【正文】 是非常合適的，如果希望熒光燈能實現(xiàn)照度調(diào)節(jié)，需要配合數(shù)字整流器。 LED 燈是指燈具產(chǎn)品采用 LED(Lightemitting Diode，發(fā)光二極管 )做為主要的發(fā)光源。 LED燈具有節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢，在燈具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已成為主要趨勢。以最低的能耗提供最優(yōu)質(zhì)的照明。如果沒有，繼續(xù)判斷紅外檢測電路有無探測到有人，無人時，滅燈并返回繼續(xù)判斷有無 按鍵按下。若照度滿足要求，繼續(xù)返回滅燈程序；若不滿足，就給繼電器一個動作信號，使其動作，從而開啟照明電路。這樣在傍晚，陰天的時候，就可以比方案一節(jié)約不少電能。方案三的可見光檢測電路精度要高于前兩種方案，因為它的調(diào)光需要一個精確的反饋值來設(shè)定調(diào)光電路的工作。方案二實現(xiàn)兩種等級的控制，方案三實現(xiàn)一種連續(xù)的控制是比較難的。 7 第二章 硬件設(shè)計 第一節(jié) 主機電路核心器件介紹 一、 AT89C51 單片機性能介紹 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(nèi)含4KB 閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） 和 128B 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(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)， 同時， 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。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 到下一個硬件復位。如 圖 21 為 AT89C51 外形圖。 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 8 32 個可編程 I/O 口線 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 6 個中斷源 可編程串行 UART 通道 低功率空閑和掉電模式 （一） AT89C51 結(jié)構(gòu)框圖于引腳說明 圖 22 AT89C51 結(jié)構(gòu)框圖 AT89C51 結(jié)構(gòu)框圖如圖 22 所示。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫 “ 1” 可作為高阻抗輸入端用在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P1 口： P1 口 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 P2 口： P2 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOV A， A+DPTR 指令）時。 在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX Ri， A 指令）時， 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），在整個訪問期間不改變。 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 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流 ） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 如下表 21 所示： 表 21 P3 口第二功能 10 P3 端口 第二功能 第二功能說明 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 定時器 /計數(shù)器 0 外部信號輸入端 T1 定時器 /計數(shù)器 1 外部信號輸入端 WR——— 外 部 RAM 寫選通輸出信號 RD——— 外部 RAM 讀選通輸出信號 RST：復位輸入。 ALE/ PROG ：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 ALE 仍一時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它 可對外輸出時鐘或用于定時目的。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG ）。該位置位后，只有一條 MOVX 和MOVC 指令 ALE 才會被激活，此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設(shè)置 ALE 無效。 EA /VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H～FFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。如 EA端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 時鐘振蕩器 11 AT89C51 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL 和XTAL2 分別是該放大 器的輸入端和輸出端。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，則推薦電容使用 30pF ，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇 40pF。這兩種方式是控制專用寄存器 PCON（即電源控制寄存器）中的 PD（ ）和 IDL（ ）位來實現(xiàn)的。 在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生?？臻e模式可由任何允許的中斷請求或硬件復位終止。程序會首先響應中斷，進入中斷服務程序，執(zhí)行完中斷服務程序并緊隨 RETI（中斷返回）指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機進入空閑模式那條指令后面的一條指令。需要注意的是，當有硬件復位來終止空閑工作模式時， CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復位操作，硬件復位脈沖要保持兩個機器周期（ 24 個時鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU 訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其它端 口。 掉電模式： 在掉點模式下，振蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。如 表 22 所示。編程接口可接收高電壓（ +12V）或低電壓（ Vcc）的允許編程信號。 AT89C51 單片機中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式。 表 23 型號信息 Vpp 12V 5V 芯片頂面標識 AT89C51 AT89C51 xxxx xxxx—5 AT89C51 的程序存儲器列陣采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)，要對整個芯片內(nèi)的 FPEROM 程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必須使用擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容清楚。用于聲明該器件的廠商、型號和編程電壓。 （ 031H） =51H 聲明為 AT89C51 單片機。 （ 032H） =05H 聲明為 5V 編程電壓。 極限參數(shù)如表 24 所示。用 AT89C51 單片機構(gòu)成最小 應用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路即可，如圖 24AT89C51 單片機最小系統(tǒng)所示。其應用特點： 有可供用戶使用的大量 I/O 口線。 應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。 本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL XTAL2 引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。振蕩晶體可在 到 12MHz 之間選擇。所以本設(shè)計中，振蕩晶體選擇 12MHz,電容選擇 65pF。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用 NPO 電容。它的填充介質(zhì)是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。復位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的 S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復位操作所需要的信號。 15 最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是通過 外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。時鐘頻率用12MHz 時 C 取 22uF,R 取 1KΩ。本設(shè)計就是用的按鍵手動復位。其中電平復位是通過 RST 端經(jīng)電阻與電源Vcc 接通而實現(xiàn)的。 第二節(jié) 人體紅外檢測電路 一、人體紅外檢測電路總體設(shè)計 人體紅外信號檢測電路用來監(jiān)控照明控制單元里是否有人進入。人體輻射的紅外線中心波長為 910μ m 測元件的波長靈敏度在 ～ 20μ m 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。 圖 25 人體紅外檢測電路框圖 如圖 25 所示，該模塊由三部分組成，包括：菲涅爾透鏡，熱釋電紅外傳感器以及相應的傳感器信號處理電路。最終有人時， PIR 輸出為高電平；無人時 PIR 輸出為低電平。 16 圖 26 人體紅外檢測電路圖 硬件電路如圖 26 所示。 RE200B 的 D、 G、 S 端分別為電源端、地端和目標輸出電壓端。 采用熱釋電傳 感器的優(yōu)勢是成本低，不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源，隱蔽性好，可流動安裝 ,，敏度高、控制范圍大。 實際使用中，熱釋電傳感器前面必須安裝菲涅爾透鏡。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 2m 左右（檢測人體走過）而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到 10m 以上，甚至可達 20m 以上。 該傳感器由經(jīng)過特殊設(shè)計的透鏡組構(gòu)成，鏡片 ( 厚 )表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。紅外光線越是靠進同心環(huán)光線越集中而且越強。垂直感應區(qū)越多垂直感應角度越大；鏡片越長感應段越多水平感應角度就越大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場角度的制約，垂直和水平感應角度有限，鏡片面積也有限。 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嗽谕哥R前運動時，順次從某一單元透鏡視場進入又退出，投射信號會出現(xiàn)一個接一個的斷續(xù)信號，但是熱源信號始終都是集中在透鏡中部的，將連續(xù)的熱源信號變成斷續(xù)的輻射信號，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號變成電信號傳遞給信號處理芯片。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出 。如圖 27 是 RE2020B 實物圖， G 是接地端， S 是信號輸出端， D 是接 +5V 電源端。 圖 27 RE200B 實物圖 18 圖 28 RE200B 應用電路 （一）熱釋電紅外傳感器工作原理 熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2179。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由 于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70 分貝以上，這樣就可以測出 10～ 20m 范圍內(nèi)人的行動。價格低廉。探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上地小動物，一般不產(chǎn)生報警。探測器的抗電磁波干擾性能符合要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3 米外 H4 鹵素燈透過玻璃照射，不產(chǎn)生報警。正確的安裝應滿足下列條件： 熱釋電紅外傳感器應離地面 ～ 米。 熱釋電紅外傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強氣流活動的地方。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。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 2m 左右；而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到 10m 以上。 三、菲涅耳透鏡 菲涅耳透鏡（ Fresnel len），又稱螺紋透鏡，是由法國物理學家奧古斯丁178。菲涅耳所發(fā)明的一種透鏡。和早期的透鏡相比，菲涅耳透鏡更薄，因此可以傳遞更多的光，使得燈塔即使距離相當遠仍可看見。 圖 29 菲涅爾透鏡實物圖 （一） 菲涅爾鏡片的原理和應用 20 菲涅爾鏡片是根據(jù)法國光物理學家 FRESNEL 發(fā)明的原理采用電鍍模具工藝和PE（聚乙烯）材料壓制而成。圓環(huán)線多而密感應角度大， 焦距遠；圓環(huán)線刻錄的深感應距離遠，焦距近。同一行的數(shù)個同心環(huán)組成一個垂直感應區(qū)，同心環(huán)之間組成一個水平感應段。區(qū)段數(shù)量多被感應人體移動幅度就小，區(qū)段數(shù)量少被感應人體移動幅度就要大。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。鏡片從外觀分類為：長形、方形、圓形，從功能分類為：單區(qū) 多段、雙區(qū)多段、多區(qū)多段。 圖 210 圓形 鏡片外觀示意圖 如圖 211 是三區(qū)多段鏡片垂直和平面感應圖。整個接 21 收人體紅外光的方式也被稱為被動式紅外活動目標探測器。 圖 212 圓 形鏡片探測效果圖 （二）鏡片的顏色與參數(shù) 鏡片主要有三種顏色 ： 聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易變形。 黑色用于防強光干擾。 每一種鏡片有一型號（以年號