【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)據(jù)米 集輸入端 人 體 存在傳感器輸出信號(hào)端 P3. 4 超時(shí)報(bào) 警 信 號(hào) 輸入端 P3. 7 光 敏 二 極 管輸入信號(hào)端 單 片 機(jī)最小系統(tǒng)如圖 22 所 不 : 摘要 VIII +5V 圖 22 單片機(jī)最小系統(tǒng) (1) 40 CVcc)20 CGND)腳間的 電 壓應(yīng)有 5V 。 (2) 1 19腳分別與 20 腳間有 電壓 (3) 9 CRST)腳與 GND 間電壓基本為 0 。 (4) 31 腳 CEA)與 20引腳 CGND)問(wèn) 電 壓 為 目 。 系統(tǒng)供電原理如圖 23 所 示 ， 采 用 +5V 電壓供電。本設(shè)計(jì)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(jīng)過(guò)二極管 全波整流、電解電容 Cl， C2 濾 波 ， 再 經(jīng) 正輸出穩(wěn)壓器 LM7805， 為了緩沖負(fù)載 突變，改善瞬態(tài)晌 !繭，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(jī)系統(tǒng)及其它外圍電路的 Vcc 端供電。 \\。C nEt I COll39。3(9V) 儼啕 l!:Gl!l 圖 23 系統(tǒng)供電電路 教室的環(huán)境光強(qiáng)度和 人 體 存在與否是系統(tǒng)主要的輸入?yún)?數(shù) ，因此教室中的環(huán) 境光照強(qiáng)度和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)集的主要對(duì)象。常見的環(huán)境光強(qiáng)度來(lái)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(qiáng)。 一 、 環(huán)境光強(qiáng)度來(lái)集電路 光電傳感器是一種能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)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(hào) 轉(zhuǎn)化為電 信 號(hào)的功能 外 ， 還具有對(duì)電信 號(hào) 的 放大功能。在 I I =土 二 680p 無(wú)光照 時(shí) ， 三 極管的穿透電流很小，為暗電流，有光照時(shí) ， 產(chǎn) 生的 Ib 增大，成為 光電流 Ie，光電流的大 小 與 光照強(qiáng)度成正 比 ， 于是 在 負(fù)載電阻上就能得到隨光照 強(qiáng)度變 化 而 變 化 的 電 信 號(hào) 。 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(yīng)速度快 ， 壽 命 長(zhǎng) 等 特 點(diǎn) 。 環(huán)境光采集電路原 理 如 圖為 24 所 示 。 當(dāng) 環(huán)境光照強(qiáng) 度 大 于 一 定程度 時(shí) ， 光 敏 三 極 管 D6呈 現(xiàn)低阻狀態(tài) 三 JKQ， 三 極管 Q12的基極 電 壓 升 高 ， Q12管 飽 和 導(dǎo)通 ， 集電極輸出低電平 。 當(dāng) 環(huán)境光強(qiáng)度小 于 一 定程度 時(shí) ， 光 敏 三 極管 D6 呈 現(xiàn) 高阻狀 態(tài)二 三 100K， 使 三 極管 Q12截 止 ， 集電極輸出高 電 平 。其 中 調(diào) 節(jié) R26阻 值 ，可使 三 極管 QL2 受環(huán)境光強(qiáng)度影響在 適 當(dāng) 的 亮度下導(dǎo) 通 。 嚕 各 v 圖 24 環(huán)境光電路 二 、人 體 存在 信 號(hào) 采 集 電路 人 體 存 在 傳感器采用 肥 208NL人體感 應(yīng) 模 塊 (低 電 平 輸出 )。 基于紅外線技 術(shù)的自動(dòng)控 制 產(chǎn) 品，靈敏 度 高 ， 可 靠 性 強(qiáng) ， 廣 泛 應(yīng)用 于各類自動(dòng) 感 應(yīng) 電 器 中 。 人 體傳感器的 1 號(hào)引腳為電 源 信 號(hào)端 VCC， 2號(hào)引腳為采集信 號(hào) 輸 出端 OUT， 3 號(hào) 引腳 為 地 信號(hào)端 GND 其硬件連接如圖 250 |肘 N M I I I ← → 11 39。 vcc ← 一 _j l 三 L… 圖 25 人 體 存在信號(hào)采 集 電 路 HP唰 208NL功能特 點(diǎn) : 全 自動(dòng)感 應(yīng) :人 進(jìn) 入 其感應(yīng)范圍則輸 出 低 電 平 ， 人離開感應(yīng) 范 圍 則 自動(dòng)延時(shí) 關(guān)閉低電平 ， 輸 出待機(jī)時(shí) 的 高 電平。 兩種觸發(fā)方 式 : 可 重 復(fù)觸發(fā)方 式 : 即感應(yīng)輸出低電 平 后 ，延時(shí)時(shí)間 段 一 結(jié) 束 ， 輸 出將自動(dòng)從低 電 平 變 為 高 電 平 。 式 : 即感 應(yīng) 輸 出低 電 平 摘要 X 后 ， 在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果 有 人 體 在其感應(yīng)范圍內(nèi)活 動(dòng) ， 其 輸 出將一直保持低電 平 ， 直 到人離開 后 至 延時(shí)結(jié)束，低 電 平 跳變?yōu)楦?電 平 (感 應(yīng) 模塊檢測(cè)到人體的每 一 次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順 延 一 個(gè)延時(shí)時(shí)間 段 ， 并 且 以 最后一次活動(dòng)的時(shí) 間 為延時(shí)時(shí)間 的起 始 點(diǎn) ). 具有感應(yīng)封鎖時(shí) 間 : 感應(yīng)模 塊 在每 一 次感應(yīng)輸 出 后 ，待延時(shí)時(shí) 間 一 結(jié) 束，可 以緊跟著設(shè) 置 一 個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)間 段 內(nèi) 感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號(hào) 。 此 功 能可以實(shí)現(xiàn) 感應(yīng)輸出時(shí)間 和 封鎖時(shí) 間 兩 者 的 問(wèn)陽(yáng)工 作 ， 可應(yīng)用于間隔探 測(cè) 產(chǎn) 品 。同時(shí)此功能 可 有 效抑制負(fù)載切換過(guò)程 中 產(chǎn) 生 的各種干 擾 。 (此 時(shí) 間可設(shè)置 在 零 點(diǎn) 幾秒一 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(chǎn) 品 。 輸 出 高電平信 號(hào) : 可方便與各類 電 路實(shí)現(xiàn)對(duì) 接 : 技術(shù)參 數(shù) : 工作電 壓 。 至 DC24V 均 可 。 輸出低 電 平 : OV，待機(jī)時(shí) 的 高電平為 。 延時(shí)時(shí) 間 : 可制作范 圍 零 點(diǎn) 幾秒 一 十 幾 分鐘 。 封鎖時(shí)間 : 可制作范圍零點(diǎn)幾秒一 兒 十 秒 : 觸發(fā)方式 :L 不可重 復(fù) 。 H 可重復(fù) : 感應(yīng)范 圍 。 140 度錐 角 ， 7 米以 內(nèi) : 工作溫 度 。20一 +70 度。 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 根據(jù)教室燈光使用特 性 ， 該系統(tǒng)還應(yīng)受到時(shí)間的控 制 ， 因此本研究還 加 入 硬 件時(shí)鐘電 路 以保證系統(tǒng)的智能 化 運(yùn)行。 考慮到本系統(tǒng)停電時(shí)需為時(shí)鐘 電 路提 供電 源 、 且不占用太多 單 片 機(jī) 資 源 ，于 是采用具有充 電能力 的 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302，作為臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)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(hù)電源提供充電功 能 ， 也 可 以 將此功能關(guān) 閉 。 該芯片對(duì)年 、 月 、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì) 時(shí) ， 具有閏年 補(bǔ) 償功 能 ， 工 作 電 壓 為 o DS1302 只 需 三 根線即可與單片機(jī)進(jìn)行通 信 ， 體積小， 使用簡(jiǎn) 單 ， 時(shí)鐘精度較 高 ， 滿足系統(tǒng)的要 求 ， 其 引 腳 圖如圖 26 所 示。 vα11 1 1 Xl L j 2 VCC2 7 L_ISCLK X21 1 3 6 L j I /O GND I I 4 51 IRST 因 26 DS1302 的引腳圖 各引腳的功能 為 : Vcc1:主 電 源 。Vcc2: 備份電源 。 當(dāng) I Vcc2Vccl+ 時(shí)，由 Vcc2 向 DS1302 供 電 ， 當(dāng) Vcc2 Vccl 時(shí) ， 由 Vcc l 向 OS1302 供 電 。 SCLK: 串 行 時(shí) 39。鐘 ，輸入 ， 控制數(shù)據(jù)的輸入與輸 出 。 110: 三 線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù) 線 。 CE: 輸 入 信 號(hào) ， 在 讀 、 寫數(shù)據(jù)期 間 ， 必須為 高。 OS1302 與單片機(jī)接口電路連接如圖 27， 其中 Vcc2 外接 可充電的惺電 池，為 OS1302 的備用電源 。 Vccl 外接供電模塊的 穩(wěn) 定輸 出 電 壓 +5V ，為 DS1302 的主電 源 。 OS1302 由 Vcc l 和 Vcc2 兩 者 中較大者供 電 。 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí) ， Vcc1 大 于 Vcc2， 因此由 Vccl 給 DS1302 供 電 ， 在主電源關(guān)閉的情況 下 ， 則 由 Vcc2 給 DS1302 供電，保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行 。 Xl 和 X2 是振蕩源 ， 外 接 晶 振 。 RST 是復(fù) 位 /片選線，通過(guò)把 RST 輸 入 驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送， 5s7av 與 單 片 機(jī)的復(fù) 位 信號(hào)相連。時(shí) 鐘 輸入 端 SCLK 接單片 機(jī) 引腳，進(jìn)行時(shí)鐘控制 。 Vcc:l Vcc2 Xl SCLK X2 10 Gnd RST z丘 旦旦 p17 |L 1二土土T 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 圖 27 時(shí)鐘也路 繼 電器驅(qū)動(dòng)接口電 路 如 圖 28 所 示 ， 這里繼電器由相應(yīng)的 PNP 型號(hào)的 9012 三 極 管來(lái)驅(qū)動(dòng)。開機(jī)時(shí)，單 片 機(jī)初始化后的 、 為 高 電 平， 三 極 管截 止 ， 所以開機(jī)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(huì)被拉 低 而 產(chǎn) 生足 籃 的 基 極電流， 使 三極管導(dǎo)通 ， 繼電器就 會(huì) 得 電吸合，從而 驅(qū)動(dòng)負(fù) 載 ， 點(diǎn)亮相應(yīng)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(chǎn)生火花。繼電器線 萄兩端 反 中 目并聯(lián)的二極管 是起到吸收反向電動(dòng) 勢(shì) 的功能，保護(hù) 相 應(yīng)的驅(qū) 動(dòng) 三 極 管 ，這種 繼 電器驅(qū)動(dòng)方式硬 件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn) 單。 摘要 Xll 住 斗 3 起時(shí)報(bào)警電路 圖 28 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 陽(yáng)明 本系統(tǒng)采用的超時(shí)報(bào)警電路如圖 二 9 所 示 。 單 片機(jī)的 加 一 個(gè) lOK 的上拉電阻 ， 再 經(jīng)過(guò)限流電阻 LOO 歐 與 三 極管 C945 的基極相連 。當(dāng) 端口為 低電 平 ， 即基極為低電平時(shí) ， 三 極 管 導(dǎo) 通 ， 驅(qū)動(dòng)蜂嗚器發(fā) 出 聲 音 ， 以 示 教 室 燈 工 作超 時(shí) 。 若 為 高 電 平 ， 即 基極 為 高 電平時(shí) ， 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(shí)報(bào)警 電路方便 了 管 理 人員對(duì) 教 室 燈 的 管 理，能 夠 科 學(xué) 、有效 地 管 理 教 室 電燈。 VCC 3 I OK 34 vcc 國(guó) 29 超時(shí)報(bào)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(hào)分別接到 ， ， ， ，用 二 極 管 不日與門電路將按鍵 信 號(hào) 引到外中斷。的引腳 。按鍵控制電路 采 用 單 片機(jī) P2 口的低 4 個(gè) 口 作按鍵的輸 入 信 號(hào)端 ， 信 號(hào)取自電阻的 分 壓 。 當(dāng) 按 鍵未按下時(shí) ， 端口的電壓接近電源電壓， 為 高 電 平 ， 當(dāng) 某 一 按鍵按下 時(shí) ， 對(duì)應(yīng)端口被按 紐 開 關(guān)短接到 地 ， 為 低電 平 。 單片機(jī)檢測(cè) 4 個(gè)端口電平的變 化 ， 從而 確 定 是哪個(gè)鍵被 按 下 。鍵 盤 工 作方式采 用 中 斷掃描方式 ， 4個(gè) 二 極管和 LOK 電陽(yáng)組成與門電路 ， 當(dāng) 任 一 鍵按下 時(shí) ， 與門輸出 引腳的電平 都 會(huì)由 高 為低。 第 二 功 能 是 外部中 斷 。的輸 入 引腳，我們利用其 電 平 的變 化 產(chǎn) 生 中斷 ， 在 中 斷服 務(wù) 程 序 中 讀 入 P2 口低 4 位 信 號(hào) ， 確定哪個(gè)鍵按 下 ， 執(zhí) 行相應(yīng)的按鍵功能， 電容和 10K 電阻組成濾波電路， 消除按鍵的抖動(dòng)。 6 5 系統(tǒng)看門狗電路 CAP 圖 210 按鍵 控 制 電路 在單 片 機(jī) 工 作過(guò)程中，不可避免的會(huì)由于外界的干擾 而 產(chǎn) 生 程序跑 飛 、 死 機(jī) 甚至 造 成整機(jī)癱換等情 況 。 為了能夠及時(shí) 恢 復(fù) 單 片 機(jī) 的 工 作 ， 只能采用重新復(fù)位 的方 法 ， 因此還應(yīng)該 在 硬 件設(shè)計(jì)中使用 看 門 狗 電 路 ， 這樣 在 單 片 機(jī) 發(fā) 生 死 機(jī)的情 況 下 ， 看 門 狗將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)給單片 機(jī) ， 使單片機(jī)復(fù) 位 ， 重新 執(zhí) 行 程序。由 于 系統(tǒng)同時(shí)需要看門狗和 EEPR