【正文】 論文） 第 2 頁(yè) 共 36 頁(yè) 智能臺(tái)燈在國(guó)內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì) 臺(tái)燈 已經(jīng)是 千家萬(wàn)戶的必 要的 生活用品， 但是人們 經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。這 個(gè) 設(shè)計(jì)是通過(guò)感應(yīng) 人體紅外輻射（波長(zhǎng)為 ）傳感控制電路。 若在一定時(shí)間內(nèi)未離開桌面則自動(dòng)熄滅。 面對(duì)電力資源的匱乏，越來(lái)越多的人開始意識(shí)到節(jié)能的重要性臺(tái)燈是家庭的生活必需品，但由于經(jīng)常忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。另一個(gè)是作為一個(gè)必需品，當(dāng)然要使生活變得更方便，省去了黑暗中開燈的麻煩，并且可以糾正坐姿。熱釋電紅外探測(cè)器 1的距離是 4m 左右（距離可調(diào)），主要是因?yàn)榘銇?lái)說(shuō)是門離書桌的距離 。熱釋電紅外探測(cè)器 1 的距離是 10cm 左右（距離可調(diào)），主要考慮是當(dāng)學(xué)習(xí)時(shí)，有時(shí)坐姿不正，引起身體離桌面太近，容易引起近視，此時(shí)臺(tái)燈發(fā)出警告，提醒注意，若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)未離開，則強(qiáng)制熄滅。 近幾年我國(guó)臺(tái)燈行業(yè)發(fā)展速度較快，受益于臺(tái)燈行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高以及 下游需求市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，臺(tái)燈行業(yè)在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上發(fā)展形勢(shì)都十分看好。 進(jìn)入 2020 年 以來(lái)， 我國(guó)臺(tái)燈行業(yè)面臨 全 新的發(fā)展 趨 勢(shì)，由于新 興產(chǎn) 業(yè) 的 不斷增多，上游原材料 的 價(jià)格持續(xù) 暴 漲，導(dǎo)致行業(yè) 的 利潤(rùn) 下降 ，因此我國(guó)臺(tái)燈行業(yè)的 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈。 智能臺(tái)燈在國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì) 據(jù) 歐 洲最 新發(fā) 表的 分析 報(bào)告 ( THE EUROPEAN AUTOMOTIVE LIGHTING TECHNOLOGIES MARKETS 指出，到 2020 年 臺(tái)燈 照明技術(shù)市場(chǎng)總值預(yù)計(jì)可達(dá)到 39億美元。報(bào)告認(rèn)為，先進(jìn)技術(shù)、相關(guān)的政策法規(guī)以及新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者三 因素相互制約，將從根本上影響到市場(chǎng)值的歐洲 臺(tái)燈 照明市場(chǎng) 。 2 設(shè)計(jì)思路 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一智能臺(tái)燈控制器，實(shí)現(xiàn)照明控制系統(tǒng)的人性化，其功能如下： 當(dāng)光的亮度足夠時(shí)，臺(tái)燈處于關(guān)閉狀態(tài)。 臺(tái)燈點(diǎn)亮?xí)r開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)達(dá)到一小時(shí)時(shí)發(fā)出燈光閃爍信號(hào)，提醒使用者起立活動(dòng)。 該系統(tǒng)由光感元件、人體內(nèi)部的感知器、時(shí)間計(jì)數(shù)器以及亮度控制器及單片機(jī)等組成。 給出具體單元設(shè)計(jì)，畫出單元電路，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)中相關(guān)元件值的計(jì)算。當(dāng)夜晚來(lái)臨時(shí)，人們又摸黑去開燈，非常不方便。當(dāng)人體在臺(tái)燈的范圍內(nèi)且環(huán)境光強(qiáng)較弱時(shí)，自動(dòng)感應(yīng)開燈；用一個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器顯示，當(dāng) 人在臺(tái)燈下工作學(xué)習(xí)滿一小時(shí)后，臺(tái)燈會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，讓人起身活動(dòng)，以便提高工作效率。其工作過(guò)程為：由熱釋電傳感器檢測(cè)一定范圍內(nèi)是否有人在，當(dāng)沒有人時(shí)熱釋電傳感器的 2 端口不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，信號(hào)處理電路和單片機(jī)都不工作。當(dāng)環(huán)境光比較弱時(shí)，光敏電阻阻值變大，端口 電平較高，將此電平送到單片機(jī)。 淮海工學(xué)院二 〇一二 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 21 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖 本系統(tǒng)組成如圖（ 21）所示，主要由三部分組成： 1) 傳感器及信號(hào)處理電路 :檢測(cè)人體輻射紅外信號(hào)及光強(qiáng)信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后變成可處理的數(shù)字信號(hào)。 3) 計(jì)時(shí)提醒電路和燈光控制電路 ：給出提醒信號(hào)并根據(jù) AT89C51 給出的命令控制燈光。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效的完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將 大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè)芯片中，使 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 更 簡(jiǎn)單 ，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中 [5]。 主要是以 Inter 公司的MCS48 為代表。 第二個(gè)階段（ 1978 年 1983 年）：高性能單片機(jī)階段。片內(nèi)RAM、 ROM 容量加大，并且尋址范圍能夠達(dá)到 64K 字節(jié)，有的單片機(jī)片內(nèi)還帶有A/D 轉(zhuǎn)換接口。 第三個(gè)階段（ 1983 年以后）： 8位單片機(jī)鞏固發(fā)展以及 16 位單片機(jī)推出階段。 單片機(jī)又可以稱之為單片微控制器 ,它不是指完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是通過(guò)把一個(gè)計(jì)算機(jī)的整體系統(tǒng)集成到一個(gè)很小的芯片上。概括的描述：一塊芯片就可以當(dāng)做一臺(tái)計(jì)算機(jī) [5]。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片 機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。通過(guò)不同的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是其他的器件需要費(fèi)很多麻煩才能實(shí)現(xiàn)的，有些則是花功夫都很難做到的。 目前，很多人對(duì) 匯編語(yǔ)言 并不認(rèn)可。不過(guò)初學(xué)者可 以不了解單片機(jī)的匯編語(yǔ)言，但一淮海工學(xué)院二 〇一二 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 共 36 頁(yè) 定要了解單片機(jī)具體性能和特點(diǎn)，不然在單片機(jī)領(lǐng)域是比較致命的。單片機(jī)的硬件資源不是非常強(qiáng)大，不同于我們用 VC、 VB 等高級(jí)語(yǔ)言在臺(tái)式 PC 上寫程序，畢竟臺(tái)式電腦的硬件非常強(qiáng)大，所以才可以不考慮硬件資源的問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)做單片機(jī)編程要靈活使用匯編語(yǔ)言與 C 語(yǔ)言，讓單片機(jī)的強(qiáng)大功能以最高是效率展示給用戶。一個(gè)可視化高級(jí)語(yǔ)言編寫的小程序里面即使只擁有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十 K的尺寸，對(duì)于家用 PC的硬盤來(lái)講沒什么關(guān)系，但是對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)是無(wú)法接受的。同樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件放到家用 PC 上來(lái)運(yùn)行，家用 PC 的也是無(wú)法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把 需 要解決的問(wèn)題編成一系列指令（這些指令必須是單片機(jī) 所 能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這 些 指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件—— 存儲(chǔ)器中 [6。 程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個(gè)部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器 PC（包含在 CPU 中），在開始執(zhí)行程序時(shí)，給 PC 賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命 令， PC之中的內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長(zhǎng)度決定，可能是 2 或 3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。根據(jù)目前發(fā)展 趨勢(shì)來(lái)看 ，從不同 的角度可以將 單片機(jī) 大體上 分為 ： 通用型/專用型、總線型 /非總線型、工控型 /家電型。例如， 80C51是通用型單片機(jī)，它不是為某種 特定 專用途設(shè)計(jì)的；專用型單片機(jī)是針對(duì)一類產(chǎn)品甚至某一個(gè) 特定 產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例 如為了 達(dá)到 電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成 ADC 接口等功能的溫度測(cè)量控制電路?？偩€型單片機(jī)普遍設(shè)置 包括 并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可 直接 通過(guò)串行口與單片機(jī) 相連 ，另外， 大多數(shù)的 單片機(jī)已把所需要的外圍器件 以 及外設(shè)接口集成一 塊芯片的 片內(nèi)，因此在 大多數(shù) 情況下可以不要 用 并行擴(kuò)展總線， 這樣一來(lái)就會(huì) 大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī) 統(tǒng)稱為非總線型單片機(jī)。一般 來(lái) 說(shuō) ，工控型 的 尋址范圍 比較 大，運(yùn)算能力強(qiáng)； 適合 用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、價(jià)格 比較低廉 ，外圍器件和外設(shè)接口 的 集成度 很高 。例如， 80C51 類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。通常可按照指令集、制造工藝、片內(nèi)存儲(chǔ)器與所能處理的數(shù)據(jù)寬度等幾個(gè)方面的差異來(lái)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行分類。指令集，顧名思義就是中央處理器在指令的集合。 CISC 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的馮 .諾依曼（ von Neumann architecture）型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)與指令共同使用同一條總線進(jìn)行傳輸。但這類單片機(jī)中，指令與數(shù)據(jù)的傳輸操作不能同時(shí)進(jìn)行，工作速度將受到一定的限制，而且價(jià)格也相對(duì)較高。這 種結(jié)構(gòu)的單片機(jī)內(nèi)部，指令總線與數(shù)據(jù)總線分離，使得指令與數(shù)據(jù)的傳輸可以同時(shí)進(jìn)行，從而提高了單片機(jī)的運(yùn)行速度。 b按制造工藝分類 按芯片的制造工藝，可將單片機(jī)分為 HMOS 工藝和 CHOMS 工藝兩大類。 通常型號(hào)中帶有“ C”字樣的單片機(jī)為 CHMOS 型，其余則為 HMOS 型。 c按片內(nèi)程序存儲(chǔ)器分類 單片機(jī)是通過(guò)指令程序來(lái)控制各種電路的，這種指令程序存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中。下面對(duì)該分類中所出現(xiàn)的技術(shù)名詞進(jìn)行解釋。 淮海工學(xué)院二 〇一二 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 共 36 頁(yè) 掩膜是一種半導(dǎo)體制造工藝，一般 ROM 中的內(nèi)容是可以通過(guò)特殊方法來(lái)改變的，而掩膜 ROM 中的內(nèi)容則在出廠前寫好后就無(wú)法改變。 一次可編程（ One Time Program， OTP），是指僅允許用戶完成一次寫入操作。 Flash 內(nèi)部包含 IOS（一種為國(guó)際互聯(lián)服務(wù)的操作系統(tǒng)）及微代碼。 d按所能處理的數(shù)據(jù)寬度分類 按照 CPU 一次可處理的數(shù)據(jù)寬度（數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)），單片機(jī)可分為 4 位機(jī)、 8位機(jī)、 16位機(jī)、 32位機(jī)和 64位機(jī)。 常用的幾種單片機(jī)系系列 目前，市場(chǎng)上常見的單片機(jī)主要有以下幾個(gè)系列。 8051單片機(jī)推出后，很多公司都購(gòu)買了它的內(nèi)核，使得以 8051 為內(nèi)核的微控制器系列單片機(jī)在全世界的產(chǎn)量最大，應(yīng)用也最為廣泛。 淮海工學(xué)院二 〇一二 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 共 36 頁(yè) （ 2） AVR 系列單片機(jī) 1997 年， ATMEL 公司為了充分發(fā)揮其 Flash 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推出了全新配置的精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)，簡(jiǎn)稱 AVR。 （ 3） Motorola 單片機(jī) Motorola 是世界上最大的單片機(jī)廠商。 (4) PIC 系列單片機(jī) PIC 系列單片機(jī) Microchip 公司的產(chǎn)品，其突出的特點(diǎn)是體積小，功耗低，精簡(jiǎn)指令集，抗干擾性好，可靠性高，有較強(qiáng)的模擬接口，代碼保密性好。 (5) MDT20XX 系列單片機(jī) MDT20XX 系列是由 Micon 公司生產(chǎn)的工業(yè)級(jí) OTP（一次性可編程）單片機(jī)，該系列單片機(jī)與 PIC 系列的管腳一致。 (6) SX 系列單片機(jī) SX 系列單片機(jī)是 8 位 RISC 結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，由 Scenix 公司推出。 SX 系列單片機(jī)采用雙時(shí)鐘設(shè)置，其指令運(yùn)行速度可達(dá) 50/75/100MIPS(MIPS 指每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令 )。 (8)Z8 系列單片機(jī) Z8 系列單片機(jī)是 Zilog 公司的產(chǎn)品，該系列單片機(jī)的開發(fā)工具價(jià)廉物美，價(jià)格便宜，主要面向低端應(yīng)用。其中也包括 AT89C51 系列的單片機(jī)，它可以適用于很多領(lǐng)域的應(yīng)用。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化 ， 且功能 相比于 采用電子或 數(shù)字電路 更加 簡(jiǎn)單和清晰 。 （ 2）單片機(jī) 在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以 組 成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集 的 系統(tǒng)。 （ 3）單片機(jī) 在家用電器中的應(yīng)用 可以 通俗的 說(shuō)， 如今 的家用電器基本上都采 是由 單片機(jī)控制，從電飯 煲 、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、彩電、其他 音響 視頻器材、再到 電子秤 量設(shè)備，五花八門，無(wú) 處 不在。 （ 6） 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī) 療 設(shè)備中的用途 也是 相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各 類 分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等 ，都是利用單片機(jī)技術(shù) 。 比 如音樂(lè)集成單片機(jī)，看似 很 簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。在大型 的 電路中，這 類 模塊化應(yīng)用極大地縮小了 單片機(jī)的 體積，簡(jiǎn)化了 實(shí)際的 電路，降低了損壞 度 、錯(cuò)誤率，也方便 來(lái) 更換 舊的芯片 。 此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除 只讀存儲(chǔ)器 的單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)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。 AT89C 系列的 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng) 提供了一種靈活性高且價(jià)廉的 產(chǎn)品 。同時(shí)， AT89C51 可 以 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它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 GND：接地。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1時(shí)， 則 被定義為 高阻 輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn) 檢查 時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) 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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 淮海工學(xué)院二 〇一二 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 共 36 頁(yè) P2口： P2 口為一個(gè)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)，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(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng) 進(jìn) 行 外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可 以 接收輸出4個(gè) TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這 是因?yàn)?由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外