【文章內(nèi)容簡介】 計方案 設(shè)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(shè)備不啟動；自然光不充足時，會根據(jù)人所處的位置，開啟該位置的照明設(shè)備，若人在室內(nèi)走 動，則會依次點亮其行走路徑上的照明設(shè)備；當人離開時，則關(guān)閉該處的照明設(shè)備。 系統(tǒng)的主要目的是對燈的開關(guān)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(nèi)是否有人等信息送到單片機 端口 ，單片機根據(jù) 接收到的 信息通過控制電路對照明設(shè)備進行開關(guān)操作，從而實現(xiàn)照明控制， 來 達到節(jié)能的目的。 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計可分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。根據(jù)我們需要實現(xiàn)的功能，合理選擇元器件進行設(shè)計。為了制作出想要的電路板，硬件設(shè)計主要涉及到構(gòu)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(guān) 系到實驗成功與否的關(guān)鍵。 然后一旦仿真測試出我們想要的結(jié)果后，就可進行下一步原理圖的繪制。 軟件設(shè)計部分， 應(yīng)該結(jié)合硬件電路所要實現(xiàn)的功能進行設(shè)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(chǎn)生信號并處理控制燈的開關(guān)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(shè)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(jīng)啟動，啟動后會通過光敏電阻自動檢測室內(nèi)環(huán)境的光強，然后根據(jù)光敏傳感器來檢測光強，當室內(nèi)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(guān)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(nèi)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(jù)實際光強來決定是否開燈。 ，當檢測到室內(nèi)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(qū)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(shè)計 單片機介紹 STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)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(jīng)典的 MCS51 內(nèi)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(yīng)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(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復位電路， 3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器， 4個外部中斷，一個 7 向量 4 級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)），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(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 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(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(shù) 百 歐姆。 光照檢測電路 繼電器是一種根據(jù)電量（電壓、電流等）或者根據(jù)非電量（溫度、時間 、轉(zhuǎn)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(xiàn) 7 自動控制和保護電路或者電器設(shè)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(yīng) ： 人進入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。 可設(shè)置光敏控制，白天或光線強時不感應(yīng)。 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(yīng)輸出高電平后，延時時間段一結(jié)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(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)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(yīng)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(yīng)封鎖時間 (默認設(shè)置 封鎖時間 )：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段 ，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號。此功能可以實現(xiàn)“感應(yīng)輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。 (此時間可設(shè)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(xiàn)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(zhuǎn)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(jīng)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(zhuǎn)變成適合于單片機處理的數(shù)字信號 [3]。 。根據(jù)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(shè)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(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)、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(gòu)成。 BISS0001 的引腳圖如圖 4 所示： 圖 4 BISS0001 的引腳圖 由 BISS0001 構(gòu)成的信號處理電路如圖 5 所示 。 圖 5 BIS0001 的熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路圖 10 圖 5 中，運算放大器 OP1 將熱釋電紅外傳感