【正文】 探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)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。 圖 是該傳感器的典型應(yīng)用電路圖。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路，如作電源開(kāi)關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自動(dòng)偵測(cè)等。 人體紅外檢測(cè)器件簡(jiǎn)介 熱釋電紅外傳感器 熱釋電紅外傳感器 (Pyroelectric Infrared Sensor，簡(jiǎn)稱 PIR)是 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。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)。 EA /VPP：外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H～ FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。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(wú)效。對(duì)Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG ）。 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。 ALE/ PROG ：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 表 P3 口第二功能 P3端口 第二功能 第二功能說(shuō)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 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 13 RST：復(fù)位輸入。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 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(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX Ri， A 指令）時(shí)，P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)總 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。在訪問(wèn)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)。 P2 口： P2 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。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）。 P1 口： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。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(xiě) ―1‖可作為高阻抗輸入端用在訪問(wèn)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(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 b. 引腳功能說(shuō)明 Vcc：電源電壓 。 [6] （ 1） AT89C51 結(jié)構(gòu)框圖于引腳說(shuō)明 [10]。如圖 為 AT89C51外形圖。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 3 系統(tǒng)硬件核心器件介紹 10 3 系統(tǒng)硬件核心器件介紹 AT89C51 單片機(jī)器件簡(jiǎn)介 AT89C51 是美國(guó) 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。同時(shí)利用相反器和電壓比較器作為 放大倍數(shù)接近 ―無(wú)窮大 ‖的運(yùn)算放大器，利用可調(diào)電阻用來(lái)設(shè)定與所要設(shè)定照度值對(duì)應(yīng)的比較電位。 圖 光電二極管電路圖 使用一個(gè)光敏二極管 D2，電壓比較器 U3 為電壓比較器集成芯片 LM339的一個(gè)單元， 電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近 ―無(wú)窮大 ‖的運(yùn)算放大器。經(jīng) 電壓比較器與反向器 整形后直接與單片機(jī) I/O 口連接。光敏電阻 R25 一端接 +5V 電源，另一端與 R19 的電阻分壓。光敏電阻 R25 一端接 +5V 電源，另一端與 R19 電阻分壓。 可見(jiàn)光檢測(cè)電路方案論證 可見(jiàn)光檢測(cè)電路中的感光器件有兩種：一種為光敏電阻，另一種為光敏二極管 。方案二實(shí)現(xiàn)兩種等級(jí)的控制，方案三實(shí)現(xiàn)一種連續(xù)的控制是比較難的。方案三的可見(jiàn)光檢測(cè)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(lái)設(shè)定調(diào)光電路的工作。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。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(kāi)啟照明電路。如果沒(méi)有，繼續(xù)判斷紅外檢測(cè)電路有無(wú)探測(cè)到有人，無(wú)人時(shí)，滅燈并返回繼續(xù)判斷有無(wú)按鍵按下。 這種方案對(duì)于教室，圖書(shū)館等場(chǎng)所，這種需要一個(gè)恒定照度的場(chǎng)合是非常合適的，如果希望 熒光燈能實(shí)現(xiàn)照度調(diào)節(jié)，需要配合數(shù)字整流器。它能夠監(jiān)測(cè)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。 系統(tǒng) 設(shè)定調(diào)光電路工作的方 案 如圖 為照明控制系統(tǒng)設(shè)定調(diào)光電路工作方案的流程圖。按鍵判斷與有沒(méi)有人的判斷與方案一相同，可見(jiàn)光照度判斷與方案一不同，其工作方式為：設(shè)照度 X2X10,當(dāng)環(huán)境照度 EX2 時(shí)，不需要人工照明：當(dāng) X1EX2 時(shí)，開(kāi)一半的燈，即可滿足照明需求；當(dāng) EX1 時(shí)，燈全部打開(kāi)。 開(kāi)始 按鍵處理程序 有無(wú)按鍵？ 初始化 開(kāi)燈 滅燈 N N Y Y N Y 有人？ 光照滿足？ 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 如果設(shè)計(jì)的照明控制系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)照度，那么照明效果和節(jié)能效果將會(huì)更好。后面的方案將體現(xiàn)方案一的這點(diǎn)不足。如果沒(méi)有人，開(kāi)關(guān)燈就無(wú)意義，所以應(yīng)先判斷是否有人，而不是先判斷光照情況。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(kāi)啟照明電路 [9]。如果沒(méi)有，繼續(xù)判斷紅外檢測(cè)電路有無(wú)探測(cè)到有人，無(wú)人時(shí)，滅燈并返回繼續(xù)判斷有無(wú)按鍵按下。 系統(tǒng)最基本 的實(shí)現(xiàn)方案 照明電路 繼電器執(zhí)行電路 LED 指示電路 人體紅外檢測(cè)電路 AT89C51單片機(jī) 按 鍵 電 路 自然光檢測(cè)電路 晶振電路 復(fù)位電路 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 如圖 是一種 系統(tǒng)最基本的 實(shí)現(xiàn)方案的流程圖。 這里的流程圖是方案流程圖，是提出來(lái)的思路流程圖。輸出是LED 指示電路以及繼電器執(zhí)行電路。 如圖 ，為該照明系統(tǒng)總體框圖。首先根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)確定所需的功能模塊；然后按照一定的 作用順序把各個(gè)功能模塊連接起來(lái)。 設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的理念是：第一， ―以人為本，人使用燈 ‖；第二， ―節(jié)能環(huán)保 ‖。如有需要人為開(kāi)燈或滅燈，可按相應(yīng)鍵。雖在工作時(shí)間，但現(xiàn)場(chǎng)的亮度如果能夠滿足設(shè)定 要求時(shí)，系統(tǒng)同樣關(guān)閉照明設(shè)備。具體功能如下： 第一，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人體紅外檢測(cè)電路，有進(jìn)入探測(cè)范圍時(shí)輸出信號(hào)。本設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用范圍也是教室、圖書(shū)館和辦公室等公共場(chǎng)所。單片機(jī) 應(yīng)用所受到的主要限制不是技術(shù)問(wèn)題，而是創(chuàng)造力和技巧上的問(wèn)題。單片機(jī)是在一塊芯片上集成了計(jì)算機(jī)各基本功能部件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括 CPU、 ROM、 RAM、I/O口、定時(shí)器與計(jì)數(shù)器以及中斷系統(tǒng)等等。 當(dāng)然說(shuō)經(jīng)過(guò)教導(dǎo)，相信肯定可以減少這些浪費(fèi)能源的情況發(fā)生，但從技術(shù)上完全可以解決這個(gè)問(wèn)題。因此，有必要在保證照明質(zhì)量的前提下，實(shí)施照明節(jié)能措施。這樣下來(lái)，無(wú)形中所浪費(fèi)的電能是非常驚人的。試舉一下幾種不太好的現(xiàn)象： 一是在不需要開(kāi)燈的情況下，燈長(zhǎng)亮； 二是人走燈長(zhǎng)明，以至于管理員很辛苦的一個(gè)教室挨一個(gè)教室的去關(guān)燈。 本課題研究的主要內(nèi)容 作為一名即將畢業(yè)的學(xué)生，在校期間，對(duì)學(xué)校的教室以及圖書(shū)館的照明設(shè)計(jì)不太滿意。當(dāng)然，這 種產(chǎn)品在某種程度上說(shuō)確實(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的，但同時(shí)也給人們的生存環(huán)境造成了一定的破壞?，F(xiàn)在的公共場(chǎng)所照明（比如公共走廊及樓梯間）應(yīng)用最多的還是幾年前出現(xiàn)的聲光控延時(shí)燈具和開(kāi)關(guān)。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前國(guó)內(nèi)外同領(lǐng)域大多都研究到智能自動(dòng)控制在照明中的應(yīng)用，以熱釋紅外為基礎(chǔ)來(lái)檢測(cè)是否有人，靠單片機(jī)來(lái)實(shí)行自動(dòng)控制，但是大多數(shù)只是停留在理論階段，并未在實(shí)際生活中像聲控那樣廣泛應(yīng)用，而高校中用電量 30%40%都用在照明上，在這部分中浪費(fèi)極為嚴(yán)重。紅外智能節(jié)電開(kāi)關(guān)由于觸發(fā)的時(shí)候不需要人發(fā)出任何聲音，而是人走過(guò)時(shí)身體向外界散發(fā)紅外熱量最終控制燈具的開(kāi)啟，當(dāng)人離開(kāi)后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)，自動(dòng)熄滅。而在商品房的建設(shè)熱潮中，各大樓盤(pán)和房地產(chǎn)商也意識(shí)到了智能照明的重要性。在傳統(tǒng)的家居照明系統(tǒng)中，一般都是綜合布線，使用刀開(kāi)關(guān)來(lái)控制，燈具的壽命短，較費(fèi)電。節(jié)約用電，本人們應(yīng)該從身邊做起。 專家們?yōu)榇怂懔艘还P賬：教室無(wú)人后如果不關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)，初步估算全國(guó)各高校每年將因此浪費(fèi) 20 億度電以上。據(jù)報(bào)道，很多高校的自習(xí)室等場(chǎng)所用電浪 費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。而且目前國(guó)家提倡節(jié)約型社會(huì)，節(jié)約型校園。如果每天正常使用時(shí)間為 15 小時(shí)，那么，一天每間教室的用電量為 1kW15h＝ 15kWh，學(xué)生年在校為 270 天，則年用電量約為 100m2折合教室數(shù)量為 200 間，則照明用電量為81 萬(wàn)度左右。 photosensitive resistance III 目 錄 1 緒論 ....................................................................................................................... 1 本課題研究的目的和意義 ............................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................................... 2 本課題研究的主要內(nèi)容 ................................................................................... 2 2 系統(tǒng)方案論證 .................................................................................................... 4 節(jié)能照明實(shí)現(xiàn)方式方案論證 ........................................................................... 4 系統(tǒng)最基本的實(shí)現(xiàn)方案 ......................................................................... 4 教室照度可調(diào) 方案 ................................................................................ 5 系統(tǒng) 設(shè)定調(diào)光電路工作的方案 ............................................................. 6 方案的比較與選擇 ................................................................................. 7 可見(jiàn)光檢測(cè)電路方案論證 ............................................................................... 8 光敏電阻檢測(cè)方案 ................................................................................. 8 光敏二極管檢測(cè)方案 ............................................................................. 9 方案的比較與選擇 ................................................................................. 9 3 系統(tǒng)硬件核心器件介紹 ....................................................................