【文章內容簡介】 極管輸入信號端圖 22 單片機最小系統(tǒng)(1) 40（Vcc）20（GND）腳間的電壓應有 5V 。(2) 119 腳分別與 20 腳間有 ― 電壓 (3) 9（RST）腳與 GND 間電壓基本為 0 。(4) 31 腳 （EA）與 20 引腳（GND）間電壓為 5V 。 系統(tǒng)供電電路系統(tǒng)供電原理如圖 23 所示，采用+5V 電壓供電。本設計采用輸出電壓為9V 的變壓器。系統(tǒng)接通 220V 交流電源后，將 220V 交流電變壓到 9V，經過二極管全波整流、電解電容 C1，C2 濾波，再經正輸出穩(wěn)壓器 LM7805，為了緩沖負載突變，改善瞬態(tài)響應，輸出端還采用了電容 C3，C4，最后得到+5V 的直流電壓，用于給控制系統(tǒng)中單片機系統(tǒng)及其它外圍電路的 Vcc 端供電。. 圖 23 系統(tǒng)供電電路 數(shù)據采集電路教室的環(huán)境光強度和人體存在與否是系統(tǒng)主要的輸入參數(shù)，因此教室中的環(huán)境光照強度和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據采集的主要對象。常見的環(huán)境光強度采集器件主要有光敏二極管和光敏三極管，考慮抗干擾的需要，選用靈敏度較高的光敏三極管。此外，人體存在傳感器要求靈敏度高，可靠性強。一、環(huán)境光強度采集電路光電傳感器是一種能夠將光轉化為電量的傳感器。采用的光敏三極管除了具有光敏二極管將光信號轉化為電信號的功能外，還具有對電信號的放大功能。在無光照時，三極管的穿透電流很小，為暗電流，有光照時，產生的 Ib 增大，成為光電流 Ie，光電流的大小與光照強度成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。光敏三極管具有靈敏度高，體積小，工作電壓低，工作電流小，發(fā)光均勻穩(wěn)定，響應速度快，壽命長等特點。環(huán)境光采集電路原理如圖為 24 所示。當環(huán)境光照強度大于一定程度時，光敏三極管 D6 呈現(xiàn)低阻狀態(tài)≤1KΩ，三極管 Q12 的基極電壓升高，Q12 管飽和導通，集電極輸出低電平。當環(huán)境光強度小于一定程度時，光敏三極管 D6 呈現(xiàn)高阻狀態(tài)≥100Ｋ，使三極管 Q12 截止，集電極輸出高電平。其中調節(jié) R26 阻值，可使三極管 Q12 受環(huán)境光強度影響在適當?shù)牧炼认聦āD 24 環(huán)境光電路二、人體存在信號采集電路人體存在傳感器采用 HP208NL 人體感應模塊(低電平輸出)?；诩t外線技術的自動控制產品，靈敏度高，可靠性強，廣泛應用于各類自動感應電器中。人體傳感器的 1 號引腳為電源信號端 VCC，2 號引腳為采集信號輸出端OUT， 3 號引腳為地信號端 GND。其硬件連接如圖 25。1 2 3H P2 0 8C6 8 0 p fV CCp 3 .3圖 25 人體存在信號采集電路R2510k Q12NPND6PHOTOR26470k+5vp27HP208NL 功能特點：全自動感應：人進入其感應范圍則輸出低電平，人離開感應范圍則自動延時關閉低電平，輸出待機時的高電平。兩種觸發(fā)方式：a. 不可重復觸發(fā)方式：即感應輸出低電平后，延時時間段一結束，輸出將自動從低電平變?yōu)楦唠娖剑唬杭锤袘敵龅碗娖胶?，在延時時間段內，如果有人體在其感應范圍內活動，其輸出將一直保持低電平，直到人離開后至延時結束，低電平跳變?yōu)楦唠娖剑ǜ袘K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).具有感應封鎖時間：感應模塊在每一次感應輸出后，待延時時間一結束，可以緊跟著設置一個封鎖時間段，在此時間段內感應器不接受任何感應信號。此功能可以實現(xiàn)“感應輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。(此時間可設置在零點幾秒—幾十秒鐘)。微功耗：靜態(tài)電流50 微安，特別適合干電池供電的電器產品；輸出高電平信號：可方便與各類電路實現(xiàn)對接；技術參數(shù)：工作電壓： 至 DC24V 均可；輸出低電平：0V，待機時的高電平為 ；延時時間：可制作范圍零點幾秒—十幾分鐘；封鎖時間：可制作范圍零點幾秒—幾十秒；觸發(fā)方式：L 不可重復；H 可重復；感應范圍：140 度錐角，7 米以內；工作溫度：20—+70 度。 系統(tǒng)時鐘電路根據教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應受到時間的控制，因此本研究還加入硬件時鐘電路以保證系統(tǒng)的智能化運行?？紤]到本系統(tǒng)停電時需為時鐘電路提供電源、且不占用太多單片機資源，于是采用具有充電能力的實時時鐘芯片 DS1302，作為臨時性存放數(shù)據的 RAM寄存器。此芯片采用的是串行通信方式，還可為掉電保護電源提供充電功能，也可以將此功能關閉。該芯片對年、月、日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 —。DS1302 只需三根線即可與單片機進行通信，體積小，使用簡單，時鐘精度較高，滿足系統(tǒng)的要求，其引腳圖如圖 26 所示。圖 26 DS1302 的引腳圖各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當 Vcc2Vcc1+ 時，由 Vcc2 向DS1302 供電，當 Vcc2 Vcc1 時，由 Vcc1 向 DS1302 供電。SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據的輸入與輸出；I/O：三線接口時的雙向數(shù)據線；CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據期間，必須為高。DS1302 與單片機接口電路連接如圖 27，其中 Vcc2 外接 可充電的鋰電池，為 DS1302 的備用電源。Vcc1 外接供電模塊的穩(wěn)定輸出電壓+5V ，為DS1302 的主電源。DS1302 由 Vcc1 和 Vcc2 兩者中較大者供電。系統(tǒng)正常運行時，Vcc1 大于 Vcc2，因此由 Vcc1 給 DS1302 供電，在主電源關閉的情況下，則由 Vcc2 給 DS1302 供電，保持時鐘的連續(xù)運行。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。RST 是復位/片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據傳送，與單片機的復位信號相連。時鐘輸入端 SCLK 接單片機 引腳，進行時鐘控制。 。圖 27 時鐘電路 繼電器驅動電路繼電器驅動接口電路如圖 28 所示，這里繼電器由相應的 PNP 型號的 9012三極管來驅動。開機時，單片機初始化后的 、 為高電平，三極管截止，所以開機后繼電器始終處于釋放狀態(tài)。如果 、 為低電平，三極管的基極就會被拉低而產生足夠的基極電流，使三極管導通，繼電器就會得電吸合，從而驅動負載，點亮相應電燈。繼電器的輸出端并聯(lián) 100 歐的電阻和 6800 皮法電容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產生火花。繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到吸收反向電動勢的功能，保護相應的驅動三極管，這種繼電器驅動方式硬件結構比較簡單。 圖 28 繼電器驅動電路 超時報警電路本系統(tǒng)采用的超時報警電路如圖 29 所示。單片機的 端口外加一個10K 的上拉電阻，再經過限流電阻 100 歐與三極管 C945 的基極相連。當 端口為低電平，即基極為低電平時，三極管導通，驅動蜂鳴器發(fā)出聲音，以示教室燈工作超時。若 端口為高電平，即基極為高電平時，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。本系統(tǒng)采用超時報警電路方便了管理人員對教室燈的管理，能夠科學、有效地管理教室電燈。圖 29 超時報警電路 按鍵控制電路按鍵控制電路如圖 210 所示。按鍵的輸入信號分別接到，，用二極管和與門電路將按鍵信號引到外中斷 0 的引腳。按鍵控制電路采用單片機 P2 口的低 4 個口作按鍵的輸入信號端，信號取自電阻的分壓。當按鍵未按下時，— 端口的電壓接近電源電壓，為高電平，當某一按鍵按下時，對應端口被按紐開關短接到地，為低電平。單片機檢測 4 個端口電平的變化，從而確定是哪個鍵被按下。鍵盤工作方式采用中斷掃描方式，4 個二極管和 10K 電阻組成與門電路，當任一鍵按下時，與門輸出 引腳的電平都會由高為低。 第二功能是外部中斷 0 的輸入引腳，我們利用其電平的變化產生中斷，在中斷服務程序中讀入 P2 口低 4 位信號，確定哪個鍵按下，執(zhí)行相應的按鍵功能， 電容和 10K 電阻組成濾波電路，消除按鍵的抖動。圖 210 按鍵控制電路 系統(tǒng)看門狗電路在單片機工作過程中，不可避免的會由于外界的干擾而產生程序跑飛、死機甚至造成整機癱瘓等情況。為了能夠及時恢復單片機的工作，只能采用重新復位的方法，因此還應該在硬件設計中使用看門狗電路，這樣在單片機發(fā)生死機的情況下，看門狗將產生一個復位信號給單片機，使單片機復位，重新執(zhí)行程序。由于系統(tǒng)同時需要看門狗和 EEPROM，所以本設計中使用芯片 X5045。X5045 具有三種常用的功能：看門狗定時器、復位控制和 EEPROM。這三種功能是集成在單個 8 引腳封裝的 CMOS 器件內，將電源監(jiān)控和看門狗功能以及高速三線非易失性存儲器組合在一起，從而在很大程度上降低了系統(tǒng)成本并減少了對電路板空間的要求，X5045 的引腳排列如圖 211。圖 211 X5045 的引腳圖 看門狗定時器的預置時間是通過 X5045 的狀態(tài)寄存器的相應位來設定的。如表 狀態(tài)寄存器所示，X5045 狀態(tài)寄存器共有 6 位。其中 和看門狗電路有關，其余位和 EEPROM 的工作設置有關。表 狀態(tài)寄存器WD1=0，WD0=0，預置時間為 ，WD1=0，WD0=1