【文章內容簡介】 內部無上拉電阻 。 P l 口輸出緩沖器可以吸 收 20mA 電流并可 以 直 接驅動 LED。當 Pl 口引入腳寫入 1 時 可 以 作 輸入 端 ， 當 引 腳 用作輸入并 被 外 部拉低時，它們將因內部的上拉電阻而輸出電流 。 P3 口還用于實現 AT89C2051 特殊功 能 ， 如 表 31 所示。 表 31 P3 口特殊功能 口 引腳 功能特性 基于單片 機控制的 教 室 燈 光 自動 控 制榕的研究 8 I TXD (串行輸出 U ) I 1NTO (外 中 斷。 ) 的 3 I INT1 (外中斷 1 ) 的 4 I四 (定 H柑數器。外部輸入 ) 的 5 ITl (定附數器 l 外部輸入 ) AT89C2051 的 P3 口 只 有 7 個 引 腳 ， 沒有引出 。 的 口的 、 是帶有內部上拉電陽的 7 個 雙向 110 口 。 的 口緩沖器可吸收 20mA 電流 。 當 P3 口 寫 入 (( 1 時，它們內部上拉電阻 拉 高并 可 作為輸入 端 口 。 作輸入端時，被外 部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 日光強度檢測模塊電路 日光強度檢測模塊采用單片機作為控制處理核 心 ， 具有價格低、體積小等特 點，滿足實際需求。傳感器選擇光敏電陽，用精密電阻與之串聯分壓得到 一 電壓 信號送給 AI D 如圖 320 為了減小模塊體積和降低成本，選擇低功耗、串行方 式 工 作的 TLC549 作為 A/ D 轉 換 器 ， 其原 理 如 圖 33 所 示。 TLC549 是采用 IinCMOSTM 技術并 以 開關電容逐次逼近原理 工 作的 8 位串行 AI D 芯片， 可 與 通用微處理器、控制器通過 1/ 0CLOCK、 CS、 DATAOUT 三 條口線進行串行接口 。 TLC549 具有 4MHz 的片內系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路， 轉換時間最長為 17間，允許的 最 高轉換速率為 40∞ 0 次 /8。總失調誤差最大為 土 O. 5LSB， 典型功耗值為 6 mW 0 TLC549 采用差分參考電壓高阻輸 入，抗干擾， 可按比例量程校準轉換范圍，由于其 VREF接地 時 ， (VREF+)(VREF)I V，故 可 用 于 較 小 信號的采 樣 ， 此 外 ， 該芯片還單電源 .... 6v 的供電范圍?？?之 ， TLC549 具 有 控制口線少，時序簡單，轉換速度快，功耗低，價格便直等特點，適用于低 功耗袖珍儀器上的單路 AfD 采樣，也可將多個器件并聯使 用 。 它 的 工 作原理是 TLC549 帶 有 片 內系統(tǒng)時鐘，該日才 鐘 與 1/0 CLOCK 是獨 立 工 作的 ， 無需特殊的 速度或相位匹配 。 當 CS 為 商 時，數據輸 DATAOUT 端處于 高阻狀態(tài)，此時 11 o CLOCK 不起作 用 。 這種 cs 控制作用允許在同時使用多片 TLc549 時 ， 共用 I 10cLOCK， 以減少多路 (片 )AI D使用時的 1/ 0控制端口。 基于單片 機控制的 教 室 燈 光 自動 控 制榕的研究 9 39。 自 ANALONGNIN 圖 32 A\D模 塊 l ANALONG 臥 i2 AIN DOUT IJ 0 CLK | 飛 VCC REF+ REF CS TLC 549 圖 33 A/D 轉換器 熱釋電紅外人體檢測模塊電路 3. 2. 3. 1 人體存在傳感器的工作原理 自 然界中存在的各種物 體 ， 如 人 體 、 木 材 、石 頭 、 火焰、 冰 等 都會發(fā)出不同 波長的紅外 線 ， 利用 紅 外 傳感器可對其進行檢測。根 據 工 作原 理 ， 紅 外 傳感器分 為熱型 和 童 子 型 兩 類 ，熱型 紅 外 傳感 器 也 稱熱釋電紅外傳感器或被動紅外傳感 器。 與 量 子型 相 比 ， 響 應 的 紅 外 線波長 范 圍 較 寬 ， 價格 便 宜 ，并可在常 溫 下工 作 。 最 子 型 與 熱 型 的特點相 反 ， 而且要求冷卻條件。本系統(tǒng)采用的是熱釋電紅 基于單片 機控制的 教 室 燈 光 自動 控 制榕的研究 10 外傳感器，人體 存 在傳感器主要采用了 紅 外傳感器 的 原 理 ， 它 是目前在防 盜 報 警 、 火災檢測、自動門、自動水龍頭、 自動 電 梯、自動照明等場合，及非接觸 溫度測量等領域應用最廣泛的傳感器。其原因 為 :①被 測對 象 自 身發(fā)射紅外線， 可不必另設光 源 。 ②大氣對 、 351LM、 81411M 三 個被稱為 大 氣窗 口 的特定光通量的紅外線吸收甚少，可非常容易被檢測 。③中、遠紅外線不 受可見光影 響 ， 可不 分 晝 夜進行檢 測 c 人 體 存在傳感 器 的熱 釋 電 紅 外探頭 的 工 作 原 理及特 性 如 下 : 人休 都 有恒 定的 體 溫，一般在 37 度 ， 所以會發(fā)出特定波長 10燦 f 左右的紅 外線，被動式紅外探頭 就 靠探 測 人體發(fā)射的 10μM 左右的紅外線 而 進 行 工 作的。 人體發(fā)射的 10陸 4 日叫左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應源 上。紅外感應源采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生 變 化時 就會失去電荷平 衡 ， 向外釋放電荷 ， 后續(xù)電路經檢測處理后就能產生由人體 存在的信號。 1) 這種探 頭 是 以探測人 體 輻 射 為目標的，所以熱釋電元件對波長為 10μM 左右的紅外輻射非常敏感。 2) 為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面覆蓋有特殊的菲泥爾 濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。 3) 人體存在的探測，其傳感器包含兩個互相串聯的熱釋 電 元 ， 而且制 成 的 兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作 用 ， 使 其 產 生 釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。 的 一旦 有 人 進入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦。并被人體 存在傳感器的熱釋電元 接 收，但是兩片熱釋 電 元 接 收到的 熱 量 不同，熱釋電也 不同，不能抵消，經 信 號 處理 而輸出 有 人 體 存在的信號。 5) 菲泥爾濾光片根據性能要求不 同 ， 具有不同的焦距 (感 應 距離 )，從 而 產 生不同的監(jiān)控視場，視場越 多 ， 控制越嚴密。 人體傳感器透鏡的 信 號 采集敏感區(qū)示意圖如圖 34， 基于單片 機控制的 教 室 燈 光 自動 控 制榕的研究 11 ...，移 fJ1i同 因 34 信號采集敏感區(qū) 有 人進入時號，移動人體發(fā)出的紅外線被紅外傳感器接收，則人體存在被感應，并 輸出高電平 。 若 人體進入最不敏感移動方向時， 貝 IJ人體傳感器所體現的 信 號 就 會不理 想 ， 有時還會產生誤動作， 所 以 要特別注 意 人 體傳感器的安裝方 向 。 人體存在信號采集電路 人 體 傳感器 HP208是深圳市浩博特電子有限公司研發(fā)和 生 產的基于紅外線 技術的智 能 產 品，它 的 主 要特性如 下 : (1) 感應 為 全自動方式 ， 人 進入感應范圍時輸出高電平 (高 )， 人 離開 感應范圍則自動延時關 閉 高 電平，輸出低電平 (低 o. 3V)， 其 高 低電平利于采 集 。 (2) 采 用可重復觸發(fā)方式。即感應輸出 高 電 平 后 ， 在延時時間段 內 ，如 果 有 人體在其感應范圍活動，其輸出 將 一 直保持高電 平 ， 直 到 人 離開后才延時 8 秒 15 秒 后將高電平變?yōu)榈碗?平 : (3) 人體傳感 器 工 作電壓寬為 DC3VDC24V。 (4) 人體傳感器制作成錐面形狀，感應 范 圍 大 ， 小 于 140 度錐 角 ， 感應距離 為 7 米以內 : (5) 其靜 態(tài)電流小于 50 微安，功耗低 。 (6) 工 作溫度介于 。 和 +700。 之間，適應性 強 : (7) 靈敏度 高 ， 可 靠 性強。 人體傳感器 HP208型號 的 正視圖如圖 35 所 示 : 基于單片 機控制的 教 室 燈 光 自動 控 制榕的研究 12 圖 35 人體傳感器 HP208 型 號 人體傳感器的 1 號引腳為電 源 信號 端 ， 3 號引腳為 地 信號 端 ， 2 號引腳為采集 信號輸出端。在電路設計 中 ， 為 了使人體傳感器 的 工 作更加可 靠 ， 介 于人體傳感 器的信號引腳 2 與地信號引腳 3 之間加一個 6800PF 的電容 ， 另 外人體存在傳感 器的信號引腳 2 與 單 片機的 引腳相連 ， 引 J jtp再 接 一 個 100K Q 的上拉 電 阻 ， 增加入體存在傳感器輸出信號的可靠 性 。 其 電 路 原理圖如圖 36. |39。 +OUT VCC P33 的 T1 圖 36 人體傳感器電路圖 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 ， 控制系統(tǒng)的時間應符 合學校的作息時 闖 。 比如晚間休息、假期等時聞段應該關掉教室燈光控制系統(tǒng)， 以節(jié)約能源，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 。 3. 2. 4. 1 硬件時鐘芯片的選取極其接口電路 基于單片 機控制的 教 室 燈 光 自動 控 制榕的研究 13 傳統(tǒng)的時鐘芯片，如 MCL4681 MC68H68T、 LM8365 等，這些芯片的引腳 太 多 ， 休 積大 ， 占 用 的口線 多 。而現在流行的串行時 釗 1芯片很多，如 DSL30 DSL30 D SL30 PCF8485 等 ， 這 些電路的接口簡單、價格低廉、使用方 便 ， 被廣泛的使用?？紤]到本系統(tǒng)停電時只需對時鐘電路提供電 源 、 且不需要占用 太多單片機資 源 ， 本系統(tǒng)采用美國 DALLAS 有充電能力的低 功 耗 lX8 的用于臨時 性存放數據的 RAM 寄存 器 的 實時 時 39。鐘芯片 OS1302 的是串行通信方 式 ， 還可為掉 電 保 護電源提供 可編 程 的充電功能， 并 且可以關閉充電功能。它 可 以對年、月、 日 、 周日、刷 、 分 、 秒 進 行 計時 ， 具有閏年補償功 能 ， 工 作 電 壓 為 ， DL302 的升 級 產 品 ， 與 DS1202 兼 容 ，但增加了主電源 /后背電源雙電源引 腳 ， 同時 提 供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。而且本系統(tǒng)采用的 DS1202 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， 可為掉電保護電源提供可編程的充電功能的時 [frll芯片 DS1202 的引腳 圖 如圖 37 所示 飛 lccl Xl x2 GSN 圖 37 時鐘芯片 OS1202 的引 腳 圖 DS1302 與單片機接口電路邊接原 理 圖如圖 38， 其中 Vcc2: 外接 可 充電的惶電 池 ，為 DS1032 的備用電源 。 Vcc1外接系統(tǒng)供電模塊的輸出穩(wěn)定電壓 +5V， 為 DS I 302 的主電 源 。 DSJ 302 由 Vcc l 和 Vcc2 兩 者中較大者供電。系統(tǒng) 正常運行時 ， Vccl 大于 Vcc2， 醫(yī) |此 由 Vccl 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 。 X 和 X2 是振蕩 源 ， 外接 Iz品 振 。 RST 是復位 /片邊 線 ， 通過把 RST 輸入驅動 置 高電平來啟 基于單片 機控制的 教 室 燈 光 自動 控 制榕的研究 14 動所有的數據傳送 ， 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 。 數據輸 入 /輸出端 I10 接單片機 PL6 引 腳 ， 進行數據 傳輸。 VCC UE C=J 3 P15