教室燈光控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、摘要本課題主要是處理室內(nèi)燈光的控制，節(jié)約能源的問題，尤其是針對當前社會室內(nèi)燈光的智能控制方面的發(fā)展緩慢的現(xiàn)狀。本課題詳細分析了室內(nèi)燈光智能控制的原理和實現(xiàn)方法，提出了基于單片機和模擬電路相結(jié)合的室內(nèi)燈光智能控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了智能控制系統(tǒng)的硬件裝置和相應(yīng)軟件。該系統(tǒng)以AT89C52單片機作為主控制裝置的“大腦”，采用熱釋紅外人體傳感器檢測人員的存在與否，采用光敏電阻構(gòu)成的電路檢測周圍環(huán)境的光照強度。以室內(nèi)人員數(shù)目作為打開照明燈的條件，系統(tǒng)通過對人體的存在信號和周圍環(huán)境光強信號的識別和智能判斷，實施對室內(nèi)照明調(diào)節(jié)的智能控制，避免了室內(nèi)照明用電的大量浪費。同時還采用了軟/硬件的“

2、看門狗”技術(shù)等抗干擾措施。單片機軟件程序部分采用C語言編寫，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計、條理清晰、通用性強，便于改進和擴充。該系統(tǒng)具有一下優(yōu)點：體積小，控制簡單，可靠性高，專用性強，性價比高等優(yōu)點，可以滿足各類室內(nèi)燈光控制的要求，最大程度的達到節(jié)約能源的目的。關(guān)鍵詞：人體；紅外線；傳感器；自動控制；熱釋電AbstractCurrentlylightintelligentcontrolsystemsarenotefficientlyusedintheclassroom.Inordertoimprovethesystem,basedoncontrolandcurrentmethodsofhowtokeep

3、control,developingintelligentclassroomlightcontrolsystemanddevelopedthehardwareandsoftwaresystem.ThisclassroomlightintelligentcontrolsystemthetheoryofthelightputforwardmethodsofonthebasisofAT89C52isdeveloped,whichmachineofAT89C52isamajorpart,andtheenvironmentofdevelopmentisbetterthanbefore.Thissyste

4、mcansatisfythefollowingfunctions,suchascontrollingthecircuitofillumination,testingandprocessingdaylightsignal,testingandprocessingthesignalofhumanbodythat川uminatesthebacktrackexists,reportingtothewarningdevices,etc.Inordertosatisfythesefunctions,thesystemadoptedthehomologousmethodsrespectively,andto

5、thegearingofthesystem,analyzinghowtoinstalltestandrunthesystem.Themicrocontrollersoftwarewasdevelopedbasedonassemblelanguage.Assemblelanguageisonekindofstructuredprogramlanguages,ithasmoreadvantagesthanotherhigh-levellanguages.Assemblelanguageadoptsbuildingblockdesign.Itscommonalityisverygoodandeasy

6、toimproveandexpand.Itcouldbeusedtodeveloplargerscalesystemwithmoreperfectperformance.Atthesametime,theanti-jammingtechnologies,suchaswatchdog,arenecessarywhendevelopinghardwareandsoftware.Thissystemhadmanyadvantages.Forexample,thephysicalvolumewassmall,thesystemwasconvenientlycontrolled,thecredibili

7、tywashigh,theappropriationwasstrong,anditspriceproportionwasideal,etc.Theexperimentprovedthatthesystemcansatisfythecontrolcommandoftheclassroom'slightdevice,soitcouldlargelyreducetheconsumingofenergyresources.Keywords:Humanbody,infraredray,sensor,automaticcontrol,heattoreleasetheelectricity1.1.1

8、 本課題研究的意義隨著當今社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的飛速發(fā)展，我們的生活水平也在不斷的快速提高，致使用電負荷的日益加劇，而當今世界全球性的能源危機，能源缺乏已成為全世界所面臨的嚴峻問題。尤其對我國來說非常嚴重。伴隨著各類室內(nèi)、樓盤、公司的擴建，室內(nèi)照明的需求也變的越來越多，而室內(nèi)照明的管理不能及時到位,往往會造成電能的大量浪費。因此，提高室內(nèi)用電效率就成為首要考慮的一大問題。目前對燈光的智能控制系統(tǒng)，國內(nèi)外己經(jīng)開始采用，但于對室內(nèi)燈光的控制，尤其是我國室內(nèi)燈光的智能控制尤為缺乏和不完善，依然是傳統(tǒng)的人工管理。各類大、中專院校不斷擴招，教室不斷擴建，室內(nèi)的用電負荷急劇加大，室內(nèi)用電管理不完善，造成學校

9、電能浪費，經(jīng)濟損失，這種的浪費與當今的節(jié)約能源理念相違背。而且，伴隨著現(xiàn)代自動化程度不斷提高，計算機技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動化、智能化方向發(fā)展。例如樓道燈光的自動控制等等。所有這些使得室內(nèi)燈光控制也應(yīng)該朝著智能的方向發(fā)展。于是，開發(fā)簡便、實用的室內(nèi)燈光自動控制系統(tǒng)便具有非常重要的實際意義。1.2 國內(nèi)外室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀及問題世界上各地發(fā)電的主要原料還是煤炭、石油和天然氣，而丹麥在能源利用方面的成功經(jīng)驗為大家提供了很好的借鑒。從1974年以來，盡管丹麥國民收入比以往增長了50%然而丹麥總的能源消費量并沒有增加。丹麥是OECEM員國中能源消耗量和國民收入比值最小的國家。他們不斷

10、地研發(fā)、提供一些節(jié)能供熱系統(tǒng)，例如丹麥熱電同供熱電廠（CHP）,而且，他們盡可能的有效利用資源。因而,使他們的能源使用總效率達到了90%丹麥政府非常重視住房空間用電的節(jié)能,并設(shè)立了對新建房屋節(jié)能的諸多要求。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，居民入住有節(jié)能裝置的房子時，他們要支付比沒有節(jié)能方案房屋高出8%勺費用。其節(jié)能項目經(jīng)驗在歐盟國家中廣為流傳。而且，有歐司朗一斯維尼亞公司也在不斷的推出新型高輸出的熒光燈，節(jié)約6%勺總系統(tǒng)用電功率，并具有更高的光通和平均光通量。飛利浦照明公司推出的新型陶瓷金鹵燈代替過去的鹵鴇燈，可以節(jié)約60%勺電能。這種種跡象表明世界各國都在采取不同方式來節(jié)約能源，節(jié)約電能。中國經(jīng)濟持續(xù)多年的高

11、速發(fā)展讓能源問題越來越嚴重。雖然我國能源總儲量不低，但是，由于我國人口眾多，所以人均儲量較少，單位產(chǎn)值的能耗高達發(fā)達國家的3-10倍。因此，能源問題已成為制約我國國民經(jīng)濟高效發(fā)展的關(guān)鍵問題。從保護環(huán)境和自然資源角度出發(fā)，節(jié)約能源問題也是我國長期可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的一個關(guān)鍵因素。鑒于能源問題的重要性，我國在綠色照明工程新聞發(fā)布中聲明,綠色照明工程在未來五年間將在全國公用設(shè)施、賓館、商廈、居民住所等全國建筑物中推廣1.5億只節(jié)能燈，節(jié)約電能290億度電。上海、河北等一些地方采取政府對節(jié)能燈的大宗采購每只補貼3至4元的方式進行推廣。從普通白熾燈到高效節(jié)能燈，使我國的電光源產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步向節(jié)電型轉(zhuǎn)變，熒光

12、燈與普通白熾燈的比例由1995年的上6.25前的1:1.5。目前國內(nèi)各類院校中，由于同學們的自覺節(jié)能意識薄弱，在光線足夠強時也開燈，護潔課上完離開室內(nèi)后燈還亮著的現(xiàn)象普遍存在；而且，節(jié)能規(guī)劃極為欠缺，室內(nèi)的燈光控制由管理人員手工代替，室內(nèi)極多，管理人員忙不過來，這樣就造成不必要的電能浪費和經(jīng)濟損失。我省各類大中專院校及其中小學總共有600百多所，若都象我校一樣每年浪費13.06萬度電的話，我省就會浪費近7900萬度的電。導致電能的極大浪費。冉者，每所院校不斷的擴招，室內(nèi)不斷的擴建，若再沒有改進室內(nèi)的用電管理設(shè)備，那么用電負荷可想而知，浪費的電能就更驚人了。基于以上種種原因，提高室內(nèi)用電效率就成

13、照明節(jié)能的重要且主要的措施之一，因此節(jié)能技術(shù)的重要手段之一就是室內(nèi)燈關(guān)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計無疑就成為其中一項重要課題。1.3 本課題研究的內(nèi)容和目標1.3.1 研究內(nèi)容本課題的研究內(nèi)容有如下幾點：(1) 了解室內(nèi)照明光強的標準；(2)調(diào)研室內(nèi)燈光照明需求以及環(huán)境光強弱與開、關(guān)燈的關(guān)系；研究人體存在探測技術(shù)，探測角度與范圍；研究傳感器室內(nèi)分布、安放問題，是否一燈一個傳感器或多燈公用傳感器等；(5)研究確定人體傳感器的有關(guān)參數(shù)；(6)研究燈光控制器電源問題；(7)研究控制器參數(shù)值設(shè)定的要求及方案；(8)研究人工設(shè)置參數(shù)、掉電保存參數(shù)的問題；研究與現(xiàn)有室內(nèi)照明相兼容，易替代，不易被偷盜、被仿制，易于維

14、護、維修等控制技術(shù)；(10)研究報警等附加功能問題1.3.2 研究目標研究的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)能用于現(xiàn)有室內(nèi)照明系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率；實現(xiàn)自動、手動燈光控制相兼容，以降低成本;通過反復(fù)試驗和改進，最終達到可靠性、實用性、推廣性較好的目標。1.4 本課題擬解決的關(guān)鍵問題本課題擬通過試驗研究室內(nèi)燈光的各種控制方案解決如下關(guān)鍵問題：(1)照明回路的控制回路與控制器本身的節(jié)能問題；傳感器與室內(nèi)燈配合安裝的問題；(3)環(huán)境光參數(shù)輸入采集問題；(4)人存在傳感器參數(shù)輸入采集問題；(5)開、關(guān)燈的自動與手動兼容措施；2 .室內(nèi)燈光控制器簡介及控制方案的分析2.1 室內(nèi)燈光控

15、制器簡介室內(nèi)燈光控制器可實現(xiàn)有效的室內(nèi)燈光智能控制。具輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號和環(huán)境光信號等的外界因素，環(huán)境光的強度達到一定值時不開燈，環(huán)境光強度在一定閥值以下且有人存在時開燈，理論和實驗證明用這種方式來對室內(nèi)燈進行智能控制可以實現(xiàn)上述目標。室內(nèi)燈光控制器一般安裝在室內(nèi)內(nèi)避開電燈直射的位置，且人紅外體傳感器安置時應(yīng)使人體活動方向與人體傳感器中兩個熱釋電元連線方向垂直，這樣可使人體存在信號采集更加靈敏、可靠，同時還要盡可能避免外界風直接吹向人體傳感器。2.2 系統(tǒng)控制方案的分析所研制的控制器以自然光強度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)?？梢詫崿F(xiàn)自動與手動控制相兼容。在自然環(huán)境光較強光線足夠時

16、，無論人是否存在，都不開燈；在自然環(huán)境光較弱時，有人存在且超過一定時間，控制器自動打開電燈，直到人離開后再延時一定時間后關(guān)燈。同時，還要按作息時間來控制，夜晚超過12點，若還有人存在，則關(guān)閉自動控制器的運行，改用機械開關(guān)來手動控制，以解決因特殊情況下，自動控制器的不人性化運行。本文所研究的室內(nèi)燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。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行的平臺。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功能，達到控制器自動與手動相結(jié)合的室內(nèi)照明智能控制。3 .系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計考慮到本系統(tǒng)所安裝的環(huán)境影

17、響因素比較多，且室內(nèi)控制設(shè)備中的人體存在傳感器、光敏電阻等經(jīng)常會因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計過程中，電子元器件的選用、線路布置和設(shè)備的安放要充分考慮到抗干擾問題。3.1 控制模塊的硬件構(gòu)成系統(tǒng)控制單元是以單片機主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：ISP下載線模塊、系統(tǒng)供電模塊、硬件時鐘模塊、看門狗模塊、燈光驅(qū)動模塊、數(shù)碼管驅(qū)動、環(huán)境光模塊、人體存在傳感器模塊、超時報警模塊，具結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示：圖3-1系統(tǒng)控制單元結(jié)構(gòu)框圖3.2 控制系統(tǒng)的主要硬件電路3.2.1 系統(tǒng)主控電路本系統(tǒng)的主控模塊主要采用Atmel公司的AT89C52乍為主控芯片，它是一種低功耗，8位CMOS：藝處理器，

18、具有8K在線可編程Flash存儲器，片內(nèi)的Flash可多次編程，為在線編程提供了方便。片內(nèi)有128字節(jié)的RAM,4KB的EEPROM,由于合理的安排使用片內(nèi)RAM問，所以沒有擴展的片外RAM使電路結(jié)構(gòu)簡捷。因為設(shè)備的設(shè)置參數(shù)是根據(jù)實際需要進行更改的，又要求是斷電能夠保存下來，所以本設(shè)備用一片EEPR0昧存儲系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)。AT89C52芯片支持在線編程(ISP)功能，用戶可以通過AT89C52ft線編程接口直接對電路板上的CPUS行在線編程，方便了程序的修改燒寫工作。ISP進行在線編程時，用AT89C52E片的P1.5,P1.6,P1.7引腳及RST®口，通過PC并口，根據(jù)工SP協(xié)議

19、制作簡單的編程器就可對CPU!行編程。在線編程(ISP)器的紅色LED是電源指示燈，綠色LED是復(fù)位指示燈，黃色LED是時鐘信號指示燈，每個LED約消耗0.6mA的電流，它們使用獨立的緩沖器不會影響下載線和用戶板，當執(zhí)行菜單命令Reset時可以看到綠色LED閃一下，表示電腦已經(jīng)可以控制下載線；具下載線正常工作電壓為DC3.6-6V,部分電腦即使不連接VCC也可以正常工作，10心的插頭和插座有三角形標志的均為第一腳。使用方便、快捷，且工作顯示信號清晰。3.2.3 系統(tǒng)供電電路要取得+5V電壓，若選用12V的變壓器，整流濾波后輸出往往大于12V,會使穩(wěn)壓器功耗大，自身溫度較高。故不選用輸出電壓為1

20、2V的變壓器，而選用輸出電壓為5V的變壓器。系統(tǒng)接通220V交流電源后，將220V交流電變壓到5V,經(jīng)過二極管全波整流、電解電容Cl,C2濾波，再經(jīng)一只正輸出穩(wěn)壓器LM7805為了緩沖負載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了電容C&C4,最后得到+5V的直流工作電源，用于給控制系統(tǒng)中單片機系統(tǒng)及其它外圍電路的Vcc+端供電。在硬件時鐘模塊中，為了在斷電后硬件時鐘能夠正常運行，故采用主從雙電源供電方式。硬件時鐘一般在系統(tǒng)的+5V主電源情況下工作，而只有系統(tǒng)+5V主電源消失的情況下，為確保硬件時鐘的正常運行，設(shè)計一個3.6V的可充電鏗電池作為備用電源。具體電路及其原理將在后面的系統(tǒng)時鐘電路部

21、分詳細說明。3.2.4 數(shù)據(jù)采集電路室內(nèi)中的環(huán)境光和人體存在與否是系統(tǒng)的主要輸入?yún)?shù)，因此室內(nèi)中的環(huán)境光和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對象。常見的環(huán)境光采集器件光電傳感器有光敏二極管和光敏電阻，根據(jù)需求，選用靈敏度適中的光敏電阻。止匕外，人體傳感器要求靈敏度高，可靠性強，本系統(tǒng)采用了邏輯電平輸出的HP-208型號的人體存在傳感器。1 .環(huán)境光采集電路光電傳感器是一種能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)換成電量的傳感器。采用的光敏電阻除了具有光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外，還有對電信號放大的功能。在無光照時光敏電阻的穿透電流很小，為暗電流Iceo有光照時，產(chǎn)生的Ib增大，成為光電流Ie。光電流的大小與光照強度

22、成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。因此光敏電阻靈敏度高，而且體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點，具外形電路圖形符號如圖3.2.4.1-1圖3.2.4.1-1環(huán)境光采集電路原理圖如圖3.2.41-2所示。當自然光強大于一定程度時，光敏電阻呈現(xiàn)底阻狀態(tài)1千歐，電壓升高。當自然光強小于一定程度時，光敏電阻呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，100千歐，截止電極輸出高電平。其中可變電阻R26可調(diào)節(jié),調(diào)R26阻值的大小，使光敏電阻受環(huán)境光影響在適當?shù)牧炼认聦āD3.2.4.1-2環(huán)境光采集電路原理圖2 .人體存在傳感器的工作原理自然界中存在的各種物體，如人體、

23、木材、石頭、火焰、冰等都會發(fā)出不同波長的紅外線，利用紅外傳感器可對其進行檢測。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類，熱型紅外傳感器也稱熱釋電紅外傳感器或被動紅外傳感器。與量子型相比，響應(yīng)的紅外線波長范圍較寬，價格便宜，并可在常溫下工作。量子型與熱型的特點相反，而且要求冷卻條件。本系統(tǒng)采用的是熱釋電紅外傳感器，人體存在傳感器主要采用了紅外傳感器的原理，它是目前在防盜報警、火災(zāi)檢測、自動門、自動水龍頭、自動電梯、自動照明等場合，及非接觸溫度測量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。其原因為：被測對象自身發(fā)射紅外線，可不必另設(shè)光源；大氣對2-2.61Lm,3-51Lm,8-141Lm三個被稱為“大氣窗口

24、”的特定光通量的紅外線吸收甚少，可非常容易被檢測；中、遠紅外線不受可見光影響，可不分晝夜進行檢測。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10M左右的紅外線,被動式紅外探頭就靠探測人體發(fā)射的10M左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10NM左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。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。1）這種探頭是以探測人體輻射為目標的，所以熱釋電元件對波長為10HM左右的紅外輻射非常敏感。2）為

25、了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。3）人體存在的探測，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。4）一旦有人進入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被人體存在傳感器的熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同,不能抵消，經(jīng)信號處理而輸出有人體存在的信號。5）菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密。人體傳感器透鏡的信號采集

26、敏感區(qū)示意圖如圖4,2.2-1圖4,2.2-1信號米集敏感區(qū)小意圖有人進入時，移動人體發(fā)出的紅外線被紅外傳感器接收，則人體存在被感應(yīng),并輸出高電平。若人體進入最不敏感移動方向時，則人體傳感器所體現(xiàn)的信號就會不理想，有時還會產(chǎn)生誤動作，所以要特別注意人體傳感器的安裝方向。3.人體存在信號采集電路人體傳感器HP-208是深圳市浩博特電子有限公司研發(fā)和生產(chǎn)的基于紅外線術(shù)的智能產(chǎn)品，它的主要特性如下：(1)感應(yīng)為全自動方式，人進入感應(yīng)范圍時輸出高電平(高3.3V),人離開應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平(低0.3V),其高低電平利于采集；(2)采用可重復(fù)觸發(fā)方式。即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段

27、內(nèi)，如果二人體在其感應(yīng)范圍活動，具輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時8,15秒后將高電平變?yōu)榈碗娖剑?3)人體傳感器工作電壓寬為DC3V-DC24V(4)人體傳感器制作成錐面形狀，感應(yīng)范圍大，小于140度錐角，感應(yīng)距了為7米以內(nèi)；(5)其靜態(tài)電流小于50微安，功耗低；(6)工作溫度介于15度和+70度之間，適應(yīng)性強；(7)靈敏度高，可靠性強。人體傳感器HP-208型號的正視圖如圖3.2.4.2-1所示：人體傳感器的1號引腳為電源信號端，3號引腳為地信號端，2號引腳為采集信號輸出端。在電路設(shè)計中，為了使人體傳感器的工作更加可靠，介于人體傳感器的信號引腳2與地信號引腳3之間加一個6800pF

28、的電容，另外人體存在傳感器的信號引腳2與單片機的P3.3引腳相連，P3.3引腳再接一個100KC的上拉電阻，增加人體存在傳感器輸出信號的可靠性，其電路原理圖如圖3.2.4.2-3123o。+OUTOCDSHR圖3.2.4.2-3HP-208傳感器電路原理圖3.2.7繼電器驅(qū)動接口電路繼電器驅(qū)動接口電路如圖3.2.7所示，這里繼電器由相應(yīng)的PNP1號的59012三極管來驅(qū)動，開機時，單片機初始化后的P3.5/P3.6為高電平，三極管截止,所以開機后繼電器始終處于釋放狀態(tài)，如果P3.5/P3.6為低電平，三極管的基極就會被拉低而產(chǎn)生足夠的基極電流，使三極管導通，繼電器就會得電吸合，從而驅(qū)動負載，點

29、亮相應(yīng)電燈。繼電器的輸出端并聯(lián)100歐的電阻和6800皮法電容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花。每個繼電器都有一對常開常閉的觸點，便于在其他電路中使用，繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到吸收反向電動勢的功能，保護相應(yīng)的驅(qū)動三極管，這種繼電器驅(qū)動方式硬件結(jié)構(gòu)比較簡單。vccII410。皿2rUL三uTipOuiit二CON2圖3.2.7繼電器驅(qū)動電路圖4控制模塊軟件設(shè)計與開發(fā)4.1 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊監(jiān)控程序按模塊分為監(jiān)控主程序和命令處理子程序。監(jiān)控主程序的基本任務(wù)是調(diào)用子程序，一個主程序可以調(diào)用多個子程序，對于51系列單片機，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個無限循環(huán)的過程，即是一個反復(fù)

30、調(diào)用子程序的過程。子程序主要分為中斷子程序和功能子程序，它們之間可以互相嵌套和調(diào)用，即中斷子程序可以調(diào)用功能子程序。在應(yīng)用軟件的設(shè)計中，盡可能各個功能模塊寫成子程序的形式，并通過主程序調(diào)用。而命令處理子程序完成各種命令所規(guī)定的具體操作，它按各種命令再分為不同的子程序模塊，它一般總是把其余部分連接起來構(gòu)成一個無限循環(huán)，系統(tǒng)所有功能都在這一循環(huán)中周而復(fù)始的有選擇的執(zhí)行。其監(jiān)控主程序流程圖如圖4-1所示：環(huán)境光處理任務(wù)人體傳感器處理任用顯示刷新任務(wù)圖4-1監(jiān)控主程序流程圖4.1.1 定時中斷處理定時中斷是利用單片機內(nèi)部的定時器定時時間到或計數(shù)值已滿引起的中斷，內(nèi)部定時器的計數(shù)器可以對內(nèi)部時鐘或從外部

31、引線TO和TI輸入的外部脈沖進行計數(shù)。計數(shù)器的溢出信號作為中斷請求信號，去置位定時器溢出標志位，向單片機的CPU申請中斷。定時中斷為周期性中斷，每隔一定的時間會中斷一次。本系統(tǒng)中設(shè)定的定時中斷主要用來構(gòu)造多任務(wù)操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，無需對斷點實施現(xiàn)場保護，可直接進行多任務(wù)時間的劃分工作，使相應(yīng)的操作任務(wù)進入就緒狀態(tài)，即該中斷可以啟動有關(guān)的任務(wù)就緒。該定時中斷處理程序框圖如圖4-I-2所示。多任務(wù)啟動時間劃分圖4-1-2定時中斷處理程序框圖本系統(tǒng)還采用了外部中斷，此外部中斷主要用來判斷是否有遙控器信號，若有，就采集下來并加以處理；若無，則返回到主循環(huán)。4.2 數(shù)據(jù)采集模塊本控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)

32、采集對象為環(huán)境光信號及人體存在信號，在程序設(shè)計中對這兩個數(shù)據(jù)的采集放置在多任務(wù)模塊中實施定時采集。4.2.1 存在傳感器的優(yōu)缺點人體存在傳感器有優(yōu)點，也有缺點。優(yōu)點便是本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價格低廉。而缺點是容易受各種熱源、光源干擾；由于紅外穿透力差，因此人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；易受射頻輻射的干擾；環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時還會造成短時失靈。試驗檢測也證明了這點，只要人體存在卻有巧秒左右沒有活動，人體傳感器則認為沒有人體存在。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，本系統(tǒng)軟件程序中設(shè)計為有人體存在狀態(tài)后間隔2分鐘或更長的時間來對人體存在參數(shù)信

33、號的采集。4.2.2 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計的實現(xiàn)本系統(tǒng)考慮到環(huán)境光足夠亮時，無論有否人體存在都不應(yīng)開燈；而環(huán)境光不夠亮時，有人體存在才開燈，無人體存在不開燈。本系統(tǒng)邏輯定義為環(huán)境光亮時為二進制的“0”（符合光采集電路輸出信號狀態(tài)），暗時為“1”，人體存在為“1”，人體不存在為“0”，開燈為“1”，關(guān)燈為“0”，那么環(huán)境光與人體存在可以有以下的邏輯關(guān)系表表示，如表4.2.2所示：表4.2.2環(huán)境光參數(shù)人體存在參數(shù)室內(nèi)燈狀態(tài)010000111100上表數(shù)據(jù)表明可將環(huán)境光參數(shù)與人體存在參數(shù)相與門操作，又由于繼電器是低平驅(qū)動，所以要將采集處理后的信號進行非操作，才可以驅(qū)動繼電器工作，即可得到室內(nèi)燈的狀態(tài)，

34、其軟件程序為：4.2.3 人體存在傳感器的抗干擾措施人體存在傳感器易受外界影響，于是要在使用時特別注意抗干擾性能。1 .防小動物干擾探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上的小動物，不產(chǎn)生信號。2 .抗電磁干擾探測器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。3 .抗燈光干擾探測器正常靈敏度范圍內(nèi)，受3米外H4鹵素燈透過玻璃照射，不產(chǎn)生信號。4.2.4人體存在傳感器的安裝要求人體存在傳感器2】的安裝要求：人體存在傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系，正確的安裝應(yīng)滿足下列條件：1 .人體存在傳感器應(yīng)離地面2.0-2.2米。2 .人體存在傳感器遠離空調(diào)，冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。3 .人體存在傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。4 .人體存在傳感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的最好把窗簾拉上。人體存在傳感器也不要安裝在有強氣流活動的地方。人體存在傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關(guān)系很大。人體存在傳感器對于徑向移動反應(yīng)最不敏感，而對于橫切方向（即與半徑垂直的方向）移動則最為敏感.在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外