【正文】 05VC547ufR410kR7560kC105035VR12Q8050R610kR51k5VLED2REDP10R111MUOUT11NII12II13Vref4GND5TB6QTEST7.TCI8CDS9TRIAC10RELAY11ZCD12VDD13II214NII215UOUT216U2 CS9803 圖 人體感應(yīng)電路的具體電路圖 復(fù)位電路 正常 來說單片機(jī) 芯片正常工作 都需要 一個(gè)復(fù)位電路的 ， 本畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的復(fù)位電路 就是用來把芯片恢復(fù)到最初狀態(tài)的 ， 同時(shí) 在 芯片 的 內(nèi)部 ，處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，單片機(jī) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 20 頁 共 43 頁 就是往寄存器或者一些存儲(chǔ)器里面加載廠商生產(chǎn)時(shí)設(shè)定的初始值。 有人進(jìn)入的時(shí)候，移動(dòng)的人體發(fā)出的紅外線會(huì)被紅外傳感器接收到，這樣人體的存在就可以被感應(yīng)到，并且會(huì)輸出高電平。 根據(jù)菲泥的要求，不同的濾波特性，將有的感應(yīng)距離是不一樣的，這就會(huì)導(dǎo)致多種多樣的需要監(jiān)視的視場。 這種用來測人在不在的 傳感器 它有 兩個(gè)熱釋電元 ，這 兩個(gè)熱釋電元 串在一起的， 這 兩個(gè)熱釋電元 的 電極 的極性 方向 是 完全反 過來的，外界環(huán)境的 輻射 給這兩個(gè) 兩個(gè)熱釋元件 帶來的影響差不多是一樣的 ， 這就可以讓它 產(chǎn)生的釋電效應(yīng) 自我 抵消，這樣一來 傳感器探頭 自己本身就 不會(huì)存在 輸出信號(hào)。特性如下 這種探頭 是設(shè)計(jì)來 探測人體散發(fā)出的 紅外線 ， 在約 10μ M 左右波長的時(shí)候，它的重要組成元件即熱電元件就會(huì)變得很靈敏。人體發(fā)射的 10μM 叫左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上 [5]。 （ a）熱釋傳感器 LHL778引腳圖 （ b）實(shí)物圖 圖 熱釋傳感器 LHL778 以下是 熱釋電紅外探頭的工作原理 和 特性： 每個(gè)人都 有比 較穩(wěn)點(diǎn) 人 體溫 度，大約是 是 37℃左右，所以 能夠 發(fā)出特定波長 大約為 10μM 的紅外線 。 它的原因是：第一被探測對象自己本身就會(huì)發(fā)射紅外線，沒有必要自己增加額外的光源；第二可以非常容易檢測到實(shí)物發(fā)出的發(fā)射紅外線；第三中、遠(yuǎn)紅外線不會(huì)受到可見光的影響，所以可以隨時(shí)隨地地進(jìn)行檢測。 在錯(cuò)綜復(fù)雜、千變?nèi)f化的大自然中存在的各種物體，比如說人類、植物、礦石等都會(huì)自動(dòng)發(fā)出不同長度的波長的紅外線，人類利用紅外傳感器就可可以對它們進(jìn)行檢測。 TLC549芯片被選來做本課題的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 。 圖 光敏電阻的工作原理圖 REF+1ANLGIN2REF3GND4CS5DO6I/O CLK7VCC8U3TLC5495VR1410KR15光敏 5537R161K5VR1710KR1810K5VP30P13P14 圖 光照強(qiáng)度檢測電路圖 本次課程設(shè)計(jì)的感光電路選用光敏 電阻作為感應(yīng)光線的元器件。光敏電阻的工作原理如圖 。 若光子的能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度 , 則價(jià)帶中的電子吸收光子的能量后就會(huì)躍遷到導(dǎo)帶 , 從束縛狀態(tài)變成自由狀態(tài) , 激發(fā)出電子空穴對 , 使半導(dǎo)體中載流子濃度增加 , 從而增加了導(dǎo)電性 , 使電阻值減小 [4]。光電馳豫過程 太 長 ,頻率響應(yīng)很低。所以說 光敏電阻使用 起來很是 方便。光導(dǎo)電 的放大倍數(shù)是 大于 1的 。既可 以用來 測 量 強(qiáng)光也可 以用來 測 量 弱光。 第二方面 光敏電阻 的 工作電流 相比較來說是比較大的。光敏電阻 運(yùn)用的是 所謂 的 光電導(dǎo)效應(yīng) ，當(dāng)一些特殊的物質(zhì) 或 元件被外界的光照導(dǎo)之后 ,這些特殊的物質(zhì) 或 元件 的電導(dǎo)率 就會(huì) 發(fā)生 一些 變化 。 光照強(qiáng)度檢測電路 光傳感器是連接著主控單片機(jī)的，它能夠?qū)淌覂?nèi)的光線強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測和控制，這樣就可以做到隨時(shí)跟著光線強(qiáng)度的變化對燈光進(jìn)行相應(yīng)的控制，做到合理地管理教室里面的照明燈。保持功能將持續(xù) 4個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期 , 然后開始進(jìn)行 32個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的A/D 轉(zhuǎn)換。 (3)接下來的 3個(gè) I/O C LOCK 周期的下降沿將移出第 6 、 7 、 8個(gè)轉(zhuǎn)換位 [3]。內(nèi)部電路在測得 CS 下降沿后 ,再等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后 , 然后確認(rèn)這一變化 , 最后自動(dòng)將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位 (D7)位輸出到DATA O UT 端上 [3]。 87654321R E F +A N G I NR E F G N DV C CI / O C L KD OC ST L C 5 4 9 圖 TLC549芯片 和引腳圖 表 TLC549 轉(zhuǎn)換芯片的引腳功能 引腳 引腳功能 REF＋ 正參考電壓輸入端 ≤ REF＋≤ + REF－ 負(fù)參考電壓輸入端－ ≤ REF－≤ ≤ VCC 3V≤ VCC≤ 6V GND 接地端 CS 芯片選擇輸入端，輸入高電平≥ 2V，低電平≤ DO 轉(zhuǎn)換結(jié)果將 結(jié)果送給單片機(jī)是由高位到低位輸出的 ANLGIN 模擬信號(hào)輸入端，當(dāng) ANLGIN≥ REF＋時(shí)，轉(zhuǎn)換的結(jié)果全是‘ 1’， ANLGIN≤ REF－時(shí)，結(jié)果全是‘ 0’ I/OCLK 信號(hào)的輸入輸出端口 當(dāng) CS處于高電平的時(shí)候 , 數(shù)據(jù)輸出端口就會(huì)變成高阻狀態(tài) , 這個(gè)時(shí)候的 I/O 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 43 頁 CLOCK 就會(huì)停止不會(huì)工作。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 是不容易受到外界影響 ， 可以快速標(biāo)定轉(zhuǎn) 換 ， REF 要接地， TLC549芯片 和管腳圖 如圖 所示。 具有 4MHz 片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路 , 轉(zhuǎn)換時(shí)間最長 17μ s , TLC549最高轉(zhuǎn)換速率 為 40 000次 /s [3]?？刂瓶诰€少 , 時(shí)序簡單 , 轉(zhuǎn)換速度快 , 功耗低 , 價(jià)格便宜 , 適用于低功耗的袖珍儀器上的單路 A/D 采樣 ,也可將多個(gè)器件并聯(lián)使用 [3]。 為了模塊 體積盡量小些和盡可能降低成本，本畢業(yè)設(shè)計(jì)的 A/D轉(zhuǎn)換電路選用的是 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 43 頁 低功耗的、串行方式工作的 TLC549作為 A／ D轉(zhuǎn)換器 。 A/D 的 轉(zhuǎn)變有 3 個(gè)部 份 ，先是抽樣然后是量化 以及 編碼。 Q18550Q28550R22 330R23 330R24 330R25 330R26 330R27 330R28 33012541067abcdefg9dp3COMabfcgdedp8COMDS1共陽數(shù)碼管12541067abcdefg9dp3COMabfcgdedp8COMDS2共陽數(shù)碼管P26P25P24P23P22P21P20GFEDCBAGFEDCBA5V 5VR2010KR2110KP12 P11 圖 數(shù)碼管顯示電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路也被稱為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器， 被 簡稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 43 頁 8 段共陽極數(shù)碼管引腳圖如圖 所示。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的是 8段共陽極數(shù)碼管，它的各個(gè)引腳通過一個(gè) 330? 和單片機(jī)的 P2 口連在一起， P12 和單片機(jī)的 口相連。連接著高電平的各個(gè)發(fā)光二極管就不會(huì)發(fā)光。 bacdefgd pabcdefgd p 圖 共陰型數(shù)碼管（ CA）和共陽型數(shù)碼管 (CC)組成圖 共陰型數(shù)碼管（ CA）是把它的 8個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一塊然后接到低電平上，8 個(gè)發(fā)光二極管的陽極極連在各段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端上，當(dāng)某一段或幾段的輸出端是高電平的時(shí)候， 該段連接著的發(fā)光二極管就處于導(dǎo)通狀態(tài)，并且會(huì)發(fā)光，接高電平的各段是不發(fā)光的。共陰型數(shù)碼管（ CA）和共陽型數(shù)碼管 (CC)連接構(gòu)成方式如圖 所示。 LEDREDR13305V 圖 系統(tǒng)的電源指示電路 圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 43 頁 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，它也是 51 單片機(jī)系統(tǒng)里面用的大量使用的一種輸出設(shè)備，是由發(fā)光二極管這種最基本的元器件構(gòu)成的。 2 2 0 V 交 流 電 濾 波7 8 0 5 穩(wěn) 壓5 V 直 流 電 壓 輸 出全 橋 整 流圖 供電系統(tǒng)原理圖 具體的原理圖如圖 所示。最后就可以得到符合要求的 +5V電壓 。當(dāng)不恒定的 220V 交流電被加到系統(tǒng)之后， 電源電路就會(huì)進(jìn)行一系列處理， 首先 220V 交流經(jīng)過變壓器處理產(chǎn)生 9V 左右的電壓，緊接著用二極管組成的單向橋式整流電路和由 C1， C2 這 兩個(gè)電解電容組成的濾波電路濾波，對 9V 的電壓進(jìn)行整流和濾波處理，可以得到大約 11V 的電壓。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁 共 43 頁 硬件電路框圖如圖 所示。 P3 口的第二功能見表 。 P P P3 口都可以驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 門，而且不需要加上拉電阻就可以使MOS 電路正常工作。 STC89C52 芯片總共 有 四 個(gè) 可以 并行 工作的輸入 /輸出的端 口， 它們就是 P0 口、 P1口、 P2 口 和 P3 口， 每 8 個(gè)引腳組成 一個(gè)輸入 /輸出的端 口， 每一個(gè)輸入 /輸出的端 口都具有一般的 I/O 操作功能。 （ 3）控制引腳 PSEN 是用來決定芯 片外 部的 ROM 是不是開始工作的端口 ， 在輸入 低電平 的時(shí)候外部 ROM 開始起作用。 時(shí)鐘 電路的 兩種 不同鏈接單片機(jī)芯片形式 ， 其中 一 個(gè)方式是 片內(nèi) 晶體起振 ， 這個(gè)方法 要在石英晶體 兩個(gè)引腳上各接一個(gè) 33pF 的 電容 ，然后電容的另外兩端接地，那個(gè)晶振的另外兩端接到芯片的 18 管腳和 19 號(hào)管腳 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 9 頁 共 43 頁 芯片 的具體 管腳分布 和 管腳 功能如圖 所示 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC89C52123456789P18*10KP10P11P12P13P14P15P16P17RSTRXDTXDP32P33P34P35P36P37X2X1GND5VVCCP00P01P02P03P04P05P06P07EAALEPSENP27P26P25P24P23P22P21P20 圖 單片機(jī) 的管腳圖 （ 1） 電源引腳： VCC 被連到 +5V 電壓 的 正端 端 口上 ； GND 被連在 +5V 電壓 的 負(fù) 端端口上 。 (3) RST（ 9）腳要外接復(fù)位電路。 圖 單片機(jī) 最小系統(tǒng)圖 (1) STC89C52 的 40 號(hào)引腳被連接到 +5V的正 電源 端 口上 ， STC89C52 的 20號(hào)引腳被連接到 +5V 的負(fù) 電源 端 口上 。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止， 直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 [1]。 STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。 同時(shí) 并給出了 本次設(shè)計(jì)總 的硬件電路圖。 本章小結(jié) 本章一開始簡單的介紹了教室燈光智能控制器系統(tǒng)，能夠?qū)υ撓到y(tǒng)有個(gè)大體印象。 數(shù)碼管顯示模塊：通過數(shù)碼管顯示模塊顯示教室內(nèi)的實(shí)時(shí)光線強(qiáng)度值、判斷無人時(shí)的 10ｓ倒計(jì)時(shí)和判斷無人時(shí)的 30ｓ倒計(jì)時(shí)。這樣就可以做到根據(jù)有人在和沒有人在兩種情況達(dá)到不同的燈光控制要求。 進(jìn)行手動(dòng)控制的控制模塊：能夠讓教室的使用人員對教室燈光進(jìn)行手動(dòng)控制，可直接控制教室的燈光一