基于單片機(jī)的節(jié)能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)（論計(jì)（論 文）文）論文題目：論文題目： 基于單片機(jī)的節(jié)能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的節(jié)能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 所屬學(xué)院：所屬學(xué)院： 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 職職 稱：稱： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 班級(jí)、學(xué)號(hào)班級(jí)、學(xué)號(hào): : 專專 業(yè)：業(yè)： 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制2016 年 1 月 10 日西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目：基于單片機(jī)的節(jié)能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)題目：基于單片機(jī)的節(jié)能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)任務(wù)與要求：任務(wù)與要求： 1.1.白天自然光充

2、足時(shí)，照明設(shè)備不啟動(dòng)；白天自然光充足時(shí)，照明設(shè)備不啟動(dòng)； 2.2.自然光不充足時(shí)，會(huì)根據(jù)人所處的位置，開啟該位置的照明設(shè)備；自然光不充足時(shí)，會(huì)根據(jù)人所處的位置，開啟該位置的照明設(shè)備； 3.3.若人在室內(nèi)走動(dòng)，則會(huì)依次點(diǎn)亮其行走路徑上的照明設(shè)備；若人在室內(nèi)走動(dòng)，則會(huì)依次點(diǎn)亮其行走路徑上的照明設(shè)備； 4.4.當(dāng)人離開時(shí)，則關(guān)閉該處的照明設(shè)備。當(dāng)人離開時(shí)，則關(guān)閉該處的照明設(shè)備。時(shí)間：時(shí)間： 2015 年 11 月 01 日 至 2015 年 12 月 30 日 共 8 周所屬學(xué)院：所屬學(xué)院： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 專業(yè)：專業(yè)： 指導(dǎo)單位或教研室：指導(dǎo)單位或教研室： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師

3、： 職職 稱：稱： 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制2016 年 1 月 10 日畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)( (論文論文) )進(jìn)度計(jì)劃表進(jìn)度計(jì)劃表日日 期期工工 作作 內(nèi)內(nèi) 容容執(zhí)執(zhí) 行行 情情 況況指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師簽簽 字字2015. 11.12015.11.7收集和查閱相關(guān)資料，對(duì)論文進(jìn)行詳細(xì)了解與分析。完成2015. 11.82015.11.15理清論文思路并與指導(dǎo)老師交流。完成2015. 11.162015.11.20開始論文編寫并構(gòu)建論文基本框架.完成201511.212015. 11.26查閱資料，認(rèn)真思考創(chuàng)作，形成論文大綱。完成2015.11.272015. 12.33分析資

4、料，對(duì)論文進(jìn)行完善形成初稿完成2015.12.42015. 12.10將形成的初稿，進(jìn)行中期檢查，修改論文。完成2015.12.112015. 12.17提交論文終稿，裝訂成冊(cè)上交學(xué)院，同時(shí)為畢業(yè)論文答辯做好準(zhǔn)備。完成教師對(duì)進(jìn)度計(jì)教師對(duì)進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施情況評(píng)劃實(shí)施情況評(píng)價(jià)價(jià) 指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)教師簽名： 年年 月月 日日 本表作評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)的節(jié)能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的節(jié)能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)【摘要】隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè)，微型計(jì)算機(jī)作為嵌入式控制系統(tǒng)

5、的主體與核心，代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線路。樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的普及與應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文介紹了基于單片機(jī) STC89C52 的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)及其原理，提出了有效的節(jié)能控制方法。該系統(tǒng)采用了當(dāng)今比較成熟的傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，利用多參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)照明的控制。單片機(jī)通過(guò)繼電器控制照明設(shè)備的打開或者關(guān)閉、通過(guò)光照檢測(cè)電路對(duì)照明設(shè)備周邊亮度進(jìn)行檢測(cè)，如果亮度不夠則單片機(jī)同時(shí)檢測(cè) BISS0001 芯片是否采集到了人體熱釋電傳感信號(hào)，根據(jù)有無(wú)人體熱釋電傳感信號(hào)單片機(jī)立刻控制照明設(shè)備打開或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)照明控制,以達(dá)到節(jié)能的目的。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹?/p>

6、機(jī)；傳感器；照明控制；節(jié)能控制；BISS0001西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文The Control System for Intelligent Lighting Based onSinglechip MicrocomputerAbstract: With the rapid development of electronic technology, the system of control based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, ele

7、ctron, intelligent building and so on. Microcomputer, as the subject and core of the embedded system of control, replaces the traditional systemelectronic circuit. At the same time, the development and maturation of the intelligent building have established the substantial foundation for the popular

8、ization and application of the control system for lighting based on single-chip microcomputer.In this paper, the Indoor Lighting Control System Based on STC89C52 and its principle are introduced. Some effective and energy saving control strategys of lighting system are brought forward. The current s

9、ystem uses a relatively mature sensor technology and computer control technology, using multi-parameter to achieve the indoor lighting control.Microcomputer controls lighting equipment open or closed, by the relay ,through the light detection circuit for lighting equipment testing, if surrounding br

10、ightness is not enough then microcomputer detect the BISS0001 chip whether collected to human pyroelectric sensing signals, according to whether have pyroelectric sensing signals microcontroller redirected immediately control lighting equipment open or closed in order to achieve lighting controls to

11、 sava energy.KEY WORD: microcontroller；sensor；lighting control；energy-saving；BISS0001西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文目目 錄錄1.1. 課題研究的意義課題研究的意義.11.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.11.2 系統(tǒng)研究的意義.22. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.32.1 設(shè)計(jì)要求.32.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì).32.3 功能描述.32.4 系統(tǒng)硬件電路框圖.43. 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).53.1 STC89C52 單片機(jī)介紹.53.2 光照檢測(cè)電路.53.2.1光敏電阻的功能描述.53.2.2光照檢測(cè)電路.53.3

12、 熱釋電紅外傳感器模塊.63.3.1功能描述.73.3.2熱釋電模塊檢測(cè)原理.73.3.3信號(hào)處理電路.83.4 時(shí)間顯示電路.93.4.1顯示器1602介紹.93.4.2 DS1302電路.113.5 輸出控制電路.113.6 電源模塊.123.7 復(fù)位電路.124. 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).144.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖.144.2 仿真環(huán)境介紹.154.2.1Keil介紹.154.2.2Proteus介紹.154.3 邏輯控制.15結(jié)束語(yǔ).19參考文獻(xiàn).20西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文11.1. 課題研究的意義課題研究的意義隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，為方便生活人們?cè)絹?lái)越多

13、的在各個(gè)場(chǎng)所引入照明設(shè)備，照明在能耗中所占的比例日益增加。為了達(dá)到方便生活的目的，這些照明設(shè)備有時(shí)會(huì)徹夜開著，從而造成了大量電力能源的浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在樓宇能量消耗中，僅照明就占 33%，因此照明節(jié)能日顯重要。近年來(lái)，人們對(duì)照明的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的手動(dòng)照明控制系統(tǒng)技術(shù)受到了時(shí)代的強(qiáng)烈沖擊，智能照明技術(shù)隨之出現(xiàn)，并迅速地向前發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，手動(dòng)控制系統(tǒng)指的是個(gè)人通過(guò)按鈕的切換、旋轉(zhuǎn)、撳動(dòng)或遙控器和其他途徑執(zhí)行操作的單一開關(guān)或一組開關(guān)和調(diào)光裝置構(gòu)成的系統(tǒng)，小規(guī)模情況下，的確具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但隨著照明系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，手動(dòng)控制將失去其成本上的效益。此外，不需要照明時(shí)，是否關(guān)燈完全決定于人為因素，

14、難免浪費(fèi)電力增大能耗，照明范圍越大，問(wèn)題尤其嚴(yán)重。智能照明控制系統(tǒng)指的是用計(jì)算機(jī)技術(shù)以及其它輔助手段，對(duì)電力照明進(jìn)行自動(dòng)控制，提供合適的照明光環(huán)境的同時(shí)減少照明系統(tǒng)電能消耗和其它相關(guān)費(fèi)用。智能照明控制系統(tǒng)和手動(dòng)照明控制系統(tǒng)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，包括創(chuàng)造環(huán)境氣氛，提高工作效率，良好的節(jié)能效果，改善工作環(huán)境，延長(zhǎng)光源壽命，管理維護(hù)方便等。相對(duì)智能照明控制系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)控制方式簡(jiǎn)單、有效、直觀。但它過(guò)多依賴控制者的個(gè)人能力，控制相對(duì)分散和無(wú)法有效管理，其實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化程度太低。正因?yàn)榇耍彰鞯闹悄茏詣?dòng)化研究有著極其有重要的意義。1.11.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

15、2我國(guó)的照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)從 1996 年開始實(shí)施中國(guó)綠色照明工程以后，得到了社會(huì)各界和國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注和支持，在各地區(qū)有關(guān)部門、單位和企業(yè)的共同努力下以及聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署和全球環(huán)境基金的積極參與和資助下開展的。通過(guò)這些年的研究取得顯著成效，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，改善了照明質(zhì)量，節(jié)約了照明用電，為建立優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟(jì)舒適、安全可靠的照明環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了積極作用2。目前國(guó)內(nèi)幾種常見的照明控制系統(tǒng)有以下幾種:1.Dynalite 智能照明控制系統(tǒng)該系統(tǒng)主要由調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、編程插日、時(shí)鐘管理器、手持式編程器和 PC 監(jiān)控機(jī)等部件組成。采用DyNet

16、網(wǎng)絡(luò)連接，DyNet 是一個(gè)分布式智能化網(wǎng)絡(luò)，使用 RS-485 通訊協(xié)議。2.C-Bus 智能照明控制系統(tǒng)C-Bus系統(tǒng)是1994年由澳大利亞奇勝電氣公司開發(fā)的，現(xiàn)已廣泛用于很多國(guó)家和地區(qū)。C-Bus系統(tǒng)是一個(gè)二線制的總線型式的智能控制系統(tǒng)，主要用于對(duì)照明系統(tǒng)的控制。也可用于消防等系統(tǒng)中的聯(lián)動(dòng)控制。3.ABB i-bus EIB智能安裝系統(tǒng)EIB智能系統(tǒng)由總線、總線電源、智能傳感器(光線傳感器、模糊開關(guān)、時(shí)間控制器、移動(dòng)傳感器)、智能開關(guān)驅(qū)動(dòng)器和其他智能元件(邏輯模塊總線禍合器)構(gòu)成。它是典型的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，每個(gè)元件就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)連接在一根2芯雙絞線介質(zhì)的總線上，不分主從隸屬關(guān)系實(shí)現(xiàn)

17、相互之間的通訊從而實(shí)現(xiàn)控制和被控制。美國(guó)九十年代處就開始致力于照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，并且各州都制訂了相應(yīng)的能耗限制標(biāo)準(zhǔn)，包括了居住、辦公、商業(yè)、體育、交通運(yùn)輸、醫(yī)院、學(xué)校等建筑。如：美國(guó)建筑物能量標(biāo)準(zhǔn)(ASHRAE/IESNA 901-19999)、美國(guó) 2003 年國(guó)際節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的照明功率密度、加州能源委員會(huì)推薦照明功率密度、美國(guó)新建筑研究所的室內(nèi)照明功率密度等。美國(guó)的照明能耗限制標(biāo)準(zhǔn)同樣是采用照明功率密度值，但對(duì)于不同類型的建筑根據(jù)其使用功能的不同，分別規(guī)定了整棟建筑或逐個(gè)房間照明功率密度限制值2。1.21.2 系統(tǒng)研究的意義系統(tǒng)研究的意義社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得人們的生活水平也不斷提

18、高，導(dǎo)致用電負(fù)荷的加劇，又由于世界性的能源危機(jī)，而此問(wèn)題對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)尤為嚴(yán)重。隨著各類建筑空間的擴(kuò)大，照明的需求也越來(lái)越多，而室內(nèi)照明的管理不到位，往往造成電能的巨大浪費(fèi)，這樣，提高室內(nèi)用電效率就成為首要考慮的問(wèn)題。目前對(duì)燈光的智能控制，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開始采用，但對(duì)室內(nèi)燈光的控制，尤西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文3其是我國(guó)室內(nèi)燈光的智能控制尤為缺乏和不完善，依然是傳統(tǒng)式的人工管理。各類大型建筑不斷擴(kuò)建，室內(nèi)的用電負(fù)荷不斷加大，再者，現(xiàn)代自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。例如摟道燈光的自動(dòng)控制等等。所有這些使得室內(nèi)燈光控制應(yīng)該朝著智能的方向發(fā)展4。所以

19、，開發(fā)簡(jiǎn)便、實(shí)用的室內(nèi)燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文42. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.12.1 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求在一個(gè)盡可能大的環(huán)境，白天自然光充足時(shí)，照明設(shè)備不啟動(dòng)；自然光不充足時(shí)，會(huì)根據(jù)人所處的位置，開啟該位置的照明設(shè)備，若人在室內(nèi)走動(dòng)，則會(huì)依次點(diǎn)亮其行走路徑上的照明設(shè)備；當(dāng)人離開時(shí)，則關(guān)閉該處的照明設(shè)備。系統(tǒng)的主要目的是對(duì)燈的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。當(dāng)光照檢測(cè)模塊和熱釋電紅外線傳感器模塊采集到光照強(qiáng)弱、室內(nèi)是否有人等信息送到單片機(jī)端口，單片機(jī)根據(jù)接收到的信息通過(guò)控制電路對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作，從而實(shí)現(xiàn)照明控制，來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。2.22.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系

20、統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。根據(jù)我們需要實(shí)現(xiàn)的功能，合理選擇元器件進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了制作出想要的電路板，硬件設(shè)計(jì)主要涉及到構(gòu)造原理圖，并對(duì)原理圖用 keil 軟件進(jìn)行仿真，這一步最為重要，它關(guān)系到實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵。然后一旦仿真測(cè)試出我們想要的結(jié)果后，就可進(jìn)行下一步原理圖的繪制。軟件設(shè)計(jì)部分，應(yīng)該結(jié)合硬件電路所要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要針對(duì)光電檢測(cè)電路和熱釋電傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行處理。當(dāng)光強(qiáng)的時(shí)候，系統(tǒng)對(duì)光照進(jìn)行檢測(cè)，產(chǎn)生信號(hào)并處理控制燈的開關(guān)狀態(tài)，科學(xué)管理燈光的亮與滅，達(dá)到節(jié)約用電的目的3。2.32.3 功能描述功能描述本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能照明系統(tǒng)的功能如下：1.首先通過(guò)熱釋電紅外傳

21、感器探測(cè)室內(nèi)是否有人，當(dāng)人在移動(dòng)時(shí)，熱釋電傳感器輸出為高電平，沒(méi)人的時(shí)候輸出為低電平，電平值發(fā)送到單片機(jī)端口作進(jìn)一步判斷。2.當(dāng)有人在室內(nèi)，就已經(jīng)啟動(dòng)，啟動(dòng)后會(huì)通過(guò)光敏電阻自動(dòng)檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境的光強(qiáng)，然后根據(jù)光敏傳感器來(lái)檢測(cè)光強(qiáng)，當(dāng)室內(nèi)光強(qiáng)大時(shí)，燈不會(huì)打開，當(dāng)光強(qiáng)不夠時(shí)就打開照明。如果白天的亮度達(dá)到一定程度，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。因?yàn)椴捎霉鈴?qiáng)檢測(cè)，所以不用考慮白天黑夜時(shí)間段的問(wèn)題，只要室內(nèi)光強(qiáng)不夠，且有人活動(dòng)就會(huì)打開燈。所以即使是陰雨天都會(huì)根據(jù)實(shí)際光強(qiáng)來(lái)決定是否開燈。3.液晶顯示屏可以顯示系統(tǒng)的檢測(cè)情況，當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)有人走動(dòng)的時(shí)候，會(huì)顯示有人，否則顯示無(wú)人。4.時(shí)間顯示，即顯示此刻的時(shí)間。西安航空職業(yè)技術(shù)

22、學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文52.42.4 系統(tǒng)硬件電路框圖系統(tǒng)硬件電路框圖系統(tǒng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心外加多種接口電路組成，共有七個(gè)主要部分：STC89C52 芯片、光信號(hào)采集電路、人體信號(hào)采集電路、輸出控制電路、時(shí)間顯示電路和復(fù)位電路。系統(tǒng)框圖圖 2-1 所示： 圖 2-1 系統(tǒng)硬件電路框圖西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文63. 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.13.1 STC89C52STC89C52 單片機(jī)介紹單片機(jī)介紹STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 字節(jié)的在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS-

23、51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。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，3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)） ，全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。

24、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。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。最高運(yùn)作頻率 35MHz，6T/12T 可選5。3.23.2 光照檢測(cè)電路光照檢測(cè)電路3.2.1 光敏電阻的功能描述光敏電阻的功能描述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） 。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。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) 110M 歐,在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有

25、幾千甚至數(shù)百歐姆。3.2.2 光照檢測(cè)電路光照檢測(cè)電路繼電器是一種根據(jù)電量（電壓、電流等）或者根據(jù)非電量（溫度、時(shí)間、轉(zhuǎn)速、壓力）等信號(hào)的變化帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，來(lái)接通或者斷開所控制的電路或者電器，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)電路或者電器設(shè)備的電器。光照檢測(cè)電路如圖 3-2 所示，通過(guò)用萬(wàn)用表測(cè)量，可以知道，當(dāng)有光照的時(shí)候光敏電阻的大小為 1.8K，光照不強(qiáng)的時(shí)候?yàn)?2.2K。LM324 可以當(dāng)做比較器使用，當(dāng)有光照的時(shí)候，電阻 R2 分得比較大的電壓，使得 1 腳輸出為低，此時(shí)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器不閉合。當(dāng)沒(méi)有光照的時(shí)候，光敏電阻阻值較大，分壓大于 R2，所以 1 腳輸出為高電平，繼電器閉合。西安航

26、空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文7圖 3-1 光照檢測(cè)電路3.33.3 熱釋電紅外傳感器模塊熱釋電紅外傳感器模塊西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文83.3.1 功能描述功能描述1、全自動(dòng)感應(yīng)：人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。2、可設(shè)置光敏控制，白天或光線強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)。3、溫度補(bǔ)償：在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至 3032，探測(cè)距離稍變短，溫度補(bǔ)償可作一定的性能補(bǔ)償。4、兩種觸發(fā)方式：（可跳線選擇）a、不可重復(fù)觸發(fā)方式:即感應(yīng)輸出高電平后，延時(shí)時(shí)間段一結(jié)束，輸出將自動(dòng)從高電平變成低電平；b、可重復(fù)觸發(fā)方式：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

27、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))。5、具有感應(yīng)封鎖時(shí)間(默認(rèn)設(shè)置 2.5S 封鎖時(shí)間)：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后（高電平變成低電平） ，可以緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號(hào)。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(guò)程中產(chǎn)生的各種干擾。(此時(shí)間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒幾十秒鐘)8。6、工作電壓范圍寬：默認(rèn)工作電壓 DC4.5V-20V。7、輸出高電平信號(hào)：可方便與各

28、類電路實(shí)現(xiàn)對(duì)接。3.3.2 熱釋電模塊檢測(cè)原理熱釋電模塊檢測(cè)原理熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。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(dòng)安裝等特點(diǎn)。實(shí)際使用時(shí)，在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透鏡，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測(cè)距離及范圍。實(shí)驗(yàn)證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測(cè)距離僅為 2m 左右；而配上菲涅爾透鏡后，其檢測(cè)距離可增加到 10m 以上。由于熱釋電傳感器輸出的信號(hào)變化緩慢、幅值小(小于 1mV)，不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號(hào)，因此傳感器的輸出信號(hào)必須經(jīng)過(guò)一個(gè)專門的信號(hào)處理電路，使得傳感器輸

29、出信號(hào)的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)3。根據(jù)以上要求，人體熱釋電檢測(cè)電路組成框圖如圖 3-2 所示：西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文9圖 3-2 熱釋電組成框圖3.3.3 信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路本設(shè)計(jì)采用 BISS0001 來(lái)完成對(duì)熱釋電傳感器輸出信號(hào)的處理。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件就可構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)、報(bào)警用人體熱釋電傳感器等。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。 它主要由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀

30、態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成。BISS0001 的引腳圖如圖 3-3 所示：圖 3-3 BISS0001 的引腳圖由 BISS0001 構(gòu)成的信號(hào)處理電路如圖 3-4 所示。圖 3-4BISS0001 硬件電路圖西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文10圖 3-4 中，運(yùn)算放大器 OP1 將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由 C3 耦合給運(yùn)算放大器 OP2 進(jìn)行第二級(jí)放大，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，輸出信號(hào) Vo 經(jīng)晶體管 T1 放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。R3 為光敏電阻，用來(lái)檢測(cè)環(huán)

31、境照度，當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R3 的電阻值會(huì)降低，使 9 腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào) Vs。SW1 是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng) SW1 與 1 端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng) SW1與 2 端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出延遲時(shí)間 Tx 由外部的 R9 和 C7 的大小調(diào)整，值為 Tx24576xR9C7；觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 由外部的R10 和 C6 的大小調(diào)整，值為 Ti24xR10C6。3.43.4 時(shí)間顯示電路時(shí)間顯示電路3.4.1 顯示器顯示器 1602 介紹介紹1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中：第 1 腳：VSS 為地電源。第 2

32、腳：VDD 接 5V 正電源。第 3 腳：V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳：R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第 714

33、腳：D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15 腳：背光電源正極。第 16 腳：背光電源負(fù)極。1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表 1 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是 01000001B（41H） ，顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文11符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A” 。1602 顯示程序如下： #include 1602.h #define uchar unsigned char #d

34、efine uint unsigned int void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void writecom(uchar com) lcdrs=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; void writedata(uchar date) lcdrs=1; P0=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; void init1602() lcden=0; writecom(0 x38); writecom(

35、0 x0c);西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文12 writecom(0 x06); writecom(0 x01); 3.4.2 DS1302 電路電路介紹美國(guó) DALLAS 公司推出的具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 DS1302 的結(jié)構(gòu)、工作原理及其在實(shí)時(shí)顯示時(shí)間中的應(yīng)用。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。DS1302 的引腳排列,其中 VCC1 為后備電源，VCC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302 由 VCC1 或 VCC2 兩者中的較大者供電。當(dāng) VCC2 大于 VCC10.2V 時(shí)，VCC2 給

36、DS1302 供電。當(dāng)VCC2 小于 VCC1 時(shí)，DS1302 由 VCC1 供電。X1 和 X2 是振蕩源，外接32.768kHz 晶振。RST 是復(fù)位/片選線，通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST 輸入有兩種功能：首先，RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 VCC2.5V 之前，RST 必須保持低電平。只有在 SCLK

37、為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。如下為時(shí)間顯示電路圖：圖 3-5 DS1302 電路圖3.53.5 輸出控制電路輸出控制電路輸出控制電路使用一個(gè)發(fā)光二極管并串聯(lián)限流電阻，用 5V 電源供電，另一端接單片機(jī)端口，限流電阻作用為保護(hù)單片機(jī)和發(fā)光二極管，防止元器件或者單片機(jī)過(guò)載，燒毀發(fā)光二極管或者單片機(jī)。當(dāng)端口輸出為低電平的時(shí)候，燈西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文13亮，否則，燈不亮。圖 3-6 輸出部分電路圖3.63.6 電源模塊電源模塊參照設(shè)計(jì)中使用的單片機(jī)各器件的電壓參數(shù)，在滿足電路能正常工作的同時(shí)，并能保證本次設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用 5V 電壓供電，可以完全滿足需求。電源模塊的

38、電路圖如下：圖 3-7 電源模塊3.73.7 復(fù)位電路復(fù)位電路在含有控制器的電路系統(tǒng)中，都必須要有相應(yīng)的復(fù)位電路，這樣能夠使系統(tǒng)在上電后，很好地復(fù)位系統(tǒng)并使系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。一般簡(jiǎn)單的復(fù)位電路可以采用 RC 復(fù)位，這種電路的穩(wěn)定性一般、可靠性較高。復(fù)位電路如圖3-8 所示：西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文14圖 3-8 復(fù)位電路西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文154. 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)4.14.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖軟件設(shè)計(jì)流程圖單片機(jī)硬件電路要實(shí)現(xiàn)它的功能，必須要使用程序來(lái)對(duì)它進(jìn)行控制。軟件部分的主要任務(wù)是完成對(duì)光照檢測(cè)電路和對(duì)熱釋電傳感器信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)進(jìn)行處理。在光照較強(qiáng)時(shí)，

39、系統(tǒng)繼續(xù)對(duì)光照檢測(cè)電路的輸出狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。光照較弱時(shí)，系統(tǒng)對(duì)信號(hào)處理電路的輸出狀態(tài) Vo 進(jìn)行檢測(cè)。若室內(nèi)有人時(shí) Vo為高電平，系統(tǒng)控制照明設(shè)備點(diǎn)亮并按設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行延時(shí)。在延時(shí)時(shí)間內(nèi)再一次檢測(cè)到有人時(shí)，則系統(tǒng)又按設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行延時(shí)；若在延時(shí)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到室內(nèi)無(wú)人時(shí)，則系統(tǒng)控制照明設(shè)備熄滅并重新對(duì)信號(hào)處理電路的輸出狀態(tài) Vo進(jìn)行檢測(cè)3。根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，軟件設(shè)計(jì)流程圖如下：自然光是否充是否有人YNY設(shè)置延時(shí)時(shí)間flag=1點(diǎn)亮照明設(shè)備N圖 4-1 軟件設(shè)計(jì)流程圖開始西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文164.24.2 仿真環(huán)境介紹仿真環(huán)境介紹4.2.1Keil 介紹介紹Keil C51 是美國(guó)

40、 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編語(yǔ)言相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用 C 語(yǔ)言編程，那么Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。4.2.2Pro

41、teus 介紹介紹Porteus 是一款集單片機(jī)仿真與 SPICE 分析于一身的 EDA 仿真軟件，于1989 年由英國(guó) Labcenter Eletronice Ltd 研發(fā)成功，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)屏，現(xiàn)已成為當(dāng)前 EDA 性價(jià)比最高、性能最強(qiáng)的一款軟件。Proteus 軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 EDA工具一樣的原理布圖、PCB 自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其最大的特點(diǎn)是 Proteus VSM(Virtual System Modelling)實(shí)現(xiàn)了混合模式的 SPICE 電路仿真，它將虛擬儀器、高級(jí)圖表仿真、微處理器軟仿真器、第三方的編譯器和調(diào)試器等有機(jī)結(jié)合起

42、來(lái)，在世界范圍內(nèi)第一次實(shí)現(xiàn)了在硬件物理模型搭建成功之前，即可在計(jì)算機(jī)上完成原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、處理器代碼調(diào)試及實(shí)時(shí)仿真、系統(tǒng)測(cè)試，以及功能驗(yàn)證12。Proteus 主要有兩大部分組成：ISIS原理圖設(shè)計(jì)、仿真系統(tǒng)。它用于電路原理圖的設(shè)計(jì)以及交互式仿真。ARES印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)。它主要用于印制電路板的設(shè)計(jì)，產(chǎn)生最終的 PCB 文件。4.34.3 邏輯控制邏輯控制室內(nèi)照明控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境因素來(lái)決定開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)自然光很強(qiáng)的時(shí)候，不管有沒(méi)有人，照明設(shè)備都不啟動(dòng)，當(dāng)自然光很弱的時(shí)候，如果有人就打開照明設(shè)備，沒(méi)人就不開啟。編寫程序的時(shí)候，光照很強(qiáng)用邏輯 1 表示，無(wú)光照或光照較弱用邏輯 0 表示

43、，有人用邏輯 1 表示，無(wú)人用邏輯 0 表示，照明設(shè)備打開用邏輯 0 表示，照西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文17明設(shè)備不打開，用邏輯 1 表示。根據(jù)上述要求，可以畫出系統(tǒng)邏輯功能表如表4-1 所示，轉(zhuǎn)化成真值表如表 4-2 所示。表 4-1 系統(tǒng)邏輯信號(hào)光照強(qiáng)度人體信號(hào)照明狀態(tài)強(qiáng)有關(guān)強(qiáng)無(wú)關(guān)弱有開邏輯狀態(tài)弱無(wú)關(guān)表 4-2 系統(tǒng)邏輯真值表 照明控制程序如下： #include #include1602.h #define uint unsigned int sbit guang=P30; sbit ren=P20; sbit sc=P27;/照明設(shè)備端口 sbit kai=P23;/手動(dòng)開關(guān)

44、uint num; uchar code table= YOU REN ;/顯示有人 uchar code table1= WU REN ;信號(hào)光照強(qiáng)度人體信號(hào)照明狀態(tài)111101010邏輯狀態(tài)001西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文18 void main() init1602(); while(1) if(kai=0) sc=0; if(kai=1) if(guang=1) sc=1; if(ren=1) writecom(0 x80);/顯示無(wú)人 for(num=0;num15;num+) writedata(tablenum); delay(5); delay(10000); else writecom(0 x80);/顯示有人 for(num=0;num14;num+) writedata(table1num); delay(5); 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文19 delay(10000); if