【文章內容簡介】 計方案 設計要求 在一個盡可能大的環(huán)境，白天自然光充足時，照明設備不啟動；自然光不充足時，會根據人所處的位置，開啟該位置的照明設備，若人在室內走 動，則會依次點亮其行走路徑上的照明設備；當人離開時，則關閉該處的照明設備。 系統(tǒng)的主要目的是對燈的開關狀態(tài)進行控制。當光照檢測 模塊 和熱釋電紅外線傳感器 模塊 采集 到 光照強弱、室內是否有人等信息送到單片機 端口 ，單片機根據 接收到的 信息通過控制電路對照明設備進行開關操作，從而實現照明控制， 來 達到節(jié)能的目的。 系統(tǒng)設計 系統(tǒng)設計可分為硬件設計和軟件設計兩部分。根據我們需要實現的功能，合理選擇元器件進行設計。為了制作出想要的電路板，硬件設計主要涉及到構造原理圖，并對原理圖用 keil 軟件進行仿真，這一步最為重要，它關 系到實驗成功與否的關鍵。 然后一旦仿真測試出我們想要的結果后，就可進行下一步原理圖的繪制。 軟件設計部分， 應該結合硬件電路所要實現的功能進行設計。主要針對光電檢測電路和熱釋電傳感器輸出信號進行處理。當光強的時候，系統(tǒng)對光照進行檢測，產生信號并處理控制燈的開關狀態(tài)，科學管理燈光的亮與滅，達到節(jié)約用電的目的 [3]。 功能描述 本系統(tǒng)設計的智能照明系統(tǒng)的功能如下： ，當人在移動時， 熱釋電傳感器輸出為高電平，沒人的時候輸出為低電平，電平值發(fā)送到單片機端口作進一步判斷 。 ，就已經啟動，啟動后會通過光敏電阻自動檢測室內環(huán)境的光強，然后根據光敏傳感器來檢測光強，當室內光強大時，燈不會打開，當光強不夠時就打 5 開照明。如果白天的亮度達到一定程度，就會自動關閉。因為采用光強檢測，所以不用考慮白天黑夜時間段的問題，只要室內光強不夠，且有人活動就會打開燈。所以 即使 是陰雨天都 會根據實際光強來決定是否開燈。 ，當檢測到室內有人 走動 的時候，會顯示有人，否則顯示無人。 ，即顯示此刻的時間。 系統(tǒng)硬件電路框圖 系統(tǒng)以單片微型計算 機為核心外加多種接口電路組成，共有 七 個主要部分：STC89C52 芯片、光信號采集電路、人體信號采集電路、輸出控制電路、時間顯示電路 和復位電路。系統(tǒng)框圖圖 1 所示： 圖 1 系統(tǒng)硬件電路框圖 STC89C52 光信號 判斷 電路 熱釋電傳感器模塊 照明驅動電路 時間顯示電路 復位電路 6 第三章 系統(tǒng)硬件電路設計 單片機介紹 STC89C52 是 STC 公司生產的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K字節(jié)的 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 。 STC89C52 使用經典的 MCS51 內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能： 8K 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器 ，內置 4KB EEPROM， MAX810 復位電路， 3 個 16 位 定時器 /計數器， 4個外部中斷，一個 7 向量 4 級中斷結構（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結構），全雙工 串行口 。另外 STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、 定時器 /計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結， 單片機 一切工作停止，直到下 一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率 35MHz， 6T/12T 可選 [5]。 光照檢測電路 光敏電阻的功能描述 光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達 1~10M歐 ,在強光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾 千甚 至數 百 歐姆。 光照檢測電路 繼電器是一種根據電量（電壓、電流等）或者根據非電量（溫度、時間 、轉速、壓力）等信號的變化帶動觸點動作，來接通或者斷開所控制的電路或者電器，以實現 7 自動控制和保護電路或者電器設備的電器。 光照檢測電路如圖 2 所示， 通過用萬用表測量，可以知道，當有光照的時候光敏電阻的大小為 ，光照 不強 的時候為 。 LM324 可以 當做比較器使用，當有光照的時候，電阻 R2 分得比較大的電壓，使得 1 腳輸出為低， 此時三極管處于截止狀態(tài)，繼電器不閉合。當沒有光照的時候，光敏電阻阻值較大，分壓大于 R2，所以 1腳輸出為高電平，繼電器閉合。 圖 2 光照檢測電路 功能描述 全自動感應 ： 人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。 可設置光敏控制，白天或光線強時不感應。 溫度補償：在夏天當環(huán)境溫度升高至 30～ 32℃，探測距離稍變短，溫度補償可作一定的性能 補償。 兩種觸發(fā)方式：（可跳線選擇） 8 a、不可重復觸發(fā)方式 :即感應輸出高電平后，延時時間段一結束，輸出將自動從高電平變成低電平； b、可重復觸發(fā)方式：即感應輸出高電平后，在延時時間段內，如果有人體在其感應范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖?感應模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點 )。 具有感應封鎖時間 (默認設置 封鎖時間 )：感應模塊在每一次感應輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設置一個封鎖時間段 ，在此時間段內感應器不接受任何感應信號。此功能可以實現“感應輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。 (此時間可設置在零點幾秒 — 幾十秒鐘 )[8]。 工作電壓范圍寬：默認工作電壓 。 輸出高電平信號：可方便與各類電路實現對接。 熱釋電模塊檢測原理 熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉變?yōu)殡妷盒盘?。熱釋電傳感器具有成本低、不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動安裝等特點。 實際使用時，在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透鏡，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測距離及范圍。實驗證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測距離僅為 2m左右；而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到 10m 以上。由于熱釋電傳感器輸出的信號變化緩慢、幅值小 (小于 1mV)，不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號，因此傳感器的輸出信號必須經過一個專門的信號處理電路，使得傳感器輸出信號的不規(guī)則波形轉變成適合于單片機處理的數字信號 [3]。 。根據以上要求，人體熱釋電檢測電路組成框圖如圖 3 所示： 圖 3 熱釋 電組成框圖 檢測對象 菲涅爾透鏡 熱釋電紅外傳感器 信號處理電路 0V 9 信號處理電路 本設計采用 BISS0001 來完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件就可構成被動式的熱釋電紅外開關、報警用人體熱釋電傳感器等。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。 它主要由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成。 BISS0001 的引腳圖如圖 4 所示： 圖 4 BISS0001 的引腳圖 由 BISS0001 構成的信號處理電路如圖 5 所示 。 圖 5 BIS0001 的熱釋電紅外開關應用電路圖 10 圖 5 中，運算放大器 OP1 將熱釋電紅外傳感