【正文】 ....... 29 附圖 B ........................................................................................................................ 30 致謝 ............................................................................................................................ 31 附錄 1 ......................................................................................................................... 32 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 ................................................................ 32 附錄 2........................................................................................................................ 33 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 .................................................................... 33 VI 1 緒論 1 1 緒論 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(fù)荷的加劇，又由于世界性的能源危機(jī)，能源缺乏以成為世界所面臨的嚴(yán)峻問題。隨著各類大、中專院校的擴(kuò)招，教室的擴(kuò)建，教室照明的需求也學(xué)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(fèi)，這樣，提高教室用電效率就成為首要考慮的問題。各類大、中中專院校不斷擴(kuò)招，教室不斷擴(kuò)建，教室用電 負(fù)荷不斷增加，教室用電管理不善，造成學(xué)校電能浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失，這種浪費(fèi)與當(dāng)今的節(jié)能理念相違背。于是，開發(fā)簡(jiǎn)便、實(shí)用的教室燈光自動(dòng)化控制系統(tǒng)便具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，必須有一套節(jié)能設(shè)施，本作品正好解決出現(xiàn)的問題。這種燈具和開關(guān)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了人來燈亮，人走燈滅，目前已成為公共場(chǎng)所照明開關(guān)的主流產(chǎn)品。由于產(chǎn)品本身性能的限制，這種聲光控?zé)艟吆烷_關(guān)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)需要（超過 60 分貝）聲音的配合，這就給大眾需要的安靜環(huán)境造成了一定的噪聲污染。當(dāng)光線達(dá)到設(shè)定照度值是，節(jié)電裝置可自動(dòng)關(guān)閉供電電源。當(dāng)光線低于設(shè)定照度值時(shí)，室內(nèi)有人時(shí)，節(jié)點(diǎn)裝置自動(dòng)接通電源，室內(nèi)照明燈亮。通過不同的解決方案，多形式、多方位來實(shí)現(xiàn)“人走燈滅，節(jié)約用電”的效果。在匯編語(yǔ)言中，用助記符代替 機(jī)器指令 的 操作碼 ，用地址符號(hào)或標(biāo)號(hào)代替指令或 操作數(shù) 的地址，如此就增強(qiáng)了程序的可讀性和編寫難度，象這樣 符號(hào)化 的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言就是匯編語(yǔ)言，因此亦稱為符號(hào)語(yǔ)言。匯編程序?qū)⒎?hào)化的操作代碼組裝成處理器可以識(shí)別的機(jī)器指令，這個(gè)組裝的過程稱為組合或者匯編。 匯編語(yǔ)言是直接面向 處理器 的 程序 設(shè)計(jì) 語(yǔ)言 。每一種處理器都有自己可以識(shí)別的一整套指令，稱為 指令集 。 匯編語(yǔ)言 是一種面向機(jī)器的低級(jí)語(yǔ)言，通常是為特定的計(jì)算機(jī)或系列計(jì)算機(jī)專門設(shè)計(jì)的。使用匯編語(yǔ)言能面向機(jī)器并較好地發(fā)揮機(jī)器的特性，得到質(zhì)量較高的程序。由于是直接控制硬件，且簡(jiǎn)單的任務(wù)也需要很多匯編語(yǔ)言語(yǔ)句，因此在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)必須面面俱到，需要考慮到一切可能的問題，合理調(diào)配和使用各種軟、硬件資源。與此相同，在程序調(diào)試時(shí)，一旦程序的運(yùn)行出了問題，就很難發(fā)現(xiàn) 。 匯編語(yǔ)言缺點(diǎn)： ，處于整個(gè)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言層次結(jié)構(gòu)的底層，故被視為一種低級(jí)語(yǔ)言，通常是為特定的計(jì)算機(jī)或系列計(jì)算機(jī)專門設(shè)計(jì)的。 C51 語(yǔ)言 單片機(jī) C51 語(yǔ)言是由 C 語(yǔ)言繼承而來的。 C51 語(yǔ)言具有 C 語(yǔ)言結(jié)構(gòu)清晰的優(yōu)點(diǎn)，便于學(xué)習(xí)，同時(shí)具有匯編語(yǔ)言的硬件操作能力。對(duì)于兼容的 8051 系列 單片機(jī) ，只要將一個(gè)硬件型號(hào)下的程序稍加修改，甚至不加改變，就可移植到另一個(gè)不同型號(hào)的單片機(jī)中運(yùn)行 ， 具有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，盡量減少底層硬件寄存器的操作 ， C51 語(yǔ)言代碼執(zhí)行的效率方面十分接近匯編語(yǔ)言，且比匯編語(yǔ)言的程序易于理解，便于代碼共享。因此采用 C51 語(yǔ)言設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序時(shí)，首先要盡可能地采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，這樣可使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)清晰，易于調(diào)試和維護(hù)。對(duì)于不同的功能模塊，分別指定相應(yīng)的入口參數(shù)和出口參數(shù)，而經(jīng)常使用的一些程序最好編成函數(shù)，這樣既不會(huì)引起整個(gè)程序管理的混亂，還可增強(qiáng)可讀性，移植性也好 [3]。匯編語(yǔ)言開發(fā)的程序代碼短、執(zhí)行速度快，但由于匯編語(yǔ)言是低級(jí)語(yǔ)言，使用匯編語(yǔ)言是一件很麻煩的事西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 情，尤其是進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算或結(jié)果顯示時(shí)更為復(fù)雜。對(duì)大多數(shù)應(yīng)用環(huán)境， C51 語(yǔ)言是能滿足要求的，而且， C51 語(yǔ)言對(duì)編寫需要硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，明顯優(yōu)于其他高級(jí)語(yǔ)言，本文智能水表系統(tǒng)的軟件編程，選擇用 C51 語(yǔ)言更為合適。在自然光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無(wú)論人是否存在，都不開燈；在自然光較弱時(shí)，有人存在，控制器自動(dòng)打開電燈，直到人離開延遲一定時(shí)間后關(guān)燈。本課題研究的系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分是前提，它主要為軟件提供運(yùn)行平臺(tái) [4]。 教室中的自然光和人體存在與否是系統(tǒng)主要輸入?yún)?shù)，因此教室中的環(huán)境光和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對(duì)象，常用的環(huán)境光采集器件光電傳感器有光敏電阻和光敏二極管，根據(jù)需求選擇光敏電阻。 焊接硬件電路板 本課題分為自然光檢測(cè)模塊、人體檢測(cè)模塊、震蕩電路、復(fù)位電路、輸出電路、開關(guān)電路等部分，元器件在電路板插裝的順序是先低后高、先小后大、先輕后重、先易后難，上道工序的安裝不能影響下道程序安裝，有極性的元器件極性嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求安裝，每焊接好一個(gè)模塊都要輸入程序進(jìn)行調(diào)試。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能， 還能仿真 單片機(jī) 及外圍器件。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到 單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái) 。 3 系統(tǒng)主要器件簡(jiǎn)介 7 3 系統(tǒng)主要器件簡(jiǎn)介 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)的引腳及功能 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory），它是一種高性能的 CMOS8 位處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 公司高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容 [5]。 圖 是 AT89C51 的引腳結(jié)構(gòu)圖。 AT89C51 單片機(jī)的引腳的功能： a. Vcc 電源端，為 +5V， Vss 接地端； b. XTAL2(18 腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的一端； c. XTAL1(19 腳）：接外部電容的另一端； d. ALE/PROG (30 腳）：地址鎖存允許信號(hào)端；當(dāng) 89C51 上電正常工作后，ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩頻率 Fosc 的 1/6。 表 P3 端口引腳與復(fù)用功能表 端口引腳 復(fù)用功能 XD(串行輸入口） TXD(串行輸出口） 0INT (外部中斷 0） 1INT (外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0的外部輸入） T1（定時(shí)器 1的外部輸入） WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） AT89C51 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 復(fù)位電路： AT89C51 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。 復(fù)位電路通常采用上電 自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。只要 Vcc 的上升時(shí)間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。 除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。時(shí)鐘頻率選用 12MHz 時(shí)， C 取 22uF,Rs 取200Ω， R0 取 1KΩ 。單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖 ，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTALXTAL2 引腳上外接定時(shí)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(jì)中，西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 振西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 蕩晶體選擇 12MHz,電容選擇 65pF。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)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。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)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(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)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(xué)系統(tǒng) 的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大 70分貝以上，這樣就可以測(cè)出 10~20米范圍內(nèi)人的行動(dòng) 。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從 ―盲區(qū) ‖進(jìn)入 ―高靈敏區(qū) ‖，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度 [7]。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長(zhǎng)范圍為7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片 予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的 紅外線傳感器 。價(jià)格低廉。 光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá) 1~10M 歐 ,在強(qiáng)光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千 歐姆 [