【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 存在紅外光線，由于雙源式探頭采用互補(bǔ)技術(shù)，不會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)輸出。動(dòng)態(tài)情況下，人體經(jīng)過(guò)探頭先后被A源或被B源感應(yīng)，SaSb或SaSb產(chǎn)生差值，雙源失去互補(bǔ)平衡作用而很敏感地產(chǎn)生信號(hào)輸出。 信號(hào)處理電路本設(shè)計(jì)采用BIS0001 來(lái)完成對(duì)熱釋電傳感器輸出信號(hào)的處理。BIS0001 是一款具有較高性能的熱釋電傳感器信號(hào)處理集成電路,它主要由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成。圖310 中,熱釋電傳感器S 極輸出信號(hào)送入BIS0001的14 腳,經(jīng)內(nèi)部第一級(jí)運(yùn)算放大器放大后,由C3 耦合從12 腳輸入至內(nèi)部第二級(jí)運(yùn)算放大器放大,再經(jīng)電壓比較器構(gòu)成的鑒幅器處理后,檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器,最后從12 腳輸出信號(hào)(Vo ) 送入單片機(jī)進(jìn)行照明控制。實(shí)驗(yàn)所得,當(dāng)傳感器檢測(cè)室內(nèi)有人時(shí),Vo =4V 。無(wú)人時(shí)Vo = V。BIS0001 的1 腳接高電平,使芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出Vo (高電平) 的延遲時(shí)間Tx 由外部R8和C7 的大小調(diào)整。觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti 由外部R9 和C6 的大小調(diào)整。圖310 熱釋電傳感器信號(hào)處理電路圖圖311 人體信號(hào)比較電路 比較電路比較電路如圖311所示，由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成，輸入信號(hào)來(lái)自于紅外人體探頭輸出。比較電路中的基準(zhǔn)電壓分別由兩個(gè)獨(dú)立的分壓電路得到，供電路比較所用。通過(guò)比較電路將相應(yīng)的電壓比較結(jié)果以數(shù)字信號(hào)輸出。當(dāng)被動(dòng)紅外探頭在有效范圍內(nèi)感應(yīng)到人體信號(hào)后，運(yùn)算放大器的“2腳”或“5腳”；當(dāng)被動(dòng)紅外探頭在有效范圍內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)人體紅外信號(hào)時(shí)，“2腳”或“5腳”。探頭故障斷路時(shí)，則“2腳”或“5腳”的電壓降為0V。 “1腳”，“2腳”，“6腳”，“5腳”的電壓與“2腳”的電壓保持一致。探頭將會(huì)根據(jù)有無(wú)人體信號(hào)在“2腳”。（由于故障或沒(méi)有安裝探頭）“1腳”，“2腳”的電壓為0V，“6腳”，“5腳”的電壓為0V。探頭將只會(huì)產(chǎn)生一種電壓信號(hào)0V。具體的比較結(jié)果如下表31所示。表31 探頭采集信號(hào)輸出狀態(tài)表探頭工作狀態(tài)“1腳”電壓“2腳”或“5腳”電壓“6腳”電壓正常工作無(wú)人狀態(tài)11有人狀態(tài)01斷路或故障0V10通過(guò)比較電路，不僅解決了不同工作狀態(tài)時(shí)被動(dòng)紅外探頭的對(duì)外界人體紅外信號(hào)的采集，而且也實(shí)現(xiàn)了僅通過(guò)被動(dòng)紅外探頭的兩根電源線同時(shí)也傳輸了所采集的周?chē)h(huán)境的紅外信號(hào)，一舉兩得。 輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類(lèi)要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 是一個(gè)7路反向器電路，即當(dāng)輸入端為高電平時(shí)ULN2003輸出端為低電平，當(dāng)輸入端為低電平時(shí)ULN2003輸出端為高電平，繼電器得電吸合。功能特點(diǎn)：高電壓輸出50V 輸出鉗位二極管輸入兼容各種類(lèi)型的邏輯電路應(yīng)用繼電器驅(qū)動(dòng)器輸出控制電路如圖312所示，單片機(jī)向IN7輸入一個(gè)高電平時(shí)，芯片從OUT7腳輸出低電平，繼電器得電閉合。圖312 輸出控制電路第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)分主程序設(shè)計(jì)、子程序設(shè)計(jì)、中斷程序設(shè)計(jì)三大塊。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂，沒(méi)有軟件計(jì)算機(jī)不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在計(jì)算機(jī)中的地位，而在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，軟件也是非常重要的。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來(lái)定義的，如系統(tǒng)要控制分布的照明燈具，串行通信程序來(lái)完成控制功能，通過(guò)軟件定義鍵盤(pán)功能，通過(guò)編程完成LED數(shù)碼顯示等等，由此可見(jiàn)，軟件是控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。該照明控制系統(tǒng)的軟件程序包括：照明啟?？刂瞥绦?、照明亮度控制程序、照明定時(shí)控制程序、人機(jī)交互程序以及串行通信等。本著軟件設(shè)計(jì)的基本方法，照明控制程序的軟件設(shè)計(jì)方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法來(lái)完成的。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法雖然是早期的程序設(shè)計(jì)方法，但該方法還一直被廣泛地使用。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。照明控制系統(tǒng)軟件程序結(jié)構(gòu)如圖4－1所示。圖 4－1 照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)圖 人機(jī)交互程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的人機(jī)交互程序設(shè)計(jì)，主要是解決按鍵的掃描與信息的顯示，讓操作者能夠靈活地控制系統(tǒng)工作。鍵盤(pán)用來(lái)輸入指令，發(fā)光數(shù)碼管用來(lái)顯示單片機(jī)的狀態(tài)，這是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的人機(jī)交互形式。 鍵盤(pán)掃描程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的鍵盤(pán)采用的是44矩陣式鍵盤(pán)，矩陣式鍵盤(pán)由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上。一個(gè)44的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有16個(gè)按鍵的鍵盤(pán)，顯然，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，矩陣式鍵盤(pán)較之獨(dú)立式按鍵鍵盤(pán)要節(jié)省很多I/O口。矩陣式鍵盤(pán)中，行、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端，在進(jìn)行鍵盤(pán)掃描時(shí)，首先把矩陣鍵盤(pán)列線的第一根線置高，然后分別再檢測(cè)矩陣鍵盤(pán)行線是否有高電平的信號(hào)，如果有信號(hào)，那么就證明這根行線與第一根列線相交處的按鍵被按下了，單片機(jī)就讀入這個(gè)鍵值。如果所有的四根行線都沒(méi)有信號(hào)，那么就換成把第二根列線置高，再一次檢測(cè)行線有沒(méi)有信號(hào)，然后依次類(lèi)推。由于一般人按鍵會(huì)有抖動(dòng)，抖動(dòng)信號(hào)造成鍵盤(pán)掃描時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，或是掃描不進(jìn)數(shù)據(jù)，或是重復(fù)輸入很多次數(shù)據(jù)，因此需要有一個(gè)消除抖動(dòng)的程序。讓單片機(jī)不響應(yīng)一些相關(guān)的抖動(dòng)信號(hào)，而只響應(yīng)一次確實(shí)存在的按鍵信號(hào)。消抖動(dòng)程序是這樣實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，并不立即認(rèn)為是一次按鍵，而是延時(shí)一段時(shí)間以后再進(jìn)行檢測(cè)，如果三次檢測(cè)都有信號(hào)，那么就認(rèn)為有一次按鍵動(dòng)作發(fā)生了。延時(shí)的選擇非常重要，太快了，起不到消除抖動(dòng)的效果，太慢了又讓鍵盤(pán)太不靈活，錯(cuò)過(guò)較多的按鍵信號(hào)。鍵盤(pán)掃描程序的流程圖如圖42所示。系統(tǒng)的按鍵定義除了基本的數(shù)字鍵（0～9）外，將其它的鍵依次定義為開(kāi)、關(guān)、增值、減值、取消、確認(rèn)六個(gè)命令鍵，其控制的基本功能是：（1） 通過(guò)數(shù)字鍵、確認(rèn)鍵輸入分控制器的地址以及定時(shí)功能的時(shí)間設(shè)置。（2） 利用開(kāi)、關(guān)鍵控制照明燈具的啟停。（3） 利用增值、減值鍵控制照明燈具的亮度。（4） 通過(guò)定時(shí)鍵來(lái)對(duì)照明燈具進(jìn)行定時(shí)控制的設(shè)置。系統(tǒng)通過(guò)軟件方法實(shí)現(xiàn)該功能，即定義開(kāi)、關(guān)、增值、減值、定時(shí)、確認(rèn)等命令鍵，利用鍵盤(pán)掃描程序獲取對(duì)應(yīng)命令鍵的鍵值，然后執(zhí)行相應(yīng)的子程序，實(shí)現(xiàn)所要求的控制功能。圖42 鍵盤(pán)掃描程序流程圖 數(shù)碼顯示程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用LCD1602顯示模塊，利用單片機(jī)顯示程序讀取DS1302時(shí)鐘芯片時(shí)間，然后送1602顯示。 數(shù)碼顯示程序如圖43圖43 數(shù)碼顯示程序流程圖 照明啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì) 照明的啟?？刂浦饕怯芍骺刂破靼l(fā)出指令，通過(guò)RS485通信方式或無(wú)線數(shù)傳方式控制全部或部分分控制器所控制照明燈具的啟停。 主機(jī)與從機(jī)的數(shù)據(jù)通信波特率定為9600波特，每個(gè)從機(jī)都有唯一的地址號(hào)，用來(lái)區(qū)分各從機(jī)。單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信由串口完成，定時(shí)器T1為波特發(fā)生器，數(shù)據(jù)傳送格式為1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，1位可編程位（TB8）。工作方式：定時(shí)器T1設(shè)置為方式2，串口設(shè)置為工作方式3。 本系統(tǒng)的通信原理為：主機(jī)發(fā)送地址有通用地址和單機(jī)地址兩種?？刂迫繌臋C(jī)是發(fā)送通用地址，控制單個(gè)從機(jī)時(shí)發(fā)送此機(jī)唯一地址。從機(jī)在建立與主機(jī)通信之前所有分機(jī)的SM2都置1，即隨時(shí)處于對(duì)通信線路監(jiān)聽(tīng)的狀態(tài)，只能收到主機(jī)發(fā)送來(lái)的機(jī)號(hào)信息。當(dāng)主機(jī)發(fā)送地址信息時(shí)，每幀數(shù)據(jù)的第9位都為1，所有從機(jī)都接收到地址信息，然后判斷主機(jī)是否呼叫本機(jī)或呼叫通用地址。如果呼叫通用地址則進(jìn)入正式通信狀態(tài)，清除SM2位，不需要回復(fù)主機(jī)，開(kāi)始接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的命令。如果呼叫本機(jī)則進(jìn)入正式通信狀態(tài)，清除SM2，并把本機(jī)地址號(hào)發(fā)送給主機(jī)作為應(yīng)答，然后才開(kāi)始接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的信息。而其它從機(jī)由于地址號(hào)不符，他們的SM2位仍然為1，仍處于偵聽(tīng)狀態(tài)，無(wú)法接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)信息。主機(jī)收到從機(jī)發(fā)送來(lái)的回應(yīng)信息后，比較主機(jī)已發(fā)送的地址號(hào)與剛接收的地址號(hào)是否相符，如果不符，則發(fā)出錯(cuò)誤信息；如果相符，則正式發(fā)送數(shù)據(jù)信息，這時(shí)發(fā)送的每幀的第9位都為0。只有SM2=0的從機(jī)才能接收到主機(jī)發(fā)送的信息。從機(jī)根據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，如果為打開(kāi)命令，則輸出高電平閉合繼電器開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟照明燈；如果為關(guān)閉命令，則輸出低電平斷開(kāi)繼電器開(kāi)關(guān)，停掉照明燈。 該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)的控制程序流程圖如圖44和圖45所示。圖44 啟?？刂浦鳈C(jī)程序流程圖初始化接收主機(jī)發(fā)送的地址是通用地址嗎中斷程序入口Y是本機(jī)地址嗎 N N是打開(kāi)命令嗎接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)向主機(jī)發(fā)送本機(jī)地址 Y結(jié)束返回輸出高電平 Y是關(guān)閉命令嗎 N輸出低電平 Y N圖45 啟?？刂茝臋C(jī)程序流程圖 通信程序設(shè)計(jì)在通信中，主機(jī)與各個(gè)從機(jī)進(jìn)行通信，必須能對(duì)各個(gè)從機(jī)進(jìn)行識(shí)別，這一識(shí)別功能是利用串口控制寄存器SCON的SM2位實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)串口以方式3工作時(shí)，發(fā)送和接收的每一幀信息都是11位，其中第9位數(shù)據(jù)位是可編程的，通過(guò)對(duì)SCON寄存器的TB8位置1或置0，以區(qū)別發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀（規(guī)定地址幀的第9位為1，數(shù)據(jù)幀的第9位為0）。若從機(jī)的控制位SM2被設(shè)為1，則當(dāng)接收的是地址幀時(shí)，數(shù)據(jù)裝入SBUF，并置RI=1，向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，若接收的是數(shù)據(jù)幀，則不產(chǎn)生中斷，信息被拋棄。若SM2被設(shè)為0，則無(wú)論是地址幀還是數(shù)據(jù)幀都將產(chǎn)生RI=1中斷標(biāo)志，數(shù)據(jù)裝入SBUF。利用這一功能，可以按照如下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)通信：（1） 將所有SM2位置1，使其處于只接收地址幀的狀態(tài)。（2） 主機(jī)發(fā)送一幀地址信息，其中前8位數(shù)據(jù)位表示通信的從機(jī)地址，第9位為1，表示當(dāng)前幀為地址幀。（3） 從機(jī)接收到地址幀后，如果是廣播地址幀，則所有從機(jī)都將其SM2位置0，準(zhǔn)備接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令；如果不是廣播地址幀，則將本機(jī)地址與幀中地址進(jìn)行比較。如果地址相同，則將其SM2位置0，并發(fā)送本機(jī)地址幀，然后準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。如果地址不同，則丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù)，SM2位不變。（4） 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，相應(yīng)的從機(jī)接收，其他從機(jī)則不受影響。（5） 當(dāng)主機(jī)需要與其他從機(jī)通信時(shí)，可以再次發(fā)出地址幀尋呼從機(jī)，重復(fù)這一過(guò)程。主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，按照表41的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳輸。表41在程序中，第9位發(fā)送數(shù)據(jù)位SCON中的TB8位，第9位接收數(shù)據(jù)位為SCON的RB8位，因此，發(fā)送數(shù)據(jù)前，可以通過(guò)對(duì)TB8位置1或0來(lái)確定要發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。而接收數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)地址幀的判斷則是通過(guò)讀取RB8位來(lái)獲得的，RB8=1，當(dāng)前幀為地址幀，RB8=0，當(dāng)前幀為數(shù)據(jù)幀。單片機(jī)的串口工作在方式3下，其波特率由定時(shí)器1（T1）的溢出率決定，計(jì)算公式為： 定時(shí)器T1的溢出率的計(jì)算公式為：則波特率的公式變?yōu)椋?，T1工作在模式3下，波特率=9600b/s。 主機(jī)部分通信程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)中的主機(jī)通信程序分為4個(gè)部分，分別為預(yù)定義及全局變量部分、程序初始化部分、數(shù)據(jù)通信流程和發(fā)送數(shù)據(jù)部分。主機(jī)的數(shù)據(jù)通信的基本流程如下：（1） 主機(jī)首先向所有從機(jī)發(fā)送地址幀對(duì)要通信的從機(jī)進(jìn)行呼叫，發(fā)送地址幀時(shí)需將TB8位置1。（2） 發(fā)送地址幀后，如果發(fā)送的是廣播地址幀，則不需要從機(jī)應(yīng)答，待延遲一段時(shí)間后，調(diào)用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)；如果發(fā)送的是非廣播地址幀，