【導讀】目前，國內學校教室的照明燈具大多采用手動開關控制，即使嚴格管理，成大量的能源浪費。的情況下仍繼續(xù)使用，必然會縮短燈具的使用壽命。因此對教室照明系統(tǒng)進行。自動化控制具有重要意義。而現(xiàn)有成型的教室照明自動控制器在應用中還存在。一些問題，需要對其做進一步的改進。紅外檢測、聲控等芯片的運行來控制照明燈的開關。串口通信、執(zhí)行模塊等的電路設計。通過硬件和軟件的協(xié)同設計，該系統(tǒng)最終。行控制，并在燈亮的情況下，該系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)，若連續(xù)五次探測都沒有人，燈具不熄滅，若無反應則關閉電源。

　　

【正文】 在附近空間形成電場對帶點微粒有吸引或排斥作用。通過與外電路的連接，則可在電路中觀測到電流。升溫和降溫兩種變化截然相反。與壓電效用不同的是，熱釋電效應中極化的改變是由溫度變化引起的，壓電效應中是由壓力引起的。本課題針對學校教室的環(huán)境，選用紅外人體感應傳感器 (PR)RE200B 對人體信號進行檢測。 RE200B 是傳感器的一種， RE200B 采用熱釋電材料極化隨 溫度變化的特性探測紅外輻射，并配合雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。 RE200B 是熱釋電紅外傳感器。這種傳感器是由一種晶體材料做成，當這種晶體表面受到紅外線照射時，會在晶體表面產(chǎn)生電荷。隨著光線對晶體照射的第三章 系統(tǒng)硬件設計 21 改變，電荷量也會發(fā)生改變。這個改變的電信號可以通過場效應管來進行測量，基本就是這樣的一個原理制作了這樣的傳感器。 這種傳感器對于不同波長的光線照射都能產(chǎn)生不同程度的響應，因此在傳感器前會加入一個濾鏡窗口，這就是為什么我們能看到的 RE200B 的 to5 封裝形式中有一個 像玻璃似的小窗。當然通過這個濾鏡可以限定晶體對特定波長的光線產(chǎn)生響應，一般在 8um~14um，這樣就非常接近人體輻射的紅外線波長了。 特 點：① CMOS 工藝 。②數(shù)?；旌?。③具有獨立的高輸入阻抗運算放大器。④內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾。⑤內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器。⑥采用 16 腳 DIP 封裝。 BISS0001 是由運算放大器、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成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰? 紅外人體感應傳感器的信號處理電路如圖 所示 圖 紅外人體感應器信 號處理電路 技術指標為： 工作電壓： ～ 20V 電平輸出：有人時 高電平，無人時 0V 低電平 VCIBVDD2OUT2IN －1IN+1IN －1OUT AVORR1RC1RC2RR2VSSRESET 87654321910111213141516R61MR41MR71MR510KR82MR9R347KR1110MR1010MR12GNDC11C13C?47μFC10C1210μFC15C16VCCVCCVODSCTextRE200BBISS001第三章 系統(tǒng)硬件設計 22 感應角度： 110 度 靜態(tài)電流：小于 40μ A 距離： 0～ 5 米 BISS0001 是采用 CMOS 數(shù)?；旌辖Y構、具有 DIP16 和 SOIC16 兩種封裝的熱釋電紅外傳感信號處理集成電路。芯片內部集成了電壓比較器、狀態(tài)控制器、延時電路定時器、封鎖時間定時器以及參考電壓源等電路，常用于防盜報警器、自動門等各種自動開關。利用 BISS0001 構成的熱釋電紅外延時照明控制器典型電路如圖所示 。該控制器能實現(xiàn)有人進入燈亮，人走燈滅控制。常用于浴室、儲藏室、梳妝臺鏡前燈等自動控制。 利用 BISS0001 構成的熱釋電紅外延時照明控制器電路 該熱釋電紅外延時照明控制器由電源電路、紅外延時控制電路和控制執(zhí)行電路組成。其中，電源電路由電源變壓器 T、整流二極管 VD1～ VD濾波電容 C C旁路電容 C三端穩(wěn)壓集成電路 IC2 組成。實際應用時， T 常選用220V／ 9V、 5VA 小型優(yōu)質電源變壓器； VD1～ VD4 選用 IN4001 型硅整流二極管； IC2 選用 LM7805 型三端穩(wěn)壓集成電路。 220V 交流電通過降壓、 整流、濾波和穩(wěn)壓后形成穩(wěn)定的＋ 5V 直流電壓給整個控制電路供電。 聲響模塊的設計 我們采用話筒放大實現(xiàn)聲控功能，主要是由話筒拾音電路和放大電路組成的。拾音電路是把收集的聲音信號轉換為電信號，由于聲音微弱，即用放大電路把信號放大。放大電路中我們利用了芯片 LM324 運算放大器。 第三章 系統(tǒng)硬件設計 23 電路圖如圖 所示 圖 聲響 模塊 LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點。 其引腳圖如圖 所示。 LM324 是四運放集成電路是，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝。它的內部包含四 組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器有 5 個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負電源端，“ Vo ”為輸出端。兩個信號輸入端中， Vi （ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。例如，可直接操作的 LM324 系列，這是用來在數(shù)字系統(tǒng)中，輕松地將提供所需的接口電路，而無需額外的177。15V 電源標準的 5V 電源電壓。 參數(shù)指標： 運放類型 :低功率 放大器數(shù) :4 VCCR160KC210nFC133μFDISTHRTRICONOUTVCCGND4765128MICMICROPHONE LM324第三章 系統(tǒng)硬件設計 24 帶寬 : 針腳數(shù) :14 工作溫度范圍 :0176。 C 至 +70176。 C 封裝類型 :SOIC 3dB 帶寬增益乘積 : 變化斜率 :器件標號 :324 器件標記 :LM324AD 增益帶寬 : 工作溫度最低 :0176。 C 工作溫度最高 :70176。 C 放大器類型 :低功耗 溫度范圍 :商用 電源電壓最大 :32V 電源電壓最小 :3V 芯片標號 :324 表面安裝器件 :表面安裝 輸入偏移電壓 最大 :7mV 運放特點 :高增益頻率補償運算 邏輯功能號 :324 額定電源電壓 , +:15V 第三章 系統(tǒng)硬件設計 25 圖 LM324 引腳圖 特點： 。 。 ： 3V32V。 偏置電流：最大 100nA。 。 。 。 。這個是最常用的運算放大器 1， 2， 3 腳是一組 5， 6,7 腳是一組， 8， 9， 10 腳是一組， 12， 13,14 腳是一組，剩下的兩個腳是電源， 1， 7,8,14 是各組放大器的輸出腳，其它的就是輸入腳。至于使用地方，那就是你需要比較器和運算放大器的所有地方你都可以用，只是 當你所需要用到運算放大器的地方對運算放大器的性能要求很高的時候那你就的看看 LM324 是不是滿足性能要求了！單位增益內部頻率補償大直流電壓增益 100 dB 的高帶寬（單位增益） 1 兆赫（溫度補償）電源范圍寬：單電源 3V 至 32V 電源或雙電源177。 至177。 16V 極低的電源漏電流（ 700μ A）基本上是獨立的電源電壓低輸入偏置電流 45 NA（溫度補償）低的輸入失調電壓為 2 mV 和失調電流： 5 NA。第四章 系統(tǒng)軟件設計 26 第四章 系統(tǒng)軟件設計 軟件的實現(xiàn)原理 該自動控制器要求實現(xiàn)以下功能：當有光（自然光）時，不管教室是否有人和 聲響，都將關閉電源，所有燈具不會點亮。當無光（自然光）時，若有人或者附近有異常聲響時。則開啟電源，點亮燈具，并使控制系統(tǒng)程序進入監(jiān)控狀態(tài)，若連續(xù)五次探測都無人，則發(fā)出熄燈警告，燈具亮滅閃在警告狀態(tài)下，若此時教室有人靜止不動，在燈具亮滅閃爍的提示下，自認會有所動作，熱釋紅外探測器就會探測到這一變化，從而結束警告，式燈具繼續(xù)點亮，控制器回到監(jiān)控狀態(tài)。仍無人無聲，則關閉燈具電源，從而實現(xiàn)照明燈有人自啟無人自熄的目的 軟件的流程框圖 通過對該自動控制器系統(tǒng)的設計可以畫出該系統(tǒng)的流程框圖如圖 所示，該系統(tǒng) 的設計思路是先開始初始化，在第三步信號為基本的前提下，與預先設定的數(shù)據(jù)做比較，若成立產(chǎn)生了高信號，則進入第五步的紅外與聲響的檢測模塊，通過信號的高低來判斷是否有人，當有高信號輸出的時候，通過單片機與電磁鐵的關系來控制燈的開啟。并在此時紅外模塊進入監(jiān)測模式，若是有人動作就會散發(fā)紅外然后被紅外模塊所發(fā)現(xiàn)。以此來阻止燈的關閉。 第四章 系統(tǒng)軟件設計 27 開 始芯 片 初 始化光 敏 元 件與 設 定 值比 較紅 外 信號聲 響 信號開 燈紅 外 監(jiān)測 5 次燈 閃 爍結 束關 燈小 于大 于無無有 有有無 圖 系統(tǒng)的流程框圖 第四章 系統(tǒng)軟件設計 28 軟件的程序編寫 根據(jù)此流程框圖，我們可以寫出該系統(tǒng)的軟件編程。 include int main(int b,int c) { int a=0。// 光敏元件初始化 //int b。//紅外信號 ,靜態(tài)變量全局值 //int c。//聲音信號 int flag=1。//檢測開關鍵 int d=0。//燈 int i=0。//監(jiān)控次數(shù) while（ flag） { scanf(%d,a)。 if（ a0） { if（ b0||c0） { flag=1。 }else{ return 1； //沒有感應 } } } do 第四章 系統(tǒng)軟件設計 29 { d=1。 i++。 if(b0){ i=0。 } }while(i=5) d=0。 return 0。 } 結束語 30 結束語 基于單片機的教室照明自動控制器的設計涉及到了計算機的硬軟件知識，通過對系統(tǒng)的設計和調試，本次設計主要完成了以下工作： 提出基于單片機的教室照明自動控制器設計的基本方案； 完成了模塊電路、主控門電路等相應的硬件電路設計； 編譯了教室自動控制器的設計的控制程序、流程框圖等 當然，本次設計中也還存在很多問題。本次設計由于作者知識的有限，所以設計的系統(tǒng)并不是最理想的。例如作者對單片機掌握的不太熟練，對于一些串行口及數(shù)據(jù)的傳輸有些問題，并且對于各個元器件的工作電壓是否匹配等問題處理的不夠精確。 本次設計的過程和結果都給了我很多感觸。初次拿到畢業(yè)設計的題目時，真的是對教室照明燈自動控制器一無所知。在初次見到魏芹芹老師的時候，只是對自動控制器有一定的理解，至于怎么設計，幾乎沒有什么想法。在魏芹芹老師的指 導和講解下，對照明燈自動控制器的介紹有了一定的了解。后來通過不斷的學習以及在圖書館等查閱資料，終于清楚的知道了教室自動控制器的基本情況和設計方案。通過對各種元件性能的比較和所學知識的實際應用，對本次畢業(yè)設計進行了設計 。 通過本次設計，讓我學會了從系統(tǒng)的高度來考慮設計的方方面面，對單片機的設計和研究有了更深刻的體會；讓我了解到軟件的設計是建立在對硬件了解的基礎上的，特別是對單片機的功能，引腳定義和內部結構要有較為詳細的了解，此外對電路板中所用到的各個芯片的引腳和功能，也要進行了解；在編寫程序時，進行模塊化設 計，以嚴謹?shù)膽B(tài)度進行編程，避免出現(xiàn)低級錯誤，養(yǎng)成為程序添加注釋和說明的好習慣，以便自己的修改和閱讀者輕松的了解程序的各部分及整體的功能。 參考文獻 31 參考文獻 ［ 1］ 雷玉堂．光電檢測技術 [M]. 中國計量出版社 . 1995. ［ 2］ 季建華 . 智能儀表原理 [M]. 山東教育出版社 . 2020. ［ 3］ 王永生 . 電子測量學 [M]. 西北工業(yè)大學出版社 . 2020. ［ 4］李華．單片機實用接口技術 [M]. 航空航天大學出版社 . 2020. ［ 5］張鵬．王雪梅 . 單片機原理與應用實例教程 [M]. 海軍出版社 . 2020. ［ 6］赫建國等 . 單片機在電子電路設計中的應用 [M]. 清華大學出版社 . 2020. ［ 7］康華光．電子技術基礎（模擬部分） [M]. 高等教育出版社 . 1998． ［ 8］ 英文參考手冊 [Z] ［ 9］ 英文參考手冊 [Z]. ［ 10］ 英文 參考手冊 [Z]. ［ 11］康華光．電子技術基礎（數(shù)字部分） [M]. 高等教育出版社 . 1998. ［ 12］賴麒文 . 8051單片機 C語言軟件設計的藝術 [M]. 科學出版社 . 2020. ［ 13］徐波 . Keil的使用技巧 [J]. 《電子產(chǎn)品世界》出版社 . 2020. 第 224期 . 69. [14] 何政 .單片機原理與應用 [M].上海科學技術出版社 ,1992年 .5455 [15] 劉文秀 .單片機應用系統(tǒng)仿真的研究 [J].現(xiàn)代電子技術 .2020, 第 286 期 . [16] 李光飛 .單片機設計實例指導 [M].北京：北京航空航天大學出版社 ,96100. [17]姜志海等編 .單片微型計算機原理及應用 .電子工業(yè)出版社 ,2020 [18]李華等編 .MCS51 系列單片機實用接口技術 .北京航空航天大學出版社， 1993 [19]徐惠民