【正文】 本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 6 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會評語表 答辯委員會評語： 總成績： 答辯委員會成員簽字： 答辯委員會主席簽字： 年 月 日 注：評語表填寫內(nèi)容小四號字，行距為 20 磅。 5 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評審意見表 指導(dǎo)教師評語： 成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 評閱人評語： 成績： 評閱人簽字： 年 月 日 注：評語表填寫內(nèi)容小四號 字，行距為 20 磅。 同時，我想感謝潘老師及其他的老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我的支持和幫助。在整個課題過程中徐偉老師無論在學(xué)習(xí)上還是生活上都給予了我無微不至的關(guān)懷。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實(shí)踐能力，并對當(dāng)前電子領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，單片機(jī)領(lǐng)域這對我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)方面的知識有極大的幫助。 第 3 章 渦街流量計(jì)的信號處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3 參考文獻(xiàn) [1] 龐蘊(yùn)繁，照明節(jié)能與環(huán)境保護(hù) [J] 2020(4)。 本系統(tǒng)中，人體傳感器采集的信號與環(huán)境光采集的信號相互間有著密切聯(lián)系。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，使系統(tǒng)更加可靠，最好采用多個人體傳感器。 設(shè)計(jì)由于家居大小面積各不相同、燈光數(shù)量不一，家居內(nèi)部安裝智能控制裝備的數(shù)量也會有所不同，特別是人體傳感器使用的數(shù)量受面積的影響更大，一套燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用也只是在有限的范圍內(nèi)。 在保證穩(wěn)定、可靠工作的前提下，硬件設(shè)計(jì)上盡量采用性價(jià)比高的元器件，以降低成本。簡化了電路設(shè)計(jì)，同時節(jié)省了單片機(jī) I/O 口資源，為系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展留下了空間。 第 3 章 渦街流量計(jì)的信號處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 31 結(jié)論 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心部件的控制系統(tǒng)，利用軟件編程，最終實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)要求。當(dāng)看到人體感應(yīng)模塊檢測人體指示燈正常 亮了，那說明系統(tǒng)可以正常工作了，當(dāng)光敏檢測到環(huán)境暗時，同時檢測到人體時，繼電器就會吸合，繼電器指示燈會亮起。 Keil C 程序運(yùn)行如圖 51 所示，下載圖如圖 52 所示： 圖 51 keil C運(yùn)行圖 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 52 程序燒錄運(yùn)行圖 在完成對程序的調(diào)試及燒錄之后，還需要對其進(jìn)行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對應(yīng)的接口，完成供電及下載。在燒錄前要對 STC_ISP_V480 進(jìn)行一些必要的設(shè)置。 第 5章 系統(tǒng)的分析與調(diào)試 本設(shè)計(jì)是在 Keil C 環(huán)境下開發(fā)的， Keil C 軟件支持 C語言的編程及調(diào)試，運(yùn)用方便，是做 C 語言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選。 ARES—— 印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 Proteus 主要有兩大部分組成： ISIS—— 原理圖設(shè)計(jì)、仿真系統(tǒng)。 protus 介紹 Porteus 是一款集單片機(jī)仿真與 SPICE 分析于一身的 EDA 仿真軟件，于1989 年由英國 Labcenter Eletronice Ltd 研發(fā)成功，經(jīng)過多年的發(fā)屏，現(xiàn)已成為當(dāng)前 EDA 性價(jià)比最高、性能最強(qiáng)的一款軟件。外觀上采用全 Windows 界面，容易上手。該軟件是美國 Keil Software 公司出品的軟件開發(fā)系統(tǒng)，其允許用戶開始 系統(tǒng)初始化 光線是否過弱 ? 延時 5 秒 繼電器斷開 繼電器吸 是否檢測到人體 ? 是否檢測到人體 ? 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 使用匯編或者 C 語言來開發(fā) MCS51單片機(jī)（或與 MSC51 指令兼容的其它單片機(jī)）的應(yīng)用軟件。系統(tǒng)的軟件總流程圖如圖 41第 3 章 渦街流量計(jì)的信號處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 27 所示。 本章的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，以系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，采用模塊化的程序設(shè)計(jì)思想，確保完成系統(tǒng)功能的同時，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。 程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是通過對單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部有限硬件資源的合理分配，利用最直接有效的程序設(shè)計(jì)語言，實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)外圍設(shè)備的控制，使這些外圍設(shè)備能夠進(jìn)行所期望的操作。設(shè)計(jì)中負(fù)載沒有接， 當(dāng)繼電器吸合時， LED 也會得電，達(dá)到指示的作用。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn) ）吸合。感應(yīng)光線是否過弱，將信號給單片機(jī)處理。當(dāng)負(fù)載電流很小時 ,輸出晶體管 的低失調(diào)電壓 (約 )允許 輸出箝位在零電平。此輸出能作為一個簡單的對地 SPS 開路 (當(dāng)不用負(fù)載電阻沒被運(yùn)用 ),輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動和器件的β值所限制 .當(dāng)達(dá)到極限電流 (16mA)時 ,輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。 LM393 的輸出部分是集電極開路 ,發(fā)射極接地的 NPN 輸出晶體管 ,可以用多集電極輸出提供或 OR ing 功能。 比較器的所有沒有用的引腳必須接地 . LM393 偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V 無關(guān)。2mV； （ 4） 共模輸入電壓范圍寬， Vic=0～ ； （ 5） 輸出與 TTL， DTL， MOS， CMOS 等兼容； （ 6） 輸出可以用開路集電極連接 “或 ”門； 采用雙列直插 8 腳塑料封裝（ DIP8）和微形的雙列 8 腳塑料封裝（ SOP8） 。1～ 177。感應(yīng)光線是否過弱，將信號給單片機(jī)處理。設(shè)計(jì)光控電路時，都用 白熾燈 泡（小電珠）光線或 自然光 線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡化。常用的 光敏電阻器 硫化鎘光敏電阻器，它是由 半導(dǎo)體材料 制成的。還有 另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。光導(dǎo)體吸收光子而產(chǎn)生的光電效應(yīng)，只限于光照的表面薄層，雖然產(chǎn)生的載流子也有少數(shù)擴(kuò)散到內(nèi)部去，但擴(kuò)散深度有限，因此光電導(dǎo)體一般都做成薄層。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運(yùn)動，電子奔向 電 源 的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使 光敏電阻器 的阻值迅速下降。 光敏模塊設(shè)計(jì) 光敏電阻的介紹 光敏電阻又稱 光導(dǎo)管 ，常用的制作材料為 硫化鎘 ，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。因此，人體輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長正好落在濾光窗的響應(yīng)波長（ 7~14um）的中心。 物體發(fā)射出的紅外線輻射能，最強(qiáng)波長和溫度的關(guān)系滿足λ m*T=2989燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 （ ）（其中λ m 為最大波長， T 為絕對溫度）。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。 （ 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。環(huán)境與自身的溫度變化由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它不向外輸出信號；而傳感器的低頻響應(yīng) （一般為 ~10Hz）和對特定波長紅外線（一般為 5~15um）的響應(yīng)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。同理，在燈光或陽光下，因陽光移動的速度非常緩慢， P P2 上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上傳感器的響 應(yīng)頻率很低（一般為 ~10Hz），即傳感器對紅外光的波長的敏感范圍很窄（一般為 5~15um），因此，傳感器對它們不敏感。 當(dāng)人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域內(nèi)時，照射到 P P2 上的紅外線光能能量相等，且達(dá)到平衡，極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消。在電路設(shè)計(jì)中，為了使人體傳感器的工作 更加可靠，增加一個三極管驅(qū)動人體存在傳感器輸出信號的可靠性，同時可以驅(qū)動一個LED 充當(dāng)指示作用。之間，適應(yīng)性強(qiáng)； (7) 靈敏度高，可靠性強(qiáng)。即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi) ，如果有 人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時 8秒 15 秒后將高電平變?yōu)榈碗娖剑? (3) 人體傳感器工作電壓寬為 DC3VDC24V； (4) 人體傳感器制作成錐面形狀，感應(yīng)范圍大，小于 140 度錐角，感應(yīng)距離 為 7米以內(nèi)； (5) 其靜態(tài)電流小于 50 微安，功耗低； (6) 工作溫度介于 15176。若人體進(jìn)入最不敏感移動方向時，則人體傳感器所體現(xiàn)的信號就會不理想，有時還會產(chǎn)生誤動作，所以要特別注意人體傳感器的安裝方向。 5) 菲泥爾濾光片根據(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。 4) 一旦有人進(jìn)入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦。 2) 為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面覆蓋有特殊的菲泥爾濾光 片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。 (此時間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒 — 幾十秒鐘 )。 兩種觸發(fā)方式： ：即感應(yīng)輸出低電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從低電平變?yōu)楦唠娖剑?：即感應(yīng)輸出低電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動，其輸出將一直保持低電平，直到人離開后至延時結(jié)束，低電平跳變?yōu)楦唠娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點(diǎn) ). 具有感應(yīng) 封鎖時間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后，待延時時間一結(jié)束，可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號。紅外感應(yīng)源采用 熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路 經(jīng)檢測圖 211 信號產(chǎn)生輸出示意圖 第 3 章 渦街流量計(jì)的信號處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 19 處理后就能產(chǎn)生由人體存在的信號。 紅外釋傳感器 人體存在傳感器的熱釋電紅外探頭的工作原理及特性如下： 人體都有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會發(fā)出特定波長 10μ M 左右的紅外線，被動式紅外探頭就靠探測人體發(fā)射的 10μ M左右的紅外線而進(jìn)行工作的。當(dāng)人對著探頭呈垂 直狀態(tài)運(yùn)動， Sa=Sb 不產(chǎn)生差值，雙源很難產(chǎn)生信號輸出。 靜態(tài)情況下空間存在紅外光線，由于雙源式探頭采用互補(bǔ)技術(shù)，不會產(chǎn)生電信號輸出。長形和方形鏡片要呈弧形以焦距為單位對準(zhǔn)探頭窗口。 二、探測范圍 —— 指鏡片能探測的有效距離 （米）和角度。 每一種鏡片有一型號（以年號 +系列號命名），鏡片主要參數(shù)： 一、外觀描述 —— 外觀形狀（長、方、圓）、尺寸（直徑）。三、黑色用于防強(qiáng)光干擾。 鏡片主要有三種顏色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 變形。 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)的某個段的 同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個適當(dāng)?shù)慕咕?，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號變成電信號送入電子電路驅(qū)動負(fù)載工作。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)過電阻與電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動復(fù)位。時鐘頻率用 6MHZ 時C 取 22uF,R 取 1KΩ 。最簡單的上電自第 3 章 渦街流量計(jì)的信號處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)