【導讀】基于單片機控制的教室燈光自動控制器的研究 I 蒞艿襖螆肅蒅螀裊膇羋蚆襖艿蒃薂袃聿芆薈袂膁薂袇袁芃莄螃袀莆薀蠆袀肅莃薅罿膈薈蒁羈芀莁螀羇羀薆蚆羆膂荿螞羅芄蚅薈羅莇蕆袆羄肆芀螂羃腿蒆蚈肂芁艿薄肁羈蒄蒀肀肅芇蝿聿芅蒂螅聿莇蒞蟻肈肇薁薇肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃螁膆莀葿螀莈薆袈蝿肈蒈螄螈膀蚄蝕螇芃蕆薆螆蒞艿襖螆肅蒅螀裊膇羋蚆襖艿蒃薂袃聿芆薈袂膁薂袇袁芃莄螃袀莆薀蠆袀肅莃薅罿膈薈蒁羈芀莁螀羇羀薆蚆羆膂荿螞羅芄蚅薈羅莇蕆袆羄肆芀螂羃腿蒆蚈肂芁艿薄肁羈蒄蒀肀肅芇蝿聿芅蒂螅聿莇蒞蟻肈肇薁薇肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃螁膆莀葿螀莈薆袈蝿肈蒈螄螈膀蚄蝕螇芃蕆薆螆蒞艿襖螆肅蒅螀裊膇羋蚆襖艿蒃薂袃聿芆薈袂膁薂袇袁芃莄螃袀莆薀蠆袀肅莃薅罿膈薈蒁羈芀莁螀羇羀薆蚆羆膂荿螞羅芄蚅薈羅莇蕆袆羄肆芀螂羃腿蒆蚈肂芁艿薄肁羈蒄蒀肀肅芇蝿聿芅蒂螅聿莇蒞蟻肈肇薁薇肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃螁膆莀葿螀莈薆袈蝿肈蒈螄

　　

【正文】 可能避免外界風直接吹向人體傳感器。 系統(tǒng)控制方案的分析 所研制的控制器以自然光強度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)。可以實現(xiàn)自動與手動控 制相兼容。在自然環(huán)境光較強光線足夠時，無論人是否存在，都不開燈 。在自然環(huán)境光較弱時，有人存在且超過一定時間，控制器自動打開電燈，直到人離開 后再延時一 定時間后關燈。同時，還要按作息時間來控制，夜晚超過 12 點，若還有人存在，則關閉自動控制器的運行，改用遙控器或機械開關來手動控制，以解決因特 殊情況下，自動控制器的不人性化運行。 本文所研究的教室燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提 ,是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎 ,它主要為軟件提供程序運行的平臺。而軟件部分，是對 硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功 能，達到控制器自動與手動相結合的教室照明智能控制。 基于單片機控制的教室燈光自動控制器的研究 6 3．系統(tǒng)控制模塊的硬件設計 考慮到本系 統(tǒng)所安裝的環(huán) 境影響因素比較多，且教室控制設備中的人體存在傳感器 等經(jīng)常會園環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設計過程中，電子元器件 的選用、線路布置和設備的安放要充分考慮到抗干擾問題。 控制模塊的硬件構成 系統(tǒng)控制單元是以單片機主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：系統(tǒng)供電模塊、硬件時鐘模塊、看門狗模塊、環(huán)境光模塊、人體存在傳感器模塊、遙控器模塊、遙控器接收模塊及超時報警模塊，其結構框圖如圖 31 所示， 圖 31 結構框框圖 遙控器模塊 遙控器接收模塊 電源模塊 人體存在傳感器模塊 51 系統(tǒng)模塊 環(huán)境光模塊 看門狗模塊 系統(tǒng)時鐘模塊 基于單片機控制的教室燈光自動控制器的研究 7 控制系統(tǒng)的 主要硬件電路 系統(tǒng)主控電路 本系統(tǒng)的主控模塊主要采用 ATMAL 公司的 AT89C2051 作為主控芯片，AT89C2051 是個低功耗，高性能的 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 2KB 的可反復擦寫的只讀 Flash 程序存儲器和 128KB 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用ATMAL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元。 AT89C2051 只有 20 個引腳， 15個 I/O 口（其中 P1 是個完整的 8 位雙向 I/O 口）， 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程 定時計數(shù)器， 2 個全雙向串行通信口， 1 個模擬比較放大器。指令系統(tǒng)與 MCS51系列完全兼容，除了沒有外部數(shù)據(jù)存儲器和外部程序存儲器等擴展功能外，他具有 80C31 片機所有的功能。其主要特點為：（ 1） MCS51 產(chǎn)品完全兼容；（ 2） 2K字節(jié)可編程閃爍內(nèi)存；（ 3）編程次數(shù)可達 1000 次；（ 4）兩級程序加密防盜；（ 5）15 個可編程 I/O 口、 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器、可直接驅(qū)動 LED 顯示， 5個中斷源；（ 6）二級中斷優(yōu)先級、全雙工串行口。正是因為 AT89C2051 單片機具有上述特點，尤其是自帶 FLASH 存儲器，并且能夠有 效擦除 1000 次，使整個控制系統(tǒng)的硬件電路變得很簡單，大大縮短了開發(fā)周期。 AT89C2051 的 CPU有兩種節(jié)電工作方式既空閑和掉電方式，遙控器采用了空閑節(jié)電方式。當 CPU 執(zhí)行完 IDL=1（ =1）指令后 ,系統(tǒng)進入了空閑工作方式 ,這時內(nèi)部始終不向 CPU 提供 ,而只共給中斷、串行口、定時器部分。 AT89C2051 的 P1 是一組 8 位雙向 I/O 口， 提供內(nèi)部上拉電阻， 和 內(nèi)部無上拉電阻。 P1 口輸出緩沖器可以吸收 20mA 電流并可以直接驅(qū)動LED。當 P1 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(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。 P3 口還用于實現(xiàn)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 RXD（串行輸入口） 基于單片機控制的教室燈光自動控制器的研究 8 TXD（串行輸出口） INT0 （外中斷 0） 1INT （外中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0外部輸入） T1（定時 /計數(shù)器 1外部輸入） AT89C2051 的 P3 口只有 7 個引腳， 沒有引出。 P3 口的 、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的 7 個雙向 I/O 口 。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。當 P3口寫入“ 1”時，它們內(nèi)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。 在線編程模塊電路 以往單片機的實驗往往依賴于仿真機和單片機學習系統(tǒng)，價格昂貴，近年來，隨著 FLASH 型單片機的廣泛應用，采用軟件模擬結合寫片驗證成為一種經(jīng)濟實用的實驗方法，尤其是隨著單片機技術的發(fā)展，很多單片機都具有了 ISP 功能， 不再需要仿真機，將單片機的易用性推向一個新的高度。 AT89C52 芯片就是這樣的芯片。 AT89C52 芯片支持在線編程 (ISP)功能，用戶可以通過 AT89C52 在線編程接口直接對電路板上的 CPU 進行在線編程，方便了程序的修改燒寫工作。 ISP 進行在線編程時，用 AT89C52 芯片的 ， ， 引腳及 RST 端口，通過 PC并口，根據(jù)工 SP 協(xié)議制作簡單的編程器就可對 CPU 進行編程。在線編程 (ISP)器的紅色 LED 是電源指示燈，綠色 LED 是復位指示燈，黃色 LED是時鐘信號指示燈，每個 LED 約消耗 的電流，它們使用獨立的緩沖器不會影響下載線和用戶板，當執(zhí)行菜單命令 Reset 時可以看到綠色 LED 閃一下，表示電腦已經(jīng)可以控制下載線 。其下載線正常工作電壓為 ，部分電腦即使不連接 VCC也可以正常工作， 10 心的插頭和插座有三角形標志的均為第一腳。使用方便、快捷，且工作顯示信號清晰。 基于單片機控制的教室燈光自動控制器的研究 9 系統(tǒng)供電電路 要取得 +5V 電壓，若選用 12V 的變壓器，整流濾波后輸出往往大于 12V，會使穩(wěn)壓器功耗大，自身溫度較高。故不選用輸出電壓為 12V的變壓器，而選用輸出電壓為 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)過二極管全波整流、電解電容 Cl， C2濾波，再經(jīng)一只正輸出穩(wěn)壓器 LM7805，為了緩沖負載突變，改善瞬態(tài)響應，輸出端