【正文】 ）稱為占空比，α的變化范圍為0≤α≤1，VCC為電源電壓。對于照明燈的亮度調節(jié)，這里采用PWM（Pulse Width Modulation）方式,即脈沖寬度調制的簡稱，PWM是一種周期一定而高低電平的占空比可以調制的方波信號，當輸出脈沖周期一定時，輸出脈沖的占空比越大相對應的輸出有效電壓越大。零點檢測與可控硅控制電路的設計 這部分電路的設計采用單片機的I/O口灌電流的方法控制可控硅實現(xiàn)開關與調光控制，用光電耦合器M0C3021作為可控硅的驅動器，同時實現(xiàn)強、弱電的隔離。當VCC1大于VCC2+，VCC1給DS1302供電。DS1302采用雙電源系統(tǒng)供電，VCC1在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式下VCC2連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。其中位7必須為1；位0為0時向芯片寫入數(shù)據(jù)，為1時從芯片讀出數(shù)據(jù)；位6～位1選定芯片中的地址。在本系統(tǒng)中，89C2051為主器件，DS1302為從器件，主器件在總線上產(chǎn)生時鐘脈沖、尋址信號、數(shù)據(jù)信號等，而從器件則相應接收數(shù)據(jù)、送出數(shù)據(jù)。此引腳為高電平時，選中該芯片，可對其進行操作。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于31日時可自動調整。圖314 分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖本系統(tǒng)利用單片機89C2051和時鐘芯片DS1302進行串行數(shù)據(jù)通信，讀取和寫入實時數(shù)據(jù)，用于定時控制照明燈具的啟停。分控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由晶振、實時時鐘芯片、可控硅控制電路、零點檢測電路、看門狗電路、通信接口電路等組成。DS12887芯片具有微功耗，外圍接口簡單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)中。DS12887為DALLAS公司生產(chǎn)的實時時鐘芯片，除具有實時鐘功能外，它還具有114字節(jié)的通用RAM，采用CMOS技術制成，具有內部晶振和時鐘芯片備份鋰電池，而且它與目前應用廣泛的時鐘芯片MC146818B和DS1287管腳兼容。表31 探頭采集信號輸出狀態(tài)表探頭工作狀態(tài)“1腳” 電壓“2腳”或“5腳”電壓“6腳”電壓正常工作無人狀態(tài)11有人狀態(tài)01斷路或故障0V10通過比較電路，不僅解決了不同工作狀態(tài)時被動紅外探頭的對外界人體紅外信號的采集，而且也實現(xiàn)了僅通過被動紅外探頭的兩根電源線同時也傳輸了所采集的周圍環(huán)境的紅外信號，一舉兩得。探頭將只會產(chǎn)生一種電壓信號0V。探頭將會根據(jù)有無人體信號在“2腳”。探頭故障斷路時，則“2腳”或“5腳”的電壓降為0V。圖312 熱釋電傳感器信號處理電路圖比較電路如圖313所示。它主要由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器及封鎖時間定時器等構成。根據(jù)以上要求,人體熱釋電檢測電路組成框圖如圖311所示。當人對著探頭呈垂直狀態(tài)運動，Sa=Sb不產(chǎn)生差值，雙源很難產(chǎn)生信號輸出。圖310 信號產(chǎn)生輸出示意圖靜態(tài)情況下空間存在紅外光線，由于雙源式探頭采用互補技術，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，不易變形。 當人進入感應范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠距離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?shù)慕咕啵t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動負載工作。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻止陽 光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。人體的正常體溫為 36~℃，即309~，其輻射的最強的紅外線的波長為λm=2989/（309~）=~。例如，SCA021對 ~14um波長的紅外線的穿透量為70%，%，%；P2288的響應波長為 6~14um，中心波長為10um。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，通常在傳感器上加裝了一塊干涉濾光窗。環(huán)境與自身的溫度變化由其內部結構決定了它不向外輸出信號；而傳感器的低頻響應（~10Hz）和對特定波長紅外線（一般為 5~15um）的響應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，PP2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 應頻率很低（~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。當人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域內時，照射到PP2上的紅外線光能能量相等，且達到平衡，極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消。圖37為它們的頂視圖，其中較大的矩形部分為濾光窗，圖38為底視圖，圖39為側視圖， PP2為兩個敏感單元，面積約21mm2，間距1mm。圖37傳感器頂圖38傳感器低圖39 傳感器側熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基與熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。實驗證明,熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡,則其檢測距離僅為2 m 左右。熱釋電傳感器具有成本低、不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動安裝等特點。//P0口置初始輸入狀態(tài)}}人體信號采集由人體紅外檢測探頭和比較電路組成。delay(21)。ADCLK=0。vol=1。i=10。ADCS=0。w++){ADCLK=ADOUT=0。for(w=1。/**/Void AetAD(){uchar i=1,w,PickCount。sbit ADOUT=P1^1。時序圖如圖36。在正常進行的轉換周期內，規(guī)定時間內CS端高電平至低電平的跳變可終止該周期，器件返回初始狀態(tài)（輸出數(shù)據(jù)寄存器的內容保持為前次轉換結果）。為了開始轉換，最少需要10個時鐘脈沖。在CS的下降沿，前次轉換的MSB出現(xiàn)在DATA OUT端。I/O CLOCK從主機串行接口接收長度在10和16個時鐘之間的輸入序列。當串行接口把CS拉至有效時，轉換時序開始允許I/O CLOCK工作并使DATA OUT脫離高阻狀態(tài)。Microwire總線系統(tǒng)的典型結構如圖34所示。此后，NS公司推出了8位的COP800單片機系列，仍采用原來的Microwire總線，但單片機上的總線接口改成既可由自身發(fā)出時鐘，也可由外部輸入時鐘信號。同時它采用了Microwire串行接口方式，故引腳少，接口方便靈活。在本次設計中選用了帶串行控制的10位模數(shù)轉換器TLC1549，它是由德州儀器（Texas Instruments簡寫為TI）公司生產(chǎn)的，它采用CMOS工藝，具有自動采樣和保持，采用差分基準電壓高阻抗輸入，抗干擾性能好，可按比例量程校準轉換范圍，總不可調整誤差達到(177。A/D轉換器的位數(shù)應根據(jù)信號的測量范圍和精度來選擇，使其有足夠的數(shù)據(jù)長度，保證最大量化誤差在設計要求的精度范圍內。光信號取樣電路如圖33所示，圖中主要由光信號采集電路和A/D模數(shù)轉換電路組成，其中模數(shù)轉換是電路的核心。 （3）看門狗定時器被清零，WDO維持高電平；當程序跑飛或死機時，CPU不能在1．6s內給出“喂狗”信號，WDO跳變?yōu)榈碗娖?，由于MR端有一個內部250mA的上拉電流，D導通MR獲得有效低電平，RESET端輸出復位脈沖，單片機復位，看門狗定時器清零，WDO又恢復成高電平。該監(jiān)控電路的主要功能如下：（1）系統(tǒng)正常上電復位：電源上電時，RESET端輸出200ms的復位信號，使系統(tǒng)復位。 看門狗監(jiān)控電路的設計本系統(tǒng)采用MAXIM公司的低成本微處理器監(jiān)控芯片MAX813L構成硬件狗。、控制三極管的導通，從而起到對相應數(shù)碼管的選通作用。 LED數(shù)碼顯示的接口設計數(shù)碼顯示與驅動電路由74LS138譯碼器、7447 TTL BCD7段高有效譯碼器/驅動器、4個數(shù)碼管以及5個A1015三極管組成。、。本系統(tǒng)使用的是44矩陣式鍵盤，第一行從左到右為4，第二行為8，第三行為0、開、關，第四行為增值、減值、定時、確認。主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖32所示。主控制器采用AT89C51單片機作為微處理器，AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內含4K bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元。3基于單片機的照明控制系統(tǒng)的硬件電路設計系統(tǒng)以單片微型計算機為核心外加多種接口電路組成，共有六個主要部分：AT89C51芯片、光信號采集電路、人體信號采集電路、時鐘控制電路DS1288輸出控制電路、定時監(jiān)視器電路，如圖31所示。這些程序是系統(tǒng)的靈魂，是負責完成硬件電路實現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護系統(tǒng)正常工作的工具。分控制器硬件電路結構如圖24所示。主控制器硬件電路結構如圖23所示。主控制器是發(fā)送遙控指令、發(fā)送數(shù)據(jù)信息、接收應答信息等，分控制器接收數(shù)據(jù)與遙控指令，完成對照明燈具的控制。該多機通信系統(tǒng)采用RS485半雙工主從式通信系統(tǒng)，主機可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令到從機，從機主要負責對分布的照明燈具進行控制，用中斷的方式接收主機發(fā)來的命令或數(shù)據(jù)并做出回應。這三部分共同完成了主控制器通過有線、無線通信方式與分控制器進行信息交換，達到控制照明燈具的目的。本系統(tǒng)軟件設計采用模塊化系統(tǒng)設計方法，先編寫各個功能模塊子程序，然后進行組合與調整，經(jīng)過調試后，達到設計功能要求。軟件設計的方法與開發(fā)環(huán)境的選取有著直接的關系，本系統(tǒng)由于是采用51系列單片機，因此使用Keil C語言進行開發(fā)。硬件電路的設計最重要的選擇用于控制的單片機，并確定與之配套的外圍芯片，使所設計的系統(tǒng)既經(jīng)濟又高性能。在系統(tǒng)設計中設計方法的選用是系統(tǒng)設計能否成功的關鍵。硬件設計部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對硬件進行調試、測試，以達到設計要求。在這里主要對這三種技術的組成、功能、發(fā)展以及使用領域等方面進行了簡要的闡述。它從傳統(tǒng)的方式逐步發(fā)展到能夠實現(xiàn)智能化控制，使用戶使用起來更加方便、舒適。B則表11可以轉化為表12。根據(jù)上述要求，可以畫出控制系統(tǒng)邏輯功能表，如表11所示。圖13 分控制器硬件電路結構框圖室內燈光控制系統(tǒng)可以做到光線暗時開燈，雨天陰天時開燈，無人時關燈，光線亮時關燈，晴天時關燈，休息時間關燈。主控制器硬件電路結構如圖12所示。1通信系統(tǒng)該多機通信系統(tǒng)采用RS485半雙工主從式通信系統(tǒng)，主機可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令到從機，從機主要負責對分布的照明燈具進行控制，用中斷的方式接收主機發(fā)來的命令或數(shù)據(jù)并做出回應。軟件設計部分，首先在總體設計中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設計，擬定詳細的工作計劃；然后進行具體設計，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語言和工具，進行代碼設計等；最后是對軟件進行調試、測試，達到所需功能。硬件電路的設計最重要的選擇用于控制的單片機，并確定與之配套的外圍芯片，使所設計的系統(tǒng)既經(jīng)濟又高性能。硬件設計部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對硬件進行調試、測試，以達到設計要求。（3）針對住宅照明光環(huán)境研制的智能照明控制系統(tǒng)產(chǎn)品很少，還有很大的開發(fā)前景。但是，國內外智能照明系統(tǒng)的研究存在著如下問題：（1）現(xiàn)有國外智能照明系統(tǒng)主要控制照度這個數(shù)量指標，國外的研究主要集中于辦公室照明，以節(jié)能為主要目的，但據(jù)照明科技最新研究成果表明，非定量指標（如舒適性和藝術性等）對室內照明光環(huán)境質量影響更大。D智能照明控制系統(tǒng)是一套由計算機微處理器控制的低壓繼電器配電盤組成，按照客戶對室內外照明的具體要求，設定照明控制的時間、區(qū)域、方法來控制每一個獨立的回路，也有手動開關直接控制。澳大利亞邦奇開發(fā)的Dynalite分布式智能照明控制系統(tǒng)的特點是模塊化結構和分布式控制，各功能模塊之間通過網(wǎng)絡總線直接相互通信，當系統(tǒng)中某個模塊出現(xiàn)故障時不會影響其它模塊，可靠性高。處理器接受輸入裝置的信號，經(jīng)過信息處理、判斷、分析，輸出控制信號。輸入裝置可以不斷檢測周圍環(huán)境的照度水平，可以探測到某個區(qū)域是否有人移動，以及輸入人們的控制指令，并把相應的信號傳送給處理器。智能照明控制系統(tǒng)于手動照明控制系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點，包括創(chuàng)造環(huán)境氣氛，改善工作環(huán)境、提高工作效率，良好的節(jié)能效果，延長光源壽命，管理維護方便等。澳大利亞邦奇開發(fā)的Dynalie智能照明控制系統(tǒng)，美國的智能照明建筑，特別是現(xiàn)代化辦公室的智能照明技術等都值得我們研究與借鑒?！泵鎸@一發(fā)展趨勢，開發(fā)了不少智能照明設計，如智能燈具、智能照明控制與管理系統(tǒng)，包括在照明方面的計算機硬件和軟件。正如英國的Glasgow市報指出：“Glasgow正在成為一個研究和發(fā)展太空時代智能建筑的國際組織的神經(jīng)中樞?！爸悄芙ㄖ笔蔷C合計算機、信息通信等方面最先進的技術，使建筑物內的電力、空調、照明、防災、防盜、運輸設備等，實現(xiàn)建筑物綜合管理自動化、遠程通信和辦公自動化的有效運作，并使這三種功能結合起來的建筑。無線數(shù)傳技術是通過單片機的串口與無線數(shù)傳模塊連接，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)由無線數(shù)傳模塊向空中發(fā)出，然后由另一個終端設備的無線數(shù)傳模塊從空中接收數(shù)據(jù)，這樣就實現(xiàn)了預期的任務。無線數(shù)字傳輸技術日益完善，其重要性也被人們所認識，相應的基于無線數(shù)字傳輸?shù)漠a(chǎn)品也隨處可見。正因為RS485的遠距