【正文】 通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。晶振 CYS 的振蕩頻率范圍在 間選擇，典型值為 12MHz 和 。在單片機內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。 在 MCS51 系列單片機中，我們以 8051 為例，來介紹其結(jié)構(gòu)及功能。 共 頁 第 頁 在功能上， MCS51 系列單片機有基本型和增強型兩類，它們以芯片型號的末位數(shù)字來區(qū)分。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 I/O 口引腳： a： P0 口，雙向 8 位三態(tài) I/O 口，此口為地址總線（低 8 位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用； b： P1 口， 8 位準雙向 I/O 口； c： P2 口 ， 8 位準雙向 I/O 口，與地址總線（高 8 位）復(fù)用； d： P3 口， 8 位準雙向 I/O 口，雙功能復(fù)用口。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： P3 口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接 收高八位地址信號和控制信號。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編 程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 單片機的主要特性 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定、 128*8 位內(nèi)部 RAM、 32 可編程 I/O 線、兩個16 位定時器 /計數(shù)器、 5 個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 （ P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 （ 9） P1 口（ 18）：準雙向通用 I/0 口。 （ 7） EA/VPP（ 31）：內(nèi) /外部 ROM 選擇端。 （ 5） ALE/PROG（ 30）：地址鎖存信號輸出端 /EPROM 編程脈沖輸入端。單片機是一種時序電路，必須有脈沖信號才能工作，在它的內(nèi)部有一個時鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個電容和一個晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時，需在XTL2 上加外部時鐘信號 。 （ 2） VSS（ 20）：接地，也就是 GND。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 共 頁 第 頁 主控模塊設(shè)計 系統(tǒng)主控電路 本次設(shè)計選用 STC89C5l 作為步進電機的控制芯片． STC89C51 的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實現(xiàn)閃爍式的電擦寫達幾萬次以上．使用方便等優(yōu)點，而且完全兼容 MCS5l 系列單片機的所有功能。單片機作為主控制器，單片機作為主控制器，人體感應(yīng)模塊識別人體，光敏智能識別光線， LM393 電壓比較器，繼電器控制負載燈。 單片機作為主控制器，人體感應(yīng)模塊識別人體，光敏智能識別光線， LM393 電壓比較器，繼電器控制負載燈。設(shè)計可以應(yīng)用在教室，圖書館等一些公共場所，當(dāng)光線暗并且有人時，繼電器會吸合，從而驅(qū)動任何負載，智能延時，當(dāng)沒有人時燈不會亮，從而實現(xiàn)節(jié)能、智能的效果。 系統(tǒng)控制單元是以單片機主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：系統(tǒng)供電模塊、環(huán)境光模塊、人體存在傳感器模塊、光敏模塊及繼電器驅(qū)動模塊，此設(shè)計運用單片機 、電壓比較器、光敏電阻、 人體感應(yīng) 模塊、繼電器 等構(gòu)成一款智能 燈 設(shè)計 。硬件部分是前提 ,是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ) ,它主要為軟件提供程序運行的平臺。在自然環(huán)境光較弱時，有人存在且超過一定時間，控制器自動打開電燈，直到人離開 后再延時一定時間后關(guān)燈?？梢詫崿F(xiàn)自動與手動控制相兼容。 共 頁 第 頁 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)硬件概述 本系統(tǒng)考慮到所安裝的環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設(shè)備中的人體存在傳感器等經(jīng)常會園環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計過程中，電子元器件 的選用、線路布置和設(shè)備的安放要充分考慮到抗干擾問題。主動式探測器常用于博物館中單體貴重文物展品的布防以及工廠倉庫的門窗封鎖、購物中心 的通道封鎖、停車場的出口封鎖、家居的陽臺封鎖等等。其特點是探測可靠性非常高。 比較這兩種方案，主動式紅外探測器 由于光束較窄，收發(fā)端安裝要牢固可靠，不應(yīng)受 共 頁 第 頁 地面震動影響，而發(fā)生位移引起錯誤，光學(xué)系統(tǒng)要保持清潔，注意維護保養(yǎng)。紅外光在人眼看不見的光譜范圍，有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部或部分遮擋紅外光束。 方案二：感應(yīng)人體采用 主動式紅外探測器，由紅外發(fā)射機、紅外接收機組成。目前與紅外傳感器配套的光學(xué)系統(tǒng)有三種，即反射式、透射式和折射式。同時它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好 ，抗干擾能力強和誤報率低等特點。足夠本設(shè)計運行，且價格便宜，下載程序方便。而且學(xué)校也提供了相應(yīng)的硬件操作平臺，實際操作起來比較方便，故 STC 為更合理的選擇。 （ 3） STC 單片機對工作環(huán)境的要求比較低，電壓低于 5 伏時仍然正常工作，甚至 3 伏到 4 伏之間都還可以工作，然而這樣的環(huán)境下 AT 肯定不行了，所以當(dāng)一個系統(tǒng)用 STC 單片機好用，但用 AT 的單片機不工作時，直接查最小系統(tǒng)，看單片機的供電是否正常。 方案二： STC89C51 系列單片機的指令系統(tǒng)和 AT89C51 系列的完全兼容，但實際操作起來卻存在很多問題： （ 1） AT89C51 不帶 ISP 下載，要用下載器才行， STC89C51 可以用你的 USB 轉(zhuǎn)串口下載，下載軟件可以到 STC 廠家網(wǎng)上去下。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。只要程序長度小于 8K，四個 I/O 口全部提供給用戶。再者， AT89C52 目前的售價比8031 還低，市場供應(yīng)也很充足。其片內(nèi)的 4K 程序存儲器是FLASH 工藝的，這種單片機對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。 教室燈光控制器一般安裝在教室內(nèi)避開電燈直射的位置，且人體傳感器安置時應(yīng)使人體活動方向與人體傳感器中兩個熱釋電元連線方向垂直，這樣可使人體存在信號采集更加靈敏、可靠，同時還要盡可能避免外界風(fēng)直接吹向人體傳感器。 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 教室燈光控制可實現(xiàn)有效的教室燈光智能控制。 研究的教室燈光控制系統(tǒng)能用于現(xiàn)有教室照明系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率；實現(xiàn)自動、手動燈 光控制相兼容，以降低成本；通過反復(fù)試驗和改進，最終達到可靠性、實用性、推廣性較好的目標。 首先要了解教室照明光強的標準，其次調(diào)研教室燈光照明需求以及環(huán)境光強弱與開、關(guān)燈的關(guān)系，再次研究燈光控制器電源問題，最后確定研究控制器參數(shù)值設(shè)定的要求及方案。對各部分功能作用予以詳細說明。 共 頁 第 頁 研究內(nèi)容與目標 研究內(nèi)容 隨著智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化家用電器的日益普及，教師燈光控制是利用單片機作為控制芯片。 國內(nèi)各類院校中，由于同學(xué)們的自覺節(jié)能意識薄弱，在光線足夠強時也開燈，課上完離開教室后燈還亮著的現(xiàn)象普遍存在；而且，節(jié)能規(guī)劃極為欠缺，教室的燈 光控制由管理人員手工代替，教室極多，管理人員忙不過來 ,這樣就造成不必要的電能 浪費和經(jīng)濟損失。上海、河北等一些地方采取政府對節(jié)能燈大宗采購每只補貼 3 至 4 元的方式進行推廣。此外，能源問題不僅 關(guān)系經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境生態(tài)，在特定情況下還會對社會穩(wěn)定有很大影響。能源問題已成為制約我國國民經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵 問題。本文所研究的教室燈光控制系統(tǒng)就可以很好地實現(xiàn)節(jié)約能源的作用。尤其現(xiàn)今越來越提 倡低碳生活，節(jié)約能源已經(jīng)成為一種全球共識，而作為培養(yǎng)社會精英的高校更應(yīng)該起到榜樣的作用。 當(dāng)前，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源短缺問題日益突出，成為一個國家經(jīng)濟發(fā)展的 “瓶頸 ”。我國已有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的這方面技術(shù)產(chǎn)品如哈工大樓宇自動化研究所研制的“金鹵燈調(diào)壓調(diào)光系統(tǒng)”，在城市道路照明應(yīng)用中運行效果優(yōu)良。它的技術(shù)思想為：在繁忙時段，控制路燈保持較強的照度，午夜時分，自動調(diào)光；后半夜車稀人少時，控制路燈保持較低的照度的照明。目前我國城市公共照明每年開支達數(shù)百億元。照明節(jié)能意義重大，我國照明耗電大體占全國總發(fā)電量 10%～ 12%，據(jù)資料報道，目前城市照明（指景觀照明和功能照明的統(tǒng)稱），年用電量約占全國總發(fā)電量的 4%～ 5%。 2022 年 1 月將實行國家建設(shè)部頒布的“民用建筑節(jié)能管理規(guī)定”， 共 頁 第 頁 2022 年 7 月 1 日開始實施的“公共建筑節(jié)能設(shè)計標準” GB50189— 2022 要求全年的總能耗（采暖，通風(fēng)，空氣調(diào)節(jié)和照明）減少 50%。 1997 年 11 月 1 日我國頒布了《中華人民共和國節(jié)約能源法》，節(jié)能已經(jīng)是法律上的規(guī)定，是我國重要國 策之一。所以說，開發(fā)簡便，實用的教室燈光自動控制系統(tǒng)便具有重要的現(xiàn)實意義。例如摟道燈光的自動控制等等。各類大、中專院校不斷擴 招，教室不斷擴建，教室的用電負荷不斷加大，教室用電管理不善，造成學(xué)校電能浪費，經(jīng)濟損失，這種的浪費與當(dāng)今的節(jié)約能源理念楣違背。隨著各類大、中專院校的擴招，教室的擴建，教室照明的需求也越來越多，而教室照明的管理不到位，往往造成電能的巨大浪費，這樣，提高教室用電效率就成為首要考慮的問題。 社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，導(dǎo)致用電負荷的加劇，又由于世界性