【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 理，晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的 PN 結(jié)，兩個(gè) PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有 PNP 和 NPN 兩種，從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng) 的電極，分別為基極 b 發(fā)射極 e和集電極 c。 發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的 PN 結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的 PN 結(jié)叫集電極?；鶇^(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大， PNP 型三極管發(fā)射區(qū) 發(fā)射 的是空穴，其移動(dòng)方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里； NPN 型三極管發(fā)射區(qū) 發(fā)射 的是自由電子，其移動(dòng)方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是 PN 結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有 PNP 型和 NPN 型兩種類型。雖然重點(diǎn)學(xué)習(xí)了晶體管的放大作用，但是我對(duì)晶體管的開(kāi)關(guān)作用更感興趣。半導(dǎo)體就像 一個(gè)開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)導(dǎo)通與截止來(lái)控制電路。 半導(dǎo)體通過(guò)添加一部分微量元素會(huì)使其特性發(fā)生翻天覆地的變化。光敏晶體 管就是一種重要的衍生物。視覺(jué)是人體最重要的感覺(jué)，因此，我覺(jué)得通過(guò)光來(lái)控制電路真是太精妙了，而光敏的二極管三極管恰好就完成這個(gè)任務(wù)。因?yàn)楣饷羧龢O管由于還具有放大作用，因此應(yīng)用比二極管更加廣泛。 光敏三極管用于測(cè)量光亮度，經(jīng)常與發(fā)光二極管配合使用作為信號(hào)接收裝置。 在教室圖書(shū)館，很多時(shí)候日光燈白天也亮著，在宿舍里面，日光燈經(jīng)常是晝夜不息，同學(xué)們對(duì)這種浪費(fèi)已經(jīng)麻木不仁了。有的同學(xué)早晨去教室，雖然教室很明亮 但還要開(kāi)燈，雖然一盞日光燈不會(huì)浪費(fèi)多少資源，但積少成多，浪費(fèi)就是很大了。因此，我們可以在教室安裝一個(gè)控制電路，當(dāng)亮度達(dá)到一定程度的時(shí)候，使得教室里面和宿舍里面日光燈將無(wú)法啟動(dòng)。我們可以利用光敏三極管附加電磁 繼電器來(lái)完成這個(gè)電路。采光點(diǎn)的選取是一個(gè)關(guān)鍵，因?yàn)椴⒉皇敲恳粋€(gè)教室的明亮程度都是相同的，我們可以采用多點(diǎn)取樣來(lái)達(dá)到這個(gè)要求。例如在 20 個(gè)教室電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 中都安放光敏三極管，我們可以設(shè)置，如果他們?nèi)炕蛘叽蟛糠至炼榷己芨撸敲?，日光燈就無(wú)法正常啟動(dòng) ，達(dá)到節(jié)約能源的目的。 還有一種情況，就是如果有一天天空布滿了烏云， 亮度不夠，那么日光燈可以開(kāi)啟了。但是不久云開(kāi)霧散，天氣放晴，日光燈不會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。同樣造成很大浪費(fèi)。可以在采光點(diǎn)所在的教室外面再安裝一個(gè)采光點(diǎn)，當(dāng)室內(nèi)外強(qiáng)度的差值縮小到一定范圍是，我們可以認(rèn)為日光燈的作用可以忽略了，日光燈就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。 另外一種情況，如果教室外面正下雨，教室里面日光燈亮著，此時(shí)窗外一個(gè)閃電，使得外面很亮，日光燈就關(guān)閉了，這會(huì)造成麻煩。因此要避免這種問(wèn)題。方法就是在電路中安裝計(jì)數(shù)器，使得亮度差維持一定時(shí)間才可以使日光燈強(qiáng)制關(guān)閉。 綜上所述，我們可以利用光敏三極管設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使得日光燈無(wú)法正常 啟動(dòng)或者被強(qiáng)制關(guān)閉從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。當(dāng)然，這種方法的可行性從現(xiàn)在看并不是很高，電路要改裝費(fèi)用可能很高都會(huì)影響實(shí)施。不過(guò)我認(rèn)為的確可以通過(guò)光敏三極管的特性來(lái)得到節(jié)約的目的。 LCD 液晶顯示 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中 : 第 1 腳： VSS 為 低 電源 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選 擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15～ 16 腳：空腳 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)嵇江坤：基于單片機(jī)的房間自動(dòng)照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 陣字符圖形，阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符 都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母 “A”[6]。 它的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明： 1為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù) 指令 11：讀數(shù)據(jù) DM162 液晶顯示模塊可以和單片機(jī) AT89C51 直接接口，電路如圖 所示。 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符 1602 的內(nèi)部顯示地址 [6]。 比如第二行第一個(gè)字符的地址是 40H，那么是否直接寫(xiě)入 40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢 ？ 這 樣不行，因?yàn)閷?xiě)入顯示地址時(shí)要求最高位D7 恒定為高電平 1 所以實(shí)際寫(xiě)入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是： 01000000B（ 40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 以下是在液晶模塊的第二行第一個(gè)字符的位置顯示字母 “A”的程序： ORG 0000H RS EQU ； 確定具體硬件的連接方式 電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 DM162（及 1602）與 AT89C51 連接圖 RW EQU ； 確定具體硬件的連接方式 E EQU ； 確定具體硬件的連接方式 MOV P1， 00000001B ；清屏并光標(biāo)復(fù)位 ACALL ENABLE； 調(diào)用寫(xiě)入命令子程序 MOV P1， 00111000B ；設(shè)置顯示模式 ： 8 位 2 行 5x7 點(diǎn)陣 ACALL ENABLE ； 調(diào)用寫(xiě)入命令子程序 MOV P1， 00001111B ；顯示器開(kāi)、光標(biāo)開(kāi)、光標(biāo)允許閃爍 ACALL ENABLE ； 調(diào)用寫(xiě)入命令子程序 MOV P1， 00000110B ；文字不動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移 ACALL ENABLE ； 調(diào)用寫(xiě)入命令子程序 MOV P1， 0C0H ；寫(xiě)入顯示起始地址（第二行第一個(gè)位置） ACALL ENABLE ； 調(diào)用寫(xiě)入命令子程序 MOV P1， ＃ 01000001B ；字母 A 的代碼 SETB RS ； RS=1 CLR RW ； RW=0 。準(zhǔn)備寫(xiě)入數(shù)據(jù) CLR E ； E=0 。執(zhí)行顯示命令 ACALL DELAY ； 判斷液晶模塊是否忙 ? 嵇江坤：基于單片機(jī)的房間自動(dòng)照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 SETB E ； E=1 ； 顯示完成 ,程序停車 AJMP $ ENABLE： CLR RS ；寫(xiě)入控制命令的子程序 CLR RW CLR E ACALL DELAY SETB E RET DELAY： MOV P1， 0FFH ；判斷液晶顯示器是否忙的子程序 CLR RS SETB RW CLR E NOP SETB E JB ， DELAY ；如果 為高電平表示忙就循環(huán)等待 RET END 程序在開(kāi)始時(shí)對(duì)液晶模塊功能進(jìn)行了初始化設(shè)置，約定了顯示格式。注意顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)，每次輸入指令都先調(diào)用判斷液晶模塊是否忙的子程序 DELAY，然后輸入顯示位置的地 址 0C0H，最后輸入要顯示的字符 A 的代碼 41H。 看門狗 MAX813L 幾乎所有的單片機(jī)都需要復(fù)位電路，對(duì)復(fù)位電路的基本要求是：在單片機(jī)上電時(shí)能可靠復(fù)位，在下電時(shí)能防止程序亂飛導(dǎo)致 EEPROM 中的數(shù)據(jù)被修改；另外，單片機(jī)系統(tǒng)在工作時(shí)，由于干擾等各種因素的影響，有可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)無(wú)法正常工作，為了克服這一現(xiàn)象，除了充分利用單片機(jī)本身的看門狗定時(shí)器（有些單片機(jī)無(wú)看門狗定時(shí)器）外，還需外加個(gè)看門狗電路；除此以外，有些單片機(jī)系統(tǒng)還要求在掉電瞬間單片機(jī)能將重要數(shù)據(jù)保存下來(lái)，因掉電的發(fā)生往往是 很隨機(jī)的，因而此類單片機(jī)系統(tǒng)需要電源監(jiān)控電路，在掉電剛發(fā)生時(shí)電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 能告知單片機(jī)。 MAXIM 公司推出的 MAX813L 剛好能滿足這些要求 ， 下面具體介紹該芯片的性能特點(diǎn)及使用方法。 MAX813L 有雙列直插和貼片兩種封裝形式，引腳功能如下：第 (1)腳為手動(dòng)復(fù)位輸入，低電平有效；第 (2)、 (3)腳分別為電源和地；第 (4)腳為電源故障輸入；第 (5)腳為電源故障輸出；第 (6)腳為看門狗輸入，第 (7)腳為復(fù)位輸出，第 (8)腳為看門狗輸出。 (如圖 所示 MAX813L) WDO8RST7WDI6PFO5MR1VCC2GND3PFI4*MAX813L 圖 看門狗電路圖 MAX813L 芯片 具有以下主要性能特點(diǎn)： （ 1）復(fù)位輸出。系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時(shí)，第 (7)腳產(chǎn)生復(fù)位輸 出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為 200ms，高電平有效，復(fù)位門限的典型值為 。 （ 2）看門狗電路輸出。如果在 內(nèi)沒(méi)有觸發(fā)該電路（即第 (6)步無(wú)脈沖輸入），則第 (8)腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)。 （ 3）手動(dòng)復(fù)位輸入，低電平有效，即第 (1)腳輸入一個(gè)低電平，則第 (7)腳產(chǎn)生復(fù)位輸出。 （ 4） 時(shí)，第 (5)腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)。 MAX813L 是一體積小、功耗低、性價(jià)比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能 的復(fù)位芯片；它使用簡(jiǎn)單、方便。它所提供的復(fù)位信號(hào)為高電平，因而是應(yīng)用于復(fù)位信號(hào)為高電平場(chǎng)合的單片機(jī)系統(tǒng)的理想芯片。 嵇江坤：基于單片機(jī)的房間自動(dòng)照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 本章小結(jié) 本章介紹了照明控制系統(tǒng)在智能樓宇中的應(yīng)用、發(fā)展以及所使用的主要專業(yè)技術(shù)。它從傳統(tǒng)的方式逐步發(fā)展到能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制，使用戶使用起來(lái)更加方便、舒適。本文所研究的照明控制系統(tǒng)主要使用了單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、有線通信技術(shù)和無(wú)線數(shù)傳技術(shù)。在這里主要對(duì)這三種技術(shù)的組成、功能、發(fā)展以及使用領(lǐng)域等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。 電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第三章 基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的硬件 電路設(shè)計(jì) 控制器的電路設(shè)計(jì) 主控制器采用 AT89C51 單片機(jī)作為微處理器， AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元 [3]。 1234567813121514EA/VPP31XTAL119XTAL218RESET91716GND20VCC403938373635343332212223242526272810PSEN2910ALEP30*BAT89C51*WDORESETGNDMRVCCWDIMAX813LVCC/+5VDSVCC 圖 單片機(jī)與狗門電路組成的控制電路圖 嵇江坤：基于單片機(jī)的房間自動(dòng)照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 LCD 液晶顯示設(shè)計(jì) 采用 AT98C51 驅(qū)動(dòng)一片 1602 液晶顯示器