【正文】 nd Logic Design[J].McGrawHill [18] Nelson J Getal. Tourism and Sustainable Development: Moritoring, planning, Managing. Unniversity of Waterloo, 1993附錄 1 原理圖 附錄 2 PCB 板圖附錄 3 程序includeincludedefine uchar unsigned chardefine uint unsigned intsbit DQ=P1^4。作為新手我當(dāng)然少不了遇到這樣或那樣的問題，無論是硬件焊接、硬件調(diào)試，還是軟件的調(diào)試，在我查資料或多次調(diào)試都未能理解相關(guān)知識(shí)或者有效解決問題時(shí)，我都能及時(shí)得到好友梁璟玥和王亮軍同學(xué)的幫助。致 謝本論文是在王明芳導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)之下完成的，四年來，導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。使用蜂鳴器作為報(bào)警源，如果啟動(dòng)報(bào)警模式，當(dāng)檢測(cè)到其區(qū)域內(nèi)有人就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或者當(dāng)溫度超過一定值時(shí)它也會(huì)發(fā)出長鳴報(bào)警聲。系統(tǒng)上電后 LCD1602 便顯示系統(tǒng)默認(rèn)的正常模式和室內(nèi)的溫度，通過按鍵可以實(shí)現(xiàn)兩種模式間的相互切換。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)鞏固了我所學(xué)理論，增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的能力，更是為以后的工作打下了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計(jì)是本專業(yè)教學(xué)中最后一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是我們從學(xué)校走向工作崗位必要的過渡階段。后來經(jīng)過反復(fù)思考，并在查閱了相關(guān)資料之后找到了既能實(shí)時(shí)顯示相關(guān)信息又能實(shí)現(xiàn)溫控調(diào)速的好辦法，即先將顯示部分定義成一個(gè)（顯示）函數(shù)，然后利用這一函數(shù)作為 PWM 調(diào)速中輸出高低電平的延時(shí)單元，這樣也不會(huì)影響系統(tǒng)的顯示功能，可以說是一舉兩得。執(zhí)行快速函數(shù)，剛開始調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇確實(shí)可以按照當(dāng)前溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可是這時(shí)1602 上顯示的字符卻沒有發(fā)生變化，即它不能實(shí)時(shí)地反映當(dāng)前的模式及室內(nèi)溫度，這時(shí)便考慮是循環(huán)函數(shù)出了問題，仔細(xì)看了下循環(huán)函數(shù)便發(fā)現(xiàn)這是因?yàn)橄到y(tǒng)進(jìn)入了風(fēng)扇調(diào)速的死循環(huán)，而外面的模式、溫度掃描及顯示程序卻并沒有循環(huán)執(zhí)行，可是當(dāng)去掉風(fēng)扇調(diào)速的 while 循環(huán)程序，再次調(diào)試的時(shí)候卻又出現(xiàn)了一個(gè)問題，那就是風(fēng)扇失去了調(diào)速的功能：只要超過一定溫度，風(fēng)扇就以最大的轉(zhuǎn)速工作。之間執(zhí)行慢速函數(shù)，溫度在 2830176?？僧?dāng)加入這一指令之后，卻發(fā)現(xiàn)字符在顯示的時(shí)候那種時(shí)間上的先后順序太過明顯，給人視覺上的效果很不好，于是考慮這可能是程序在執(zhí)行按鍵掃描以及顯示模式、溫度的時(shí)候時(shí)序出現(xiàn)了問題，隨后就將按鍵連接到單片機(jī)的 口（外部中斷 0） ，并將按鍵掃描程序加到外部中斷程序里面，之后再次調(diào)試的時(shí)候才取得了比較理想的效果。剛開始調(diào)試的時(shí)候沒有加按鍵程序只單獨(dú)操作溫度的采集與 1602 顯示，調(diào)試結(jié)果能顯示默認(rèn)的正常模式以及當(dāng)前室內(nèi)的溫度，可是當(dāng)加入按鍵程序來切換模式的時(shí)候卻出現(xiàn)了問題。對(duì)于溫度采集與顯示模塊，難點(diǎn)在于軟件的設(shè)計(jì)，本次采用 Keil uvision4 來編寫程序，使用 STC_ISP_V483 來下載程序。隨后便調(diào)試光度采集模塊，先通過改變室內(nèi)光線強(qiáng)度（強(qiáng)、一般、弱）測(cè)出光敏電阻兩端三組不同的電壓值，然后分別從強(qiáng)和一般以及一般與弱兩組之間選出兩個(gè)電壓作為參考電壓，并通過滑動(dòng)變阻器來達(dá)到參考電壓值。首先是調(diào)試LED 燈、蜂鳴器以及風(fēng)扇，因?yàn)檫@些都是低電平有效的，所以通過編程觀察當(dāng)與其相接的單片機(jī) I/O 口輸出低電平時(shí)它們是否都能正常工作，結(jié)果表明 LED燈都能正常發(fā)光、蜂鳴器能發(fā)出鳴叫聲、風(fēng)扇能正常旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)的軟件流程總圖如圖 34 所示。按鍵一次之后系統(tǒng)便進(jìn)入防盜模式，這時(shí)仍然選擇不斷地檢測(cè)室內(nèi)的溫度以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)從而做出迅速有效的處理，同時(shí)系統(tǒng)不斷地掃描是否有人闖入，一旦檢測(cè)到有人闖入那么系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出連續(xù)的報(bào)警聲。本系統(tǒng)上電時(shí)系統(tǒng)工作在正常模式（通過按鍵來切換工作模式） ，以溫度傳感模塊不斷地采集室內(nèi)溫度，并通過 LCD1602 不斷的顯示當(dāng)前溫度值。 風(fēng)扇快速報(bào)警是否是否是否不開風(fēng)扇結(jié)束圖 33 風(fēng)扇控制模塊的軟件流程圖 系統(tǒng)軟件流程總圖在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)首先得將系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，如對(duì)溫度采集模塊的DS18B20 溫度傳感器以及 1602 液晶顯示器進(jìn)行初始化，其中對(duì) LCD1602 的初始化操作包括清屏、功能設(shè)置、顯示與不顯示設(shè)置和輸入模式設(shè)置。溫度 3 0 176。 開始D S 1 8 B 2 0 采集溫度1 6 0 2 顯示當(dāng)前溫度溫度 = 2 7 176。該部分的軟件流程圖如圖 33 所示，首先利用 DS18B20 不斷地采集室內(nèi)的溫度，并將處理得到的溫度值不斷地通過 1602 液晶顯示器實(shí)時(shí)地顯示出來。通過 口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后將處理得到的溫度數(shù)值作為風(fēng)扇風(fēng)速檔次的選擇依據(jù)。如果有人， 則為高電平，如果沒人， 則輸出低電平，這樣通過不斷地檢測(cè) 口的高低電平就可以判斷出是否有人出現(xiàn)。 人體感應(yīng)模塊的軟件設(shè)計(jì)人體感應(yīng)模塊的硬件電路接口只有一個(gè)與單片機(jī)實(shí)行通訊，當(dāng)有人出現(xiàn)在其感應(yīng)距離內(nèi)時(shí)即被觸發(fā)，這時(shí)輸出電平為高電平；如果沒有人出現(xiàn)在感應(yīng)距離之內(nèi)即不被觸發(fā)，此時(shí)輸出的電平為低電平。表 31 開燈情況表Out1 Out2 光線強(qiáng)度 開燈數(shù)H L 強(qiáng) 0L L 一般 1L H 弱 2該部分的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖 31： 開始O u t 1 = = 1 , o u t 2 = = 0O u t 1 = = 0 , o u t 2 = = 0O u t 1 = = 1 , o u t 2 = = 1L e d 1 = 1 , l e d 2 = 1L e d 1 = 0 , l e d 2 = 1L e d 1 = 0 , l e d 2 = 0Y e sN oY e sN oY e sN o圖 31 光度采集模塊與照明控制模塊的軟件流程圖將 LM393 的兩個(gè)輸出 outout2 分別與單片機(jī)的 和 相連，將兩個(gè) LED 燈的控制端（低電平時(shí)亮燈）分別與單片機(jī)的 和 相連，通過不斷檢測(cè)單片機(jī)的這四個(gè) I/O 口的高低電平來實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的控制。通過單片機(jī)的 口控制其發(fā)出報(bào)警聲音，當(dāng)溫度太高或發(fā)生火災(zāi)時(shí)蜂鳴器長鳴以提醒樓宇人員，當(dāng)開啟防盜模式時(shí)如果有小偷入侵時(shí)蜂鳴器發(fā)出連續(xù)的報(bào)警聲。當(dāng) b 極為高電平時(shí)三極管不導(dǎo)通，蜂鳴器不工作。由于其具有比傳統(tǒng)的喇叭體積小，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，所以此次提示音電路選用蜂鳴器，具體電路如圖 28。考慮到系統(tǒng)設(shè)計(jì)重在對(duì)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行模擬，具有一定的實(shí)驗(yàn)性，所以本次采用的風(fēng)扇就是一般的電腦風(fēng)扇。 DS18B20 的溫度存儲(chǔ)方式即溫度計(jì)算DS18B20 是用 12 位存儲(chǔ)溫度，最高位為符號(hào)位，表 21 為它的溫度存儲(chǔ)方式：表 21 DS18B20 溫度存儲(chǔ)地址分配2^3 2^2 2^1 2^0 2^1 2^2 2^3 2^4LSBYTE Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0S S S S S 2^6 2^5 2^4MSBYTE Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8 比特的RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。（2）測(cè)溫溫范圍－55℃～＋ 125℃（3）最高分辨率為 ℃。 溫度傳感器 DS18B20 簡介新型數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應(yīng)按電源正極。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。 發(fā)光二極管電路發(fā)光二極管簡稱為 LED，它是半導(dǎo)體二極管的一種。由于光敏電阻的光照特性是非線性的，因此不適宜作線性敏感元件 ，這是光敏電阻的缺點(diǎn)之一。 圖 26 光敏電阻的伏安特性曲線 圖 27 光敏電阻的光照特性曲線 光敏電阻的光照特性則如圖 27 所示。光照度不變的情況下，電壓越高，光電流也越大，而且沒有飽和現(xiàn)象。在一定的光照度下，為恒定的值，因而光電流和電壓成線性關(guān)系。當(dāng)內(nèi)光電效應(yīng)發(fā)生時(shí)，光敏電阻電導(dǎo)率的改變量為： （式 21）pne????????在（式 21）中，e 為電荷電量， 為空穴濃度的改變量， 為電子濃度p?n?的改變量， 表示遷移率。目前，光敏電阻應(yīng)用的極為廣泛，可見光波段和大氣透過的幾個(gè)窗口都有適用的光敏電阻。其電路原理圖如圖 25 所示： 圖 25 光度采集模塊原理圖本模塊通過兩個(gè)滑動(dòng)變阻器設(shè)置兩個(gè)參考電壓，比較參考電壓和實(shí)際電壓的大小從而得到幾組不同光線強(qiáng)度下的輸出電壓情況，再根據(jù)這些去控制 LED燈的亮滅。 光度采集模塊和照明控制模塊光度采集模塊的主要元器件用到的是光敏電阻、滑動(dòng)變阻器和電壓比較器LM393。（6）微功耗：靜態(tài)電流 65 微安，特別適合干電池供電的電器產(chǎn)品。此功能可以實(shí)現(xiàn)(感應(yīng)輸出時(shí)間和封鎖時(shí)間)兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測(cè)產(chǎn)品；同時(shí)此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。： 即感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時(shí)將高電平變?yōu)榈碗娖? 感應(yīng)模塊檢測(cè)到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn))?？商€選擇，默認(rèn)為 H。如果有需要，可另行加入光敏電阻。（2）光敏控制（可選）：模模塊預(yù)留有位置，可設(shè)置光敏控制，白天或光線強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)?？紤]到自己搭建以上人體感應(yīng)電路的繁瑣性以及給系統(tǒng)正常運(yùn)行可能造成的不準(zhǔn)確性，因而特意選用了一個(gè)整體模塊 SRHC500。若 Vs 保持為“0” 狀態(tài)，則在 Tx 周期結(jié)束后 Vo 恢復(fù)為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時(shí)間 Ti 時(shí)間內(nèi)，任何 Vs 的變化都不能觸發(fā) Vo 為有效狀態(tài)。在 Tx 時(shí)間內(nèi)，只要 Vs 發(fā)生上跳變，則%將從 Vs 上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長—個(gè) Tx 周期。電路設(shè)計(jì)讓芯片處于可重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)以便適合教室的實(shí)際情況。再經(jīng)由電壓比較器 COP1 和 COP2 構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào) Vs 去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器。如圖 2 所示，當(dāng)人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)，然后使該信號(hào)先通過一個(gè)由 CCRR2 組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為 16 Hz，下限截止頻率為 Hz。圖 23 熱釋人體紅外模塊電路圖電路中運(yùn)用了熱釋紅外專用芯片 BISS0001。關(guān)于走廊及洗手問用燈情況，當(dāng)晚上有人經(jīng)過時(shí)，人體紅外感應(yīng)到人便開啟走廊用燈或者洗手間用燈。按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位，是電容處于一個(gè)短路電路中，釋放了所有的電能，電阻兩端的電壓增加引起的。由 STC89C52 構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)圖見圖 22。 由 STC89C52 構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)是指單片機(jī)可以正常工作需要的部件（都是必須的） ，包括 mcu（單片機(jī)） ，時(shí)鐘（晶振） ，復(fù)位電路，電源。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。空閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash，512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看 門 狗 定 時(shí) 器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM，MAX810 復(fù)位電路，三個(gè) 16 位 定 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。 主控制器 STC89C52 單片機(jī)的性能特點(diǎn)STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。如果在正常模式下沒有人出現(xiàn)，即人體感應(yīng)模塊輸出低電平的時(shí)候，系統(tǒng)則關(guān)閉所有的用電設(shè)備（LED 燈、風(fēng)扇）以節(jié)省電能。通過 51 單片機(jī)和熱釋人體紅外來檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有人，如果距離人體紅外感應(yīng)模塊 57 米范圍內(nèi)有人出現(xiàn)，則其會(huì)輸出高電平，然后可通過檢測(cè)與感應(yīng)模塊相接的單片機(jī) I/O 口的高低電平來進(jìn)行相應(yīng)的操作。單片機(jī)人體感應(yīng)模塊光度采集模塊照明控制模塊風(fēng)扇控制模塊防盜報(bào)警模塊溫度傳感及顯示模塊圖 21 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖由上圖可以看出，該系統(tǒng)一共包括六個(gè)模塊：人體感應(yīng)模塊、光度采集模塊、溫度傳感及顯示模塊、照明控制模塊、風(fēng)扇控制模塊、防盜報(bào)警模塊。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮采用單片機(jī)為控制器，以熱釋人體紅外和溫度傳感系統(tǒng)來檢測(cè)室內(nèi)有無人員以及室內(nèi)溫度，設(shè)計(jì)一個(gè)