【文章內(nèi)容簡介】 理，晶體三極管，是半導體基本元器件之一，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體基片上制作兩個相距很近的 PN 結(jié)，兩個 PN結(jié)把正塊半導體分成三部分，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，從三個區(qū)引出相應 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。雖然重點學習了晶體管的放大作用，但是我對晶體管的開關作用更感興趣。半導體就像 一個開關，可以通過導通與截止來控制電路。 半導體通過添加一部分微量元素會使其特性發(fā)生翻天覆地的變化。光敏晶體 管就是一種重要的衍生物。視覺是人體最重要的感覺，因此，我覺得通過光來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任務。因為光敏三極管由于還具有放大作用，因此應用比二極管更加廣泛。 光敏三極管用于測量光亮度，經(jīng)常與發(fā)光二極管配合使用作為信號接收裝置。 在教室圖書館，很多時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，同學們對這種浪費已經(jīng)麻木不仁了。有的同學早晨去教室，雖然教室很明亮 但還要開燈，雖然一盞日光燈不會浪費多少資源，但積少成多，浪費就是很大了。因此，我們可以在教室安裝一個控制電路，當亮度達到一定程度的時候，使得教室里面和宿舍里面日光燈將無法啟動。我們可以利用光敏三極管附加電磁 繼電器來完成這個電路。采光點的選取是一個關鍵，因為并不是每一個教室的明亮程度都是相同的，我們可以采用多點取樣來達到這個要求。例如在 20 個教室電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 中都安放光敏三極管，我們可以設置，如果他們?nèi)炕蛘叽蟛糠至炼榷己芨?，那么，日光燈就無法正常啟動 ，達到節(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，那么日光燈可以開啟了。但是不久云開霧散，天氣放晴，日光燈不會自動關閉。同樣造成很大浪費。可以在采光點所在的教室外面再安裝一個采光點，當室內(nèi)外強度的差值縮小到一定范圍是，我們可以認為日光燈的作用可以忽略了，日光燈就會自動關閉。 另外一種情況，如果教室外面正下雨，教室里面日光燈亮著，此時窗外一個閃電，使得外面很亮，日光燈就關閉了，這會造成麻煩。因此要避免這種問題。方法就是在電路中安裝計數(shù)器，使得亮度差維持一定時間才可以使日光燈強制關閉。 綜上所述，我們可以利用光敏三極管設計一個電路，使得日光燈無法正常 啟動或者被強制關閉從而達到節(jié)約能源的目的。當然，這種方法的可行性從現(xiàn)在看并不是很高，電路要改裝費用可能很高都會影響實施。不過我認為的確可以通過光敏三極管的特性來得到節(jié)約的目的。 LCD 液晶顯示 1602 采用標準的 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 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選 擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，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)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點嵇江坤：基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設計 9 陣字符圖形，阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符 都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A”[6]。 它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明： 1為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，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，低電平則無效 指令 4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置 指令 8： DDRAM 地址設置 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時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 AT89C51 直接接口，電路如圖 所示。 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時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]。 比如第二行第一個字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H 就可以將光標定位在第二行第一個字符的位置呢 ？ 這 樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7 恒定為高電平 1 所以實際寫入的數(shù)據(jù)應該是： 01000000B（ 40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 以下是在液晶模塊的第二行第一個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 電力工程學院畢業(yè)設計（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 ；清屏并光標復位 ACALL ENABLE； 調(diào)用寫入命令子程序 MOV P1， 00111000B ；設置顯示模式 ： 8 位 2 行 5x7 點陣 ACALL ENABLE ； 調(diào)用寫入命令子程序 MOV P1， 00001111B ；顯示器開、光標開、光標允許閃爍 ACALL ENABLE ； 調(diào)用寫入命令子程序 MOV P1， 00000110B ；文字不動，光標自動右移 ACALL ENABLE ； 調(diào)用寫入命令子程序 MOV P1， 0C0H ；寫入顯示起始地址（第二行第一個位置） ACALL ENABLE ； 調(diào)用寫入命令子程序 MOV P1， ＃ 01000001B ；字母 A 的代碼 SETB RS ； RS=1 CLR RW ； RW=0 。準備寫入數(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：基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設計 11 SETB E ； E=1 ； 顯示完成 ,程序停車 AJMP $ ENABLE： CLR RS ；寫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 程序在開始時對液晶模塊功能進行了初始化設置，約定了顯示格式。注意顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預，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 幾乎所有的單片機都需要復位電路，對復位電路的基本要求是：在單片機上電時能可靠復位，在下電時能防止程序亂飛導致 EEPROM 中的數(shù)據(jù)被修改；另外，單片機系統(tǒng)在工作時，由于干擾等各種因素的影響，有可能出現(xiàn)死機現(xiàn)象導致單片機系統(tǒng)無法正常工作，為了克服這一現(xiàn)象，除了充分利用單片機本身的看門狗定時器（有些單片機無看門狗定時器）外，還需外加個看門狗電路；除此以外，有些單片機系統(tǒng)還要求在掉電瞬間單片機能將重要數(shù)據(jù)保存下來，因掉電的發(fā)生往往是 很隨機的，因而此類單片機系統(tǒng)需要電源監(jiān)控電路，在掉電剛發(fā)生時電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 12 能告知單片機。 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)腳為手動復位輸入，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： （ 1）復位輸出。系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時，第 (7)腳產(chǎn)生復位輸 出，復位脈沖寬度的典型值為 200ms，高電平有效，復位門限的典型值為 。 （ 2）看門狗電路輸出。如果在 內(nèi)沒有觸發(fā)該電路（即第 (6)步無脈沖輸入），則第 (8)腳輸出一個低電平信號。 （ 3）手動復位輸入，低電平有效，即第 (1)腳輸入一個低電平，則第 (7)腳產(chǎn)生復位輸出。 （ 4） 時，第 (5)腳輸出一個低電平信號。 MAX813L 是一體積小、功耗低、性價比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能 的復位芯片；它使用簡單、方便。它所提供的復位信號為高電平，因而是應用于復位信號為高電平場合的單片機系統(tǒng)的理想芯片。 嵇江坤：基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設計 13 本章小結(jié) 本章介紹了照明控制系統(tǒng)在智能樓宇中的應用、發(fā)展以及所使用的主要專業(yè)技術。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)主要使用了單片機應用技術、有線通信技術和無線數(shù)傳技術。在這里主要對這三種技術的組成、功能、發(fā)展以及使用領域等方面進行了簡要的闡述。 電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 第三章 基于單片機的照明控制系統(tǒng)的硬件 電路設計 控制器的電路設計 主控制器采用 AT89C51 單片機作為微處理器， AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4K bytes 的可反復擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元 [3]。 1234567813121514EA/VPP31XTAL119XTAL218RESET91716GND20VCC403938373635343332212223242526272810PSEN2910ALEP30*BAT89C51*WDORESETGNDMRVCCWDIMAX813LVCC/+5VDSVCC 圖 單片機與狗門電路組成的控制電路圖 嵇江坤：基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設計 15 LCD 液晶顯示設計 采用 AT98C51 驅(qū)動一片 1602 液晶顯示器