【導讀】傳統的控制系統的常規(guī)電子線路。同時樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機的。照明控制系統的普及與應用奠定了堅實的基礎。該系統采用了當今比較成熟的傳感技術和計算機控制技術，利用多參數來實現。對學校教室室內照明的控制。系統設計包括硬件設計和軟件設計兩部分。器分別是以AT89C51單片機為基礎，實現了通信、控制與顯示等功能。電路以及看門狗電路等。對于軟件設計主要有主控制器、分控制器的有線通信程序設。計以及燈光控制、定時控制、鍵盤掃描與LED顯示等程序設計。

　　

【正文】 器對紅外線的敏感程度主要表現在傳感器敏感單元的溫度所發(fā)生的變化，而溫度的變化導致電信號的產生。環(huán)境與自身的溫度變化由其內部結構決定了它不向外輸出信號；而傳感器的低頻響應（一般為 ~10Hz）和對特定波長紅外線（一般為 5~15um）的響應決定了傳感器只對外界的紅外線的輻射而引起傳感器的溫度的變化而敏感，而這種變化對人體而言就是移動。所以，傳感器對人體的移動或運動敏感，對靜止或移動很緩慢的人體不敏感；它可以抗可見光和大部分紅外線的干擾。 （ 2） 濾光窗 制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為 ～20μ m。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，通常在傳感器上加裝了一塊圖 212 傳感器頂 圖 213 傳感器低 圖 214 傳感器側 第三章 系統軟件設計及實現 18 干涉濾光窗。濾光窗是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的， 濾光窗能有效地濾除 ~14um 波長以外的紅外線。例如， SCA021 對 ~14um 波長的紅外線的穿透量為 70%，在 處時下降為 65%，而在 處時陡降為 %； P2288 的響應波長為 6~14um，中心波長為 10um。 物體發(fā)射出的紅外線輻射能，最強波長和溫度的關系滿足λ m*T=2989（ ）（其中λ m 為最大波長， T 為絕對溫度）。人體的正常體溫為 36~℃ ，即 309~，其輻射的最強的紅外線的波長為λ m=2989/（ 309~） =~，中心波長為。因此，人體輻射的最強的紅外線的波長正好落在濾光窗的響應波長（ 7~14um）的中心。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻止陽 光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。 比較電路 比較電路 如圖 215 所示，由兩個運算放大器組成 ， 輸入信號來自于 紅外人體探頭輸出。比較電路中的基準電壓分別由兩個獨立的分壓電路得到，供電路比較所用。即運算放大器 D1 的 6 腳和 D2 的 1 腳電壓分別為 和 。 圖 215 人體信號 比較 電路 通過比較電路將相應 的電壓比較結果以數字信號 輸出。 當被動紅外探頭在有效范圍內感應到人體信號后，運算放大器的“ 2 腳”或“ 5腳”的電壓降為 ；當被動紅外探頭 在 有效范圍內 沒有感應 人體紅外信號 時 ，“ 2 腳”或“ 5 腳”的電壓降為 。探頭故障斷路時，則“ 2 腳”或“ 5 腳”的電壓降為 0V。 “ 1腳”的電壓恒定為 ，“ 2 腳”的電壓有 1V 或是 兩種狀態(tài)， “ 6腳”的電壓恒定為 ，“ 5腳”的電壓與“ 2 腳”的電壓保持一致。 探頭 將會根據有無人體信號在“ 2腳”產生 或 兩種電壓信號。 （由于故障或沒有安裝探頭） 第二章 硬件電路設計與實現 19 “ 1腳”的電壓恒定為 ，“ 2 腳”的電壓為 0V， “ 6腳”的電壓恒定為 ，“ 5腳”的電壓為 0V。 探頭 將只會產生一種電壓信號 0V。 具體的比較結果如下表 21 所示。 表 21 探頭采集信號輸出狀態(tài)表 探頭工作狀態(tài) “ 1 腳” 電壓 “ 2 腳”或“ 5 腳”電壓 “ 6 腳” 電壓 正常 工作 無人狀態(tài) 1 1 有人狀態(tài) 0 1 斷路或故障 0V 1 0 通過比較電路，不僅解決了不同工作狀態(tài)時被動紅外探頭的對外界人體紅外信號的采集，而且也實現了僅通過被動紅外探頭的兩根電源線同時也傳輸了所采集的周圍環(huán)境的紅外信號，一舉兩得。 DS12887 時鐘 芯片接口電路設計 本 次系統 設計中， 燈光設計有以時間作為基準信號，故 采用了 DALLAS 公司的DS12887 芯片。 DS12887 為 DALLAS 公司生產的實時時鐘芯片，除具有實時鐘功能外，它還具有 114 字節(jié)的通用 RAM，采用 CMOS 技術制成，具有內部晶振和時鐘芯片備份鋰電池，而且它與目前應用廣泛的時鐘芯片 MC146818B 和 DS1287 管腳兼容。采用 DS12887芯片設計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機接口。 DS12887 芯片具有微功耗，外圍接口簡單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統中。 的原理及管腳說明 圖 216 顯示了 DS12887 管腳排列圖 ，并 分別說明管腳功能： VCC：直流電源 +5V 電壓。當 5V 電壓在正常范圍內時，數據可讀寫；當 VCC 低于 ，讀寫被禁止，計時功能仍繼續(xù)；當 VCC 下降到 3V以下時， RAM 和計時器被切換到內部鋰電池 。 MOT(模式選擇 )： MOT 管腳接到 VCC 時，選擇 MOTOROLA 時序，當接到 AFND 時，選擇 INTEL時序。 SQW(方波信號 輸出 )： SQW 管腳能從實時時鐘內部 15 級分頻器的 13 個抽頭中選擇一個作圖 216 DS12887 芯片管腳圖 第三章 系統軟件設計及實現 20 為輸出信號，其輸出頻率可通過對寄存器 A編程改變。 AD0～ AD7(雙向地址 /數據復用線 )：總線接口，可與 MOTOROLA 微機系列和 INTEL微機系列接口。 AS(地址選通輸入 )：用于實現信號分離，在 AD/ALE 的下降沿把地址鎖入 DS12887。 DS(數據選通或讀輸入 )： DS/RD 客腳有兩種操作模式，取決于 MOT 管腳的電平，當使用 MOTOROLA 時序時 ， DS 是一正脈沖，出現在總線周期的后段，稱為數據選通；在讀周期， DS 指示 DS12887 驅動雙向總的時刻，在寫周期， DS的后沿使 DS12887 鎖存寫數據。選擇 INTEL 時序時， DS 稱作 (RD)， RD 與典型存貯器的允許信號 (OE)的定義相同。 R/W(讀 /寫輸入 )： R/W 管腳也有兩種操作模式。選 MOTOROLA 時序時， R/W 是一電平信號，指示當前周期是讀或寫周期， DSO 為高電平時， R/W 高電平指示讀周期， R/W低電平指示寫周期；選 INTEL 時序， R/W 信號是一低電平信號 ，稱為 WR。在此模式下，R/W 管腳與通用 RAM 的寫允許信號 (WE)的含義相同。 CS(片選輸入 )：在訪問 DS12887 的總線周期內，片選信號必須保持為低。 IRQ(中斷申請輸入 )：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。沒有中斷條件滿足時，IRQ 處于高阻態(tài)。 IRQ 線是漏極開路輸入，要求外接上接電阻。 RESET(復位輸出 )：當該腳保持低電平時間大于 200ms，保證 DS12887 有效復位。 2. 地址分配表及時間、日歷和鬧鐘的數據格式 表 22 時間、日歷和鬧鐘的數據格式 地址 功能 十進制范圍 范圍 二 進制數據模式 BCD 數據模式 0 秒 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 1 秒鬧鐘 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 2 分鐘 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 3 分鐘鬧鐘 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 4 小時（ 12進制） 1－ 12 1－ 0CAM， 81－ 8CPM 01－ 12AM， 81－ 92PM 小時（ 24進制） 0－ 23 00－ 17 00－ 23 5 時鬧鐘（ 12 時制） 1－ 12 01－ 0CAM， 81－ 8CPM 01－ 12AM， 81－ 92PM 時鬧鐘（ 24 時制） 0－ 23 00－ 17 00－ 23 6 星期（星期天＝ 1） 1－ 7 00－ 07 00－ 07 7 日期 1－ 31 01－ 0F 1－ 31 8 月份 112 010C 112 9 年 099 0063 0099 第二章 硬件電路設計與實現 21 DS12887 內部有 128B 的非易失 RAM，其中地址 0~9 為時間、日歷、鬧鐘信息存放單元，具體見表 12，地址 10~13 依次為寄存器 A、 B、 C、 D 的地址，而剩下的 114B 則作為通用的 RAM。其中寄存器 C、 D 為只讀，寄存器 A 的 D7 位為只讀 ； 114 字節(jié)的非易失性通用 RAM 沒有特殊功能，可以在任何時 候讀寫。 0xc0、 0xff 為特殊的數。如果小時鬧鐘為 0xc0、 0xff，表示每小時中斷一次；如果小時鬧鐘和分鐘鬧鐘都是 0xc0、0xff，表示每分鐘中斷一次；如果小時鬧鐘、分鐘鬧鐘和秒鬧鐘都是 0xc0、 0xff，表示每秒中斷一次。 狀態(tài)控制寄存器 DS12887 有 4個控制寄存器，它們在任何時間都可訪問，即使更新周期也不例外。 （ 1） 寄存器 A 表 23 寄存器 A 的功能表 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS0 UIP：更新周期正在進行位。當 UIP 為 1，更新轉換將很快發(fā)生，當 UIP 為 0，更新轉換至少在 244181。s 內不會發(fā)生。 DV0， DV1， DV2：用于開關晶振和復位分頻鏈。這些位的 010 唯一組合將打開晶振并允許 RTC 計時。 RS3， RS2， RS1， RS0：頻率選擇位，從 15 級頻率器 13 個抽頭中選一個，或禁止分頻器輸入，選擇好的抽頭用于產生方波 (SQW 管腳 )輸出和周期中斷，用戶可以： 用PIE 位允許中斷 ； 用 SQWE 位允許 SQAW 輸出；二 者同時允許并用相同的頻率； 都不允許 。 （ 2） 寄存器 B 表 24 寄存器 B 的功能表 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 SET PIE AIE UIE SQWE DM 24/12 DSE SET： SET 置 0 時 ，時間更新正常進行，每秒計數走時一次，當 SET 位寫入 1，時間更新被禁止，程序可初始化時間和日歷字節(jié)。 PIE：周期中斷 允許 位， PIE 為 1 時 ，則允許 中斷； PIE 為 0 時 ，則禁止中斷。 AIE：定鬧中斷允許位， PIE 為 1，允許中斷，否則禁止中斷。 SQWE：方波允許位，置 1 時 選定頻率方波從 SQW 腳輸出；置 0 時， SQW 腳為低 電平 。 DM：數據模式位， 置“ 1”時，時間、日歷和警報的數據采用二進制形式，置“ 0”時采用 BCD 碼。 24/12：小時格式位， 置“ 1”采用 24小時 模式 ， 置“ 0”則采用 12 小時 模式 。 DSE： P 夏令時允許位，當 DSE 置 1 時允許兩個特殊的更新，在四月份的第一 個星期 日 ， 時間從 1： 59： 59AM 時改變?yōu)?1： 00： 00AM，當 DSE 位為 0，這種特殊修正不發(fā)第三章 系統軟件設計及實現 22 生。 （ 3） 寄存器 C 表 25 寄存器 C 的功能表 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 IRQF PF AF UF 0 0 0 0 IRQF：中斷申請標志位。當下列表達式中一個或多個為真時，置 1。 PF=PIE=1； AF=AIE=1； UF=UIE=1； 即： IRQF=PF178。PIE+AF178。AIE+UF178。UIE 只要 IRQF 為 1， IRQ 管腳輸出低 電平。 寄存器 C 是只讀寄存器，所有標志位都是芯片內部時鐘在運行中產生中斷時置位， 程序讀寄存器 C 以后或 RESET 管腳為低后，所有標志位清零。 AF：定鬧中斷標志位，只讀， AF 為 1 表明現在時間與定鬧時間匹配。 UF：更新周期結束標志位。 UF 為 1 表明更新周期結束。 BIAT0～ BIT3： 寄存器 C 未用狀態(tài)位，讀出總為 0，不能寫入。 （ 4） 寄存器 D 表 26 寄存器 D 功能表 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 VRT 0 0 0 0 0 0 0 VRT：內部鋰電池狀態(tài)位，平時應總讀出 1，如出現 0，表明內部鋰電池耗盡。 BIT0～ BIT6： 寄存器 D未用狀態(tài)位，讀出總為 0，不能寫入。 DS12887 接口設計及初始化程序 圖 2— 17 DS12887 接口設計 第二章 硬件電路設計與實現 23 define uchar unsigned char define uint unsigned int include include include include include include include define P128870 XBYTE[0x4000] define P128871 XBYTE[0x4001] define P128872 XBYTE[0x4002] define P128873 XBYTE[0x4003] define P128874 XBYTE[0x4004] define P128875 XBYTE[0x4005] define P128876 XBYTE[0x4006] define P128877 XBYTE[0x4007]