìn)行光照強(qiáng)度的判定。因?yàn)榱鞒虉D無(wú)法體現(xiàn)“同時(shí)”的概念，所以對(duì)測(cè)距、感光、定時(shí)三項(xiàng)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(qiáng)或弱距離是否小于設(shè)定Y聲光報(bào)警NN是否達(dá)到45分鐘YY再次按下按鍵按鍵是否按下YN聲光報(bào)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(jì)硬件上完成了一個(gè)基于單片機(jī)的智能紅外視力保護(hù)儀的設(shè)計(jì)，并在此平臺(tái)上用單片機(jī)C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)過測(cè)試，基本滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以完成各項(xiàng)基本功能。在系統(tǒng)的開