【正文】 如圖所示電路為輸出電壓 +5V、輸出電流 的穩(wěn)壓電源。 LM7805 三端正穩(wěn)壓電路 ,能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì)影響到負(fù)載電路的正常工作。 由于整個(gè)系統(tǒng)采用的電源電壓需 +5V 和 +12V 電壓，把頻率為 50Hz、有效值為 220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的 5V 直流電壓。 可替代變壓器隔離，不會(huì)因觸點(diǎn)跳動(dòng)而產(chǎn)生尖峰噪聲，且抗震動(dòng)和抗沖擊能 36 力強(qiáng)。 光電耦合器因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此在實(shí)際使用過程中，具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)： 能夠有效抑制接地回路的噪聲，消除地干擾，使信號(hào)現(xiàn)場與主控制端在電氣上完全隔離，避免了主控制系統(tǒng)受到意外損壞。 二、方案二 圖 224 為方案二電路圖。 第六節(jié) 執(zhí)行模塊 一、方案一 圖 224 為方案一電路圖。按照?qǐng)D 222 中接法，這幾個(gè)端口是低電平有效。 33 2)當(dāng)輸入電壓 UinUr 時(shí)，輸出為低電平 UOL。 LM339 最簡單的應(yīng)用是單限比較器。 LM339 的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選 3～ 15K）。 用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇 LM339 輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。 本設(shè)計(jì)使用了一個(gè)比較器集成電路模塊 LM339，它類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。 運(yùn)放，是通過反饋回路和輸入回路的確定“運(yùn)算參數(shù)”，比如放大 倍數(shù)，反饋量可以是輸出的電流或電壓的部分或全部。 電壓比較器 電壓比較器的功能：比較兩個(gè)電壓的大 小 (用輸出電壓的高或低電平，表示兩個(gè)輸入電壓的大小關(guān)系 )： 當(dāng)“＋”輸入端電壓高于“－”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為高電平； 當(dāng)“＋”輸入端電壓低于“－”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為低電平； 電壓比較器的作用：它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。 Vrmax 越大，管子性能越穩(wěn)定。 （一）光敏二極管 31 光敏二極管使用時(shí)要反向接入電路中，即正極接電源負(fù)極，負(fù)極接電源正極。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。 （ 5）光照特性。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗電阻）與受光照射時(shí)的電阻值（亮電阻）的相對(duì)變化值。 （ 2）暗電流、暗電阻。 可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。 圖 218 光敏電阻 光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。光敏電阻 RL一端接 +5V 電源，另一端與 R1 的電阻分壓。 第三節(jié) 可見光檢測模塊 一、方案一 方案一電路圖如圖 217 所示。 表 27 BISS0001 極限參數(shù) 名稱 極限參數(shù)（ Vss=0V） 電源電壓 ～ 6V 輸入電壓范圍 ～ VDD+（ VDD=6V） 各引出端最大電流 177。由于選擇的是可重復(fù)觸 發(fā)方式， VS 可重復(fù)觸發(fā) VO 為有效狀態(tài)，并可促使 VO在延時(shí)周期 Tx內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。它有兩種工作方式供選擇，通過將引腳 A 置 1 或 0。 實(shí)驗(yàn)所得，當(dāng)傳感器檢測室內(nèi)有人時(shí)， VO≈ 4V；無人時(shí) VO≈ 。 2．可重觸發(fā)工作方式各點(diǎn)工作波形： 圖 216 可重觸發(fā)工作方式各點(diǎn)工作波形 在 VC=“ 0”、 A=“ 0”期間，信號(hào) VS不能觸發(fā) VO 為有效狀態(tài)。當(dāng)輸入電壓 VC＜ VR（≈ ）時(shí)， COP3 輸出為低電平封住了與門 U2，禁止觸發(fā)信號(hào) Vs 向下級(jí)傳遞；而當(dāng) VC＞ VR， COP3 輸出為 26 高電平，進(jìn)入延時(shí)周期。然后，耦合給運(yùn)算放大器 OP2，再進(jìn)行第二次放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM（≈ ）后，將輸出信號(hào) V2 送到由比較器 COP1 和 COP2 組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào) Vs。由圖可見 BISS0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器即參考電壓等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。雙向鑒幅器，可有效抑制干擾。 3 RR1 輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時(shí)間 Tx的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作電源負(fù)端 8 VRF I 參考電壓及復(fù)位輸入端。 表 25 為芯片引腳功能說明表。 菲涅爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴(yán)密。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而增強(qiáng)其能量幅度。菲涅爾透鏡窄帶（視窗）的設(shè)計(jì)一般都是不均勻的，自上而下分為幾排，上面較多、下邊較少，一般中間密集、兩側(cè)疏。從前面闡述的原理中得知，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就要大，選用區(qū)段數(shù)量少的鏡片就能減少誤動(dòng)作，一是人體運(yùn)動(dòng)幅度要大二是區(qū)段數(shù)量少的鏡片形成局部探測，減少外圍干擾源 菲涅爾透鏡的主要作用就是將探測空間的紅外線有效地集中到傳感器上。 （三）提高鏡片作用效果的方法 增強(qiáng)探測動(dòng)作靈敏 度的方法。 每一種鏡片有一型號(hào)（以年號(hào) +系列號(hào)命名），鏡片主要參數(shù)： 外觀描述 ——外觀形狀（長、方、圓）、尺寸（直徑）。 圖 212 圓 形鏡片探測效果圖 （二）鏡片的顏色與參數(shù) 鏡片主要有三種顏色 ： 聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易變形。 圖 210 圓形 鏡片外觀示意圖 如圖 211 是三區(qū)多段鏡片垂直和平面感應(yīng)圖。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。同一行的數(shù)個(gè)同心環(huán)組成一個(gè)垂直感應(yīng)區(qū)，同心環(huán)之間組成一個(gè)水平感應(yīng)段。 圖 29 菲涅爾透鏡實(shí)物圖 （一） 菲涅爾鏡片的原理和應(yīng)用 20 菲涅爾鏡片是根據(jù)法國光物理學(xué)家 FRESNEL 發(fā)明的原理采用電鍍模具工藝和PE（聚乙烯）材料壓制而成。菲涅耳所發(fā)明的一種透鏡。實(shí)驗(yàn)證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測距離僅為 2m 左右；而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到 10m 以上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。正確的安裝應(yīng)滿足下列條件： 熱釋電紅外傳感器應(yīng)離地面 ～ 米。探測器的抗電磁波干擾性能符合要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。價(jià)格低廉。在每個(gè)探測器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測元件，并將兩個(gè)探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由 于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。如圖 27 是 RE2020B 實(shí)物圖， G 是接地端， S 是信號(hào)輸出端， D 是接 +5V 電源端。 當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離 A 區(qū)或中距離 B區(qū)或近距離 C 區(qū)的某個(gè)段的同 心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕咕?，人在透鏡前運(yùn)動(dòng)時(shí)，順次從某一單元透鏡視場進(jìn)入又退出，投射信號(hào)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)接一個(gè)的斷續(xù)信號(hào)，但是熱源信號(hào)始終都是集中在透鏡中部的，將連續(xù)的熱源信號(hào)變成斷續(xù)的輻射信號(hào)，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號(hào)變成電信號(hào)傳遞給信號(hào)處理芯片。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲 涅爾透鏡，則其檢測距離僅為 2m 左右（檢測人體走過）而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到 10m 以上，甚至可達(dá) 20m 以上。 采用熱釋電傳 感器的優(yōu)勢是成本低，不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源，隱蔽性好，可流動(dòng)安裝 ,，敏度高、控制范圍大。 16 圖 26 人體紅外檢測電路圖 硬件電路如圖 26 所示。 圖 25 人體紅外檢測電路框圖 如圖 25 所示，該模塊由三部分組成，包括：菲涅爾透鏡，熱釋電紅外傳感器以及相應(yīng)的傳感器信號(hào)處理電路。 第二節(jié) 人體紅外檢測電路 一、人體紅外檢測電路總體設(shè)計(jì) 人體紅外信號(hào)檢測電路用來監(jiān)控照明控制單元里是否有人進(jìn)入。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。 15 最簡單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過 外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。它的填充介質(zhì)是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇 12MHz,電容選擇 65pF。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。用 AT89C51 單片機(jī)構(gòu)成最小 應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖 24AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。 （ 032H） =05H 聲明為 5V 編程電壓。用于聲明該器件的廠商、型號(hào)和編程電壓。 AT89C51 單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式。如 表 22 所示。需要注意的是，當(dāng)有硬件復(fù)位來終止空閑工作模式時(shí)， CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)時(shí)鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU 訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其它端 口?？臻e模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。這兩種方式是控制專用寄存器 PCON（即電源控制寄存器）中的 PD（ ）和 IDL（ ）位來實(shí)現(xiàn)的。 時(shí)鐘振蕩器 11 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL 和XTAL2 分別是該放大 器的輸入端和輸出端。如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。該位置位后，只有一條 MOVX 和MOVC 指令 ALE 才會(huì)被激活，此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。 ALE 仍一時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它 可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 如下表 21 所示： 表 21 P3 口第二功能 10 P3 端口 第二功能 第二功能說明 RXD 串行口輸入端 TXD 串行口輸出端 INT0———— 外部中斷 0 輸入端 INT1———— 外部中斷 1 輸入端 T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 外部信號(hào)輸入端 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 外部信號(hào)輸入端 WR——— 外 部 RAM 寫選通輸出信號(hào) RD——— 外部 RAM 讀選通輸出信號(hào) RST：復(fù)位輸入。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流 ） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOV A， A+DPTR 指令）時(shí)。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫 “ 1” 可作為高阻抗輸入端用在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。如 圖 21 為 AT89C51 外形圖。 7 第二章 硬件設(shè)計(jì) 第一節(jié) 主機(jī)電路核心器件介紹 一、 AT89C51 單片機(jī)性能介紹 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)， 片內(nèi)含4KB 閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） 和 128B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)， 同時(shí)， AT89C51 可降至0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。方案三的可見光檢測電路精度要高于前兩種方案，因?yàn)樗恼{(diào)光需要一個(gè)精確的反饋值來設(shè)定調(diào)光電路的工作。若照度滿足要求，繼續(xù)返回滅燈程序；若不滿足，就給繼電器一個(gè)動(dòng)作信號(hào)，使其動(dòng)作，從而開啟照明電路。以最低的能耗提供最優(yōu)質(zhì)的照明。 LED 燈是指燈具產(chǎn)品采用 LED(Lightemitting Diode，發(fā)光二極管 )做為主要的發(fā)光源。它能夠監(jiān)測當(dāng)前照度值 E1，與設(shè)定值 E0 作比較，當(dāng) E1E0 時(shí)，啟動(dòng)調(diào)光電路進(jìn)行照明補(bǔ)償，維持照度不低于設(shè)定值 E0。這樣在傍晚，陰天的時(shí)候，就可以比方案一節(jié)約不少電能。后面的方案將體現(xiàn)方案一的這點(diǎn)不足。若照度滿足