【正文】 系統(tǒng)的最大優(yōu)勢。而采用了智能照明控制系統(tǒng)后，可以根據(jù)不同場合、不同的人流量，進(jìn)行時間段、工作模式的細(xì)分，把不必要的照明關(guān)掉，在需要時自動開啟?？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)了不同工作場合的多種照明工作模式，在保證必要照明的同時，有效減少了燈具的工作時間，節(jié)省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命。合理地選用光源、燈具及性能優(yōu)越的照明控制系統(tǒng)，都能提高照明質(zhì)量。同時，系統(tǒng)能根據(jù)不同的時間段，人們的不同需要，自動調(diào)節(jié)照度。根據(jù)一般的辦公大樓運(yùn)營的經(jīng)驗(yàn)來看，節(jié)能效果能達(dá)到40％以上，一般的商場、酒店、地鐵站等節(jié)能效果也能達(dá)到25％～30％。一方面，照明是基本的工作，生活的需要應(yīng)提供一定的照度、亮度分布等光照環(huán)境，同時滿足一定的舒適度要求。另一方面應(yīng)兼顧節(jié)能環(huán)保的要求。電力供應(yīng)不足和用電效率低下的狀況依然比較嚴(yán)重。同時,隨著“智能家居”概念的提出,人們對照明技術(shù)的要求也越來越高,傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)技術(shù)已不能滿足要求,智能照明技術(shù)正逐漸受到重視[14][15],而智能照明技術(shù)的理念是改變傳統(tǒng)的人工控制照明系統(tǒng)的方式,利用多種傳感器對照明環(huán)境進(jìn)行檢測，并根據(jù)照明環(huán)境及照明需求的變化對照明燈具進(jìn)行智能控制，既提高了居民工作、生活中的照明舒適度,又可在照明過程中減少大量不必要的照明用電,從而提高照明效率,大量節(jié)省用電量,是照明技術(shù)的發(fā)展趨勢。 第2章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件的概述 家居智能照明系統(tǒng)在安裝和使用的過程中需要克服較多的環(huán)境影響因素，且考慮到環(huán)境中各種變量的影響，會導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備中人體感應(yīng)傳感器以及光敏傳感器受到家居環(huán)境的變化而不穩(wěn)定從而影響系統(tǒng)精度，因此為了防止系統(tǒng)的本穩(wěn)定以及為了保證系統(tǒng)精度，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)在元件選擇，電路設(shè)計(jì)，線路布置焊接等過程中要充分考慮抗干擾問題。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(yùn)行的平臺。系統(tǒng)控制單元是以單片機(jī)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(jì)運(yùn)用單片機(jī)、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(jì)。設(shè)計(jì)可以應(yīng)用普通家居照明當(dāng)中，此系統(tǒng)研制的控制器以自然光強(qiáng)度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時，無論人是否存在，都不開燈。從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能、智能的效果。 方案的選擇 單片機(jī)的選擇方案一：AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS型8位單片機(jī)，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(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)我們的勞動成果。AT89C51可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。可用5V電壓編程，而且擦寫時間僅需lOms。PO口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯ν獠看鎯ζ鞯淖x/寫操作。（2）STC單片機(jī)執(zhí)行指令的速度很快，大約是AT的330倍，盡管快是好事，但這樣一來，你在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些對時序有嚴(yán)格要求的模塊，用STC時注意得加長延時，大約是AT的10—30倍就差不多，這一點(diǎn)自己調(diào)試就知道了。比較這兩種方案，由于在學(xué)校期間學(xué)過數(shù)字電路、單片機(jī)原理、C語言程序設(shè)計(jì)，綜合考慮單片機(jī)的各部分資源和作為學(xué)生能夠獲得的資源，經(jīng)過對比此次設(shè)計(jì)要求，我選擇用STC系列芯片完成。本系統(tǒng)選擇STC89C52單片機(jī)作為主控芯片。 人體感應(yīng)器的選擇 方案一：感應(yīng)人體采用被動式紅外傳感技術(shù)，是利用紅外光敏器件將活動生物體發(fā)出的微量紅外線轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號,并進(jìn)行放大,處理,它能可靠的將運(yùn)動著的生物體(人)和飄落的物體加以區(qū)別。被動式紅外入侵報(bào)警器又稱熱釋電紅外入侵報(bào)警器，由光學(xué)系統(tǒng)，紅外傳感器和信息處理三部分組成。其中反射式光學(xué)系統(tǒng)的靈敏度最高，其探測距離可達(dá)25～60 m；透射式的靈敏度最低，探測距離為2～10 m；折射式居中，兼有反射式和透射式的優(yōu)、缺點(diǎn)。分別置于收、發(fā)端的光學(xué)系統(tǒng)一般采用的是光學(xué)透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細(xì)的平行光束的作用，以使紅外光的能量能夠集中傳送。接收端輸出的電信號的強(qiáng)度會因此產(chǎn)生變化，從而啟動信號。因?yàn)橹鲃邮教綔y器所探測的是點(diǎn)到點(diǎn)，而不是一個面的范圍。但若對一個空間進(jìn)行檢測，則需有多個主動式探測器，價格昂貴。本設(shè)計(jì)適合采用被動式紅外傳感器，經(jīng)過多方面考慮，本設(shè)計(jì)采用紅外人體感應(yīng)器模塊。 方案二：采用光敏電阻把環(huán)境亮度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值（模擬值），然后通過運(yùn)放后給單片機(jī)輸入一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號。 主控模塊的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)選用STC89C52作為燈光照明的控制芯片．STC89C52的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上．使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。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(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。（2）VSS（20）：接地，也就是GND。單片機(jī)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。（5）ALE/PROG（30）：地址鎖存信號輸出端/EPROM編程脈沖輸入端。（7）EA/VPP（31）：內(nèi)/外部ROM選擇端。（9）P1口（18）：準(zhǔn)雙向通用I/0口。 單片機(jī)的主要性能與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(jì)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 （當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。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。 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(yàn)接收一些控制信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。在功能上，MCS51系列單片機(jī)有基本型和增強(qiáng)型兩類，它們以芯片型號的末位數(shù)字來區(qū)分。 在MCS51系列單片機(jī)中，我們以8051為例，來介紹其結(jié)構(gòu)及功能。在單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)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(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。當(dāng)在STC89C52單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個機(jī)器周期時，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。時鐘頻率用6MHZ時C取22uF,R取1KΩ。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動復(fù)位。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)過電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠(yuǎn)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(dāng)?shù)慕咕?，紅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(qū)動負(fù)載工作。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。三、黑色用于防強(qiáng)光干擾。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）。二、探測范圍——指鏡片能探測的有效距離（米）和角度。長形和方形鏡片要呈弧形以焦距為單位對準(zhǔn)探頭窗口。圖211 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(bǔ)技術(shù)，不會產(chǎn)生電信號輸出。當(dāng)人對著探頭呈垂直狀態(tài)運(yùn)動，Sa=Sb不產(chǎn)生差值，雙源很難產(chǎn)生信號輸出。 紅外釋傳感器人體存在傳感器的熱釋電紅外探頭的工作原理及特性如下： 人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10μM左右的紅外線，被動式紅外探頭就靠探測人體發(fā)射的10μM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。紅外感應(yīng)源采用 熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生由人體存在的信號。兩種觸發(fā)方式：：即感應(yīng)輸出低電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從低電平變?yōu)楦唠娖?；：即感?yīng)輸出低電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動，其輸出將一直保持低電平，直到人離開后至延時結(jié)束，低電平跳變?yōu)楦唠娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點(diǎn)).具有感應(yīng)封鎖時間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后，待延時時間一結(jié)束，可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時