【文章內(nèi)容簡介】 存在紅外光線，由于雙源式探頭采用互補技術(shù)，不會產(chǎn)生電信號輸出。動態(tài)情況下，人體經(jīng)過探頭先后被A源或被B源感應，SaSb或SaSb產(chǎn)生差值，雙源失去互補平衡作用而很敏感地產(chǎn)生信號輸出。 信號處理電路本設計采用BIS0001 來完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。BIS0001 是一款具有較高性能的熱釋電傳感器信號處理集成電路,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。圖310 中,熱釋電傳感器S 極輸出信號送入BIS0001的14 腳,經(jīng)內(nèi)部第一級運算放大器放大后,由C3 耦合從12 腳輸入至內(nèi)部第二級運算放大器放大,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)信號去啟動延遲時間定時器,最后從12 腳輸出信號(Vo ) 送入單片機進行照明控制。實驗所得,當傳感器檢測室內(nèi)有人時,Vo =4V 。無人時Vo = V。BIS0001 的1 腳接高電平,使芯片處于可重復觸發(fā)工作方式。輸出Vo (高電平) 的延遲時間Tx 由外部R8和C7 的大小調(diào)整。觸發(fā)封鎖時間Ti 由外部R9 和C6 的大小調(diào)整。圖310 熱釋電傳感器信號處理電路圖圖311 人體信號比較電路 比較電路比較電路如圖311所示，由兩個運算放大器組成，輸入信號來自于紅外人體探頭輸出。比較電路中的基準電壓分別由兩個獨立的分壓電路得到，供電路比較所用。通過比較電路將相應的電壓比較結(jié)果以數(shù)字信號輸出。當被動紅外探頭在有效范圍內(nèi)感應到人體信號后，運算放大器的“2腳”或“5腳”；當被動紅外探頭在有效范圍內(nèi)沒有感應人體紅外信號時，“2腳”或“5腳”。探頭故障斷路時，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。探頭將會根據(jù)有無人體信號在“2腳”。（由于故障或沒有安裝探頭）“1腳”，“2腳”的電壓為0V，“6腳”，“5腳”的電壓為0V。探頭將只會產(chǎn)生一種電壓信號0V。具體的比較結(jié)果如下表31所示。表31 探頭采集信號輸出狀態(tài)表探頭工作狀態(tài)“1腳”電壓“2腳”或“5腳”電壓“6腳”電壓正常工作無人狀態(tài)11有人狀態(tài)01斷路或故障0V10通過比較電路，不僅解決了不同工作狀態(tài)時被動紅外探頭的對外界人體紅外信號的采集，而且也實現(xiàn)了僅通過被動紅外探頭的兩根電源線同時也傳輸了所采集的周圍環(huán)境的紅外信號，一舉兩得。 輸出驅(qū)動電路設計 ULN2003是高壓大電流達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、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。 是一個7路反向器電路，即當輸入端為高電平時ULN2003輸出端為低電平，當輸入端為低電平時ULN2003輸出端為高電平，繼電器得電吸合。功能特點：高電壓輸出50V 輸出鉗位二極管輸入兼容各種類型的邏輯電路應用繼電器驅(qū)動器輸出控制電路如圖312所示，單片機向IN7輸入一個高電平時，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)軟件設計及實現(xiàn)軟件設計分主程序設計、子程序設計、中斷程序設計三大塊。軟件是計算機系統(tǒng)的靈魂，沒有軟件計算機不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在計算機中的地位，而在計算機控制系統(tǒng)中，軟件也是非常重要的。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設備的功能是由軟件來定義的，如系統(tǒng)要控制分布的照明燈具，串行通信程序來完成控制功能，通過軟件定義鍵盤功能，通過編程完成LED數(shù)碼顯示等等，由此可見，軟件是控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分。該照明控制系統(tǒng)的軟件程序包括：照明啟停控制程序、照明亮度控制程序、照明定時控制程序、人機交互程序以及串行通信等。本著軟件設計的基本方法，照明控制程序的軟件設計方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設計方法來完成的。結(jié)構(gòu)化程序設計方法雖然是早期的程序設計方法，但該方法還一直被廣泛地使用。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設計貫穿整個軟件設計過程，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 人機交互程序設計 系統(tǒng)的人機交互程序設計，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。鍵盤用來輸入指令，發(fā)光數(shù)碼管用來顯示單片機的狀態(tài)，這是一個比較簡單的人機交互形式。 鍵盤掃描程序設計本系統(tǒng)的鍵盤采用的是44矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上。一個44的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有16個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時，矩陣式鍵盤較之獨立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多I/O口。矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，在進行鍵盤掃描時，首先把矩陣鍵盤列線的第一根線置高，然后分別再檢測矩陣鍵盤行線是否有高電平的信號，如果有信號，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，單片機就讀入這個鍵值。如果所有的四根行線都沒有信號，那么就換成把第二根列線置高，再一次檢測行線有沒有信號，然后依次類推。由于一般人按鍵會有抖動，抖動信號造成鍵盤掃描時會出現(xiàn)一些錯誤，或是掃描不進數(shù)據(jù)，或是重復輸入很多次數(shù)據(jù)，因此需要有一個消除抖動的程序。讓單片機不響應一些相關(guān)的抖動信號，而只響應一次確實存在的按鍵信號。消抖動程序是這樣實現(xiàn)的，當檢測到一個脈沖信號時，并不立即認為是一次按鍵，而是延時一段時間以后再進行檢測，如果三次檢測都有信號，那么就認為有一次按鍵動作發(fā)生了。延時的選擇非常重要，太快了，起不到消除抖動的效果，太慢了又讓鍵盤太不靈活，錯過較多的按鍵信號。鍵盤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、關(guān)、增值、減值、取消、確認六個命令鍵，其控制的基本功能是：（1） 通過數(shù)字鍵、確認鍵輸入分控制器的地址以及定時功能的時間設置。（2） 利用開、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） 通過定時鍵來對照明燈具進行定時控制的設置。系統(tǒng)通過軟件方法實現(xiàn)該功能，即定義開、關(guān)、增值、減值、定時、確認等命令鍵，利用鍵盤掃描程序獲取對應命令鍵的鍵值，然后執(zhí)行相應的子程序，實現(xiàn)所要求的控制功能。圖42 鍵盤掃描程序流程圖 數(shù)碼顯示程序設計本系統(tǒng)采用LCD1602顯示模塊，利用單片機顯示程序讀取DS1302時鐘芯片時間，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計 照明的啟?？刂浦饕怯芍骺刂破靼l(fā)出指令，通過RS485通信方式或無線數(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。 主機與從機的數(shù)據(jù)通信波特率定為9600波特，每個從機都有唯一的地址號，用來區(qū)分各從機。單片機的數(shù)據(jù)通信由串口完成，定時器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：定時器T1設置為方式2，串口設置為工作方式3。 本系統(tǒng)的通信原理為：主機發(fā)送地址有通用地址和單機地址兩種?？刂迫繌臋C是發(fā)送通用地址，控制單個從機時發(fā)送此機唯一地址。從機在建立與主機通信之前所有分機的SM2都置1，即隨時處于對通信線路監(jiān)聽的狀態(tài)，只能收到主機發(fā)送來的機號信息。當主機發(fā)送地址信息時，每幀數(shù)據(jù)的第9位都為1，所有從機都接收到地址信息，然后判斷主機是否呼叫本機或呼叫通用地址。如果呼叫通用地址則進入正式通信狀態(tài)，清除SM2位，不需要回復主機，開始接收主機發(fā)送來的命令。如果呼叫本機則進入正式通信狀態(tài)，清除SM2，并把本機地址號發(fā)送給主機作為應答，然后才開始接收主機發(fā)送來的信息。而其它從機由于地址號不符，他們的SM2位仍然為1，仍處于偵聽狀態(tài)，無法接收主機發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息。主機收到從機發(fā)送來的回應信息后，比較主機已發(fā)送的地址號與剛接收的地址號是否相符，如果不符，則發(fā)出錯誤信息；如果相符，則正式發(fā)送數(shù)據(jù)信息，這時發(fā)送的每幀的第9位都為0。只有SM2=0的從機才能接收到主機發(fā)送的信息。從機根據(jù)命令執(zhí)行相應的動作，如果為打開命令，則輸出高電平閉合繼電器開關(guān)，開啟照明燈；如果為關(guān)閉命令，則輸出低電平斷開繼電器開關(guān)，停掉照明燈。 該系統(tǒng)的主機和從機的控制程序流程圖如圖44和圖45所示。圖44 啟?？刂浦鳈C程序流程圖初始化接收主機發(fā)送的地址是通用地址嗎中斷程序入口Y是本機地址嗎 N N是打開命令嗎接收主機發(fā)送的數(shù)據(jù)向主機發(fā)送本機地址 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程序流程圖 通信程序設計在通信中，主機與各個從機進行通信，必須能對各個從機進行識別，這一識別功能是利用串口控制寄存器SCON的SM2位實現(xiàn)的。當串口以方式3工作時，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，通過對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）。若從機的控制位SM2被設為1，則當接收的是地址幀時，數(shù)據(jù)裝入SBUF，并置RI=1，向CPU發(fā)出中斷申請，若接收的是數(shù)據(jù)幀，則不產(chǎn)生中斷，信息被拋棄。若SM2被設為0，則無論是地址幀還是數(shù)據(jù)幀都將產(chǎn)生RI=1中斷標志，數(shù)據(jù)裝入SBUF。利用這一功能，可以按照如下步驟進行數(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)位表示通信的從機地址，第9位為1，表示當前幀為地址幀。（3） 從機接收到地址幀后，如果是廣播地址幀，則所有從機都將其SM2位置0，準備接收主機發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令；如果不是廣播地址幀，則將本機地址與幀中地址進行比較。如果地址相同，則將其SM2位置0，并發(fā)送本機地址幀，然后準備接收數(shù)據(jù)。如果地址不同，則丟棄當前數(shù)據(jù)，SM2位不變。（4） 主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀，相應的從機接收，其他從機則不受影響。（5） 當主機需要與其他從機通信時，可以再次發(fā)出地址幀尋呼從機，重復這一過程。主機在發(fā)送數(shù)據(jù)時，按照表41的數(shù)據(jù)格式進行傳輸。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，可以通過對TB8位置1或0來確定要發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。而接收數(shù)據(jù)時，對地址幀的判斷則是通過讀取RB8位來獲得的，RB8=1，當前幀為地址幀，RB8=0，當前幀為數(shù)據(jù)幀。單片機的串口工作在方式3下，其波特率由定時器1（T1）的溢出率決定，計算公式為： 定時器T1的溢出率的計算公式為：則波特率的公式變?yōu)椋海琓1工作在模式3下，波特率=9600b/s。 主機部分通信程序設計 系統(tǒng)中的主機通信程序分為4個部分，分別為預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。主機的數(shù)據(jù)通信的基本流程如下：（1） 主機首先向所有從機發(fā)送地址幀對要通信的從機進行呼叫，發(fā)送地址幀時需將TB8位置1。（2） 發(fā)送地址幀后，如果發(fā)送的是廣播地址幀，則不需要從機應答，待延遲一段時間后，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，