基于單片機的自動照明系統(tǒng)論文

題

目

畢業(yè)論文（設）基于單片機的自動照明系統(tǒng)院專

系業(yè)學生姓名學

號指導教師職

稱目

錄.1.1本1.2國..........................11.3本2．自動照32.1功32.2方3系統(tǒng)4紹3.1總3.2單主機模.3.3.1復位電路3.3.2時鐘電路

77人體紅外檢測模83.5日液晶顯示模3.6.1引腳分布和接口信號說明

....................錯！定書。3.6.2LCD液晶電路

錯！定書。繼電器驅動模塊供電電系統(tǒng)供電電.I.4.1系.........................................144.2系4.3定4.4人.....................................154.5數(shù).........................................154.6編錯4.6.1KeilC51軟件4.5.2proteus介紹

.17電路調.2系統(tǒng)功能測..191920ABSTRACT..........................................................21II基于單片機的自動照系統(tǒng)摘要

：課題的主要內容是研究照明燈光的自動控制。對于學校教室照明首先以

51單片機核心，對室燈光智能控制的原理和實現(xiàn)方法進行分析，在此基礎上開發(fā)了自動控制系統(tǒng)的硬件裝置和相應軟件模塊。以為控制模塊的核心，以人體傳感器感應人的存在光敏電阻組成的電路檢測光的強弱過對環(huán)境光信號以及人體存在信號的識別與判斷完成對教室燈的智能控制，減少能源沒必要的浪費。本文中還加入了晶顯示模塊，以便能夠更好的監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。該系統(tǒng)具有體積小，專用性強，可靠性高，控制方便合理的性能價格比等優(yōu)點，可以滿足各類院校中教室燈光的智能化控制，因為其節(jié)能效果顯著具有很好的現(xiàn)實推廣意義此過程還需要軟件的配合過軟件仿真和實際效果驗證了本文自動照明系統(tǒng)的方案的正確性。關鍵詞

：AT89S51人體感應檢測；自動照明開關控制；液晶顯示1.1本課題研究意義科學技術的快速發(fā)展，提高了人們的生活水平，帶來的卻是資源的匱乏以及環(huán)境的惡化類會的發(fā)展高度依賴于資源的開發(fā)與利用資源匱乏已成為全世界所面臨的嚴峻問題，在我國，而能源題顯得更為嚴重。目前，由于各類院校擴招所造成教室的不斷擴建，教室內部照明的總體需求量也越越多，由于在管理水平的落后多室沒有人的情況下燈依然開著樣造成很多電能沒必要的浪此，教室的燈光管理需要改善。如今，在對燈光的自動控制方面，國內外研究人員都已經(jīng)提出很多的方案。而教室內部燈的控，院校持續(xù)擴招造成教室以及宿舍樓的不斷擴建，照明用電量不斷增加，特別是很多高校對教室燈管理水平的不完善，人工管理模式依然很常見，造成學校巨大的電能浪費和經(jīng)濟損失，這種現(xiàn)象與當今所提倡的節(jié)能理念背道而馳再者現(xiàn)自動化水平不斷的提高光的管理也在向著自動化能的方向發(fā)展。例如家居燈光的智能化控制等等?；谝陨显?，促使教室燈光控制也要向著新的理念發(fā)展，能化控制真好迎合時代。因此，開發(fā)出實用的控制系統(tǒng)將教室燈光控制智能化具有重要的現(xiàn)實意義。1.2國內外研究現(xiàn)狀自然界三大能源的總儲備量是一定的，在經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，三大能源的儲備量正在日益下，除了要世界性的節(jié)約能源外。積極需找新型能源也迫在眉睫。在能源的利用方面丹麥處于世界一水平，無論是節(jié)能設備的開發(fā)，還是推廣都很成功，其經(jīng)驗為世界各其他國家提供了很好的借鑒。1年來，盡管丹麥國民收入增加了百分之五十，而總的能源消費量并沒有增加。丹麥是OECD成國中國收入與能源消耗量之比最小的國家。他們不斷地開發(fā)一些節(jié)能供熱系統(tǒng)，如丹麥熱電周供熱電廠等等在丹麥節(jié)1能這個詞已經(jīng)深入了人們的內心，節(jié)能裝置隨處可見。而且，能源的利用率方面他們也很重視因此，他們能源使用總效率值達到了百分之九十。丹麥居民住房用電節(jié)能裝置在他們搬入新建住房時就經(jīng)被安裝，提前設立了的諸多要求，對不符合節(jié)能要求的新建房屋將不被看中。數(shù)據(jù)顯示，丹麥居民愿多支付百分之八的費用購買入住有節(jié)能設施的房子，也不去考慮相對比較便宜的沒有節(jié)能方案的房屋歐盟很多國際都學習借鑒了丹麥在節(jié)能項目經(jīng)驗。并且，歐司朗公司在照明設備發(fā)面不斷有新型高輸出率的照明設備涌現(xiàn)，新型設備相較之前的產品不但節(jié)約系統(tǒng)功率，還提升了光通量和平均光通量。飛利照明公司推出的陶瓷金鹵燈取代過去的鹵鎢燈，可節(jié)約百分之六十的電能。以上種種，皆表明能源問題經(jīng)被越來越多國家所重視，各國都在致力于對能源的合理運用與開發(fā)，提高能源的利用率，來節(jié)約能源在我國，自從改革開放以來，國民經(jīng)濟持續(xù)多年的穩(wěn)步發(fā)展，伴隨著經(jīng)濟增上也造成了環(huán)境的壞與資源的浪費，由于對能源的不合理運用，設備的簡陋使得如煤炭之類的能源得不到充分燃燒，氧化碳等不完全燃燒物的排放，造成酸雨，土地酸化，臭氧空洞等嚴重后果，自然災害頻繁，不利于未的可持續(xù)發(fā)展。目前能源問題已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的強大阻力。雖然在能源總儲量方面我們處于領先位不低，但由于我國的社會主義國家，所以在人均儲量我國則不盡人如意，單位產值的能耗是發(fā)達國家3倍。能從粗多角度出發(fā)，能源問題也是我國長期可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中一個關鍵因素。當能源不能滿足們的日常用度時，工廠停產，工人待業(yè)，經(jīng)濟發(fā)展受到抵制，還會引起社會的動蕩，不利于國家的長治安。為了提倡節(jié)能意識，綠色照明工程漸漸的走進了人們的視線，他是以綠色環(huán)保節(jié)能為理念的希望工。其目標是在未來的五年內，向廣大群眾推廣節(jié)能燈約1.5億節(jié)能燈，電能節(jié)約290億。有些地方為了推廣節(jié)能燈，人們在購買節(jié)能等的同時，將會的到一定的經(jīng)濟補貼，這樣就帶動了群眾節(jié)能的積極性有助于節(jié)能燈的普遍推廣。以前的油燈在到后來的白熾燈，最終到現(xiàn)在的高效節(jié)能燈，中國見證里照明備的日新月異的變化在在們再也不拘泥于僅僅是為了照明重的是為了我們的國家能過發(fā)展更快，更穩(wěn)，我們應該從節(jié)能入手，改善我們的生活質量。從用電量來看，數(shù)據(jù)顯示照明設別上的用電量大約占總用電量的五分之一，其比重不小，考慮到國人口眾多，不積跬步無以至千里，不積小流無以成江海，若以高效的節(jié)能燈來代替普通的白燈，其節(jié)約的電能可想而知，數(shù)字十分可觀，大約可以節(jié)約電能60%-80%。政府已經(jīng)在學校、醫(yī)院、商廈等更換了24萬只節(jié)能燈。通過對國內外能源狀況的分析無處不透露著“節(jié)能”這兩個字，回歸校園，讓我們看一看節(jié)能想在校園內的應用。如今，大多數(shù)家庭都是獨生子女，同學們大多是從小嬌生慣養(yǎng)，無所謂浪費與浪費，很多情況下，當老師上完課，學生離開教室后，教室內的燈依然亮著，再加上大多數(shù)學校都配別專門的人來關燈鎖門，學校里的教室眾多，一個管理員顯然忙不過來，這就照成了很多電能沒必要的浪，怎么能減少這些浪費？這是個很值得我們深思的話題?；谝陨戏N種，開發(fā)新型照明系統(tǒng)就有其現(xiàn)實意義。因此教室燈關的智能控制系統(tǒng)設計無疑就成為了其中一項重要課題。1.3本課題研究的內容本課題的研究內容有以下幾點：燈光控制方案研究；燈光檢測方案研究；2（3)熱釋紅外傳感器的信息處理；（）體信號與光照環(huán)境信號的采集與處理；(5)開發(fā)片機系統(tǒng)；研究與現(xiàn)有的教室照明技術相兼容，易替代，防盜，便于維護和維修等；實驗測試與數(shù)據(jù)分析。本課題通過試驗和研究教室燈光的控制方案來解決如下關鍵性問:照明系統(tǒng)中的控制回路以及控制器自身節(jié)能的問題；教室燈與傳感器的配合安裝問題；環(huán)境光檢測參數(shù)輸入和采集問題；人體紅外傳感器的參數(shù)輸入和采集問題；開燈及關燈的自動與手動相兼容的措施。2．自動照2.1功能介紹本文首先明確了說明自動照明燈控制系統(tǒng)的功能，并且介紹了自動照明燈控制系統(tǒng)的工作原理其硬件組成，分別從系統(tǒng)原理圖，主要的芯片，系統(tǒng)的工作流程圖、各模塊工作原理和系統(tǒng)程序調來闡述，給出自動照明系統(tǒng)具體的設計方案。自動照明控制系統(tǒng)可實現(xiàn)實際的教室燈光人性化智能控制輸入?yún)?shù)主要是環(huán)境光信號于人體存在信號的外界因素。本文是簡易自動照明燈控制系統(tǒng)的設計，首先按下開關電源，單片機開始工作，采用熱釋紅外體傳感器檢測是否有人存在用敏電阻構成的電路來檢測環(huán)境光的強度根據(jù)教室的合理開燈條件，通過對環(huán)境光信號與人體存在信號的識別判斷，最后完成對教室燈光的智能化控制，避免了教用電沒必要的浪費。2.2方案的比較與選擇方案一：運用模擬電子和數(shù)字電子器件來實現(xiàn)自動照明燈控制。在光線強時，節(jié)電開關為關閉態(tài)，燈不亮，夜間或光線較弱時，節(jié)電開關呈預備工作狀態(tài)。當有人經(jīng)過該開關附近時，紅外傳感檢測到人體信號把節(jié)電開關啟動，燈亮，當人離去時，延時～50秒節(jié)電開關自動關閉、燈滅。圖1是動照明燈控制系統(tǒng)電路的原理方框圖，由紅外傳感器、放大電路、倍壓整流、光控電路、電子開關延時和交流開關七部分電路組成。3圖1教感應自動照明控制電路的原理方框圖方案二：采用單機進行控制，采用熱釋紅外人體傳感器作為人體紅外感應模塊檢測人的存在，采用光敏電阻作為光源檢測模塊構成的電路檢測環(huán)境光的強度，然后根據(jù)教室合理開燈條件，通過對人體存在信號和環(huán)境光信號的識別與判斷，最后完成對教室燈光的智能控制，避免了教室電的大量浪費。本文還加入了1602液晶示功能，能夠較好的監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。本系統(tǒng)還實現(xiàn)了控制器自動與手動相結合的教室照明智能控制，能更好的、有效的對教室燈光進行控制。選擇方案：鑒于上述對比與分析，本設計采用方案二。2.3系統(tǒng)組成整個系統(tǒng)由中央控制器、硬件時鐘模塊、光源檢測模塊液顯示模塊、人體紅外感應模塊和繼電器驅動電路個模塊組成。其中，對室內光線強弱程度進行判斷的是光源檢測模塊，單片機的時序功能主要依賴于硬件時鐘該模塊，兩者提供定時數(shù)據(jù)和光照供給以單片機為核心的中央控制模塊，從而對當前狀態(tài)進行實時的判斷，最后將判斷的結果反饋給5單片機，最終通過LCD液顯示屏將最終的狀態(tài)結果顯示出來。整個系統(tǒng)的硬件框圖如圖2所4圖系統(tǒng)結構圖3.1總體電路圖本設計以AT89S51作控制核心，采用熱釋紅外人體傳感器作為人體紅外感應模塊來檢測是否有體的存在，采用光敏電阻構成的電路作為光源檢測模塊構成的電路檢測環(huán)境光的強弱程度。本文加入了1602液晶示功能和超時報警功能能夠較好的監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)系統(tǒng)還實現(xiàn)了控制器動和自動相結合的教室照明控制，能夠更好的、更有效的對教室燈光進行智能控制。系統(tǒng)總體電路圖如圖3所5[4][4]圖3系統(tǒng)總體電路3.2單片機介紹單片機又稱單片微型計算機，單片機是把中央處理器、存儲器、定時/計數(shù)器、輸入輸出端口都成在一塊集成電路上的微型計算機。單片機與電腦中應用的的通用微型處理器相比，單片機更注自供應，并且節(jié)約制作成本。體積小是單片機最大的優(yōu)點，可以安裝在儀表的內部，但是存儲量比較小輸入輸出的接口相對簡單，功耗比較低。單片機如今已經(jīng)運用在我們生活中的各個方面，在每個智能化制的機器里，你都會發(fā)現(xiàn)單片機的身影；無論是簡單的，還是復雜的大型機器，里面都要用到單片機。以說不論在哪，甚至在太空中都有單片機。雖然目前單片機的應用已經(jīng)十分廣泛了，包含了生活中的各各面，但仍然有很多可以用單片機來控制的項目還沒付諸實施，所以，在科學技術不斷發(fā)展，自動化設不斷被強調，單片機還具有很大的發(fā)展空間。3.3主機模塊本次設計的主機模塊是由主控芯片AT89S51、復位電路和時鐘電路組成，同時它是報警系統(tǒng)的核部分復電路可以有效的防止系統(tǒng)死機證程序的正常運行時鐘電路可以產生時鐘周期驅動單機。AT89S51引圖如圖4所。圖4AT89S51各個腳AT89S51單機是一款高性能，低功耗CMOS8位片機，單片機內含有4kBytesISP的Flash只程序存儲器存器可以反復擦寫1000次AT89S51具有如下特點個腳個外雙向輸/輸I/O口，4kBytesFlash片內程序儲器5個中斷優(yōu)先級2層斷嵌套中斷2個雙工串行通信口616位可編程定時計數(shù)器128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器RAM門（WDT）電路，片內時振蕩器主功能表特性見表。兼容MCS-51指系統(tǒng)32個雙I/O口2個16位編程定時/計數(shù)器全雙工UART串中斷口線6個部中斷源中斷喚醒省電模式看門狗WDT）電路靈活的ISP字節(jié)和分頁編程

4k可復擦寫>1000次ISPFlashROM4.5-5.5V工電壓時鐘頻率0-33MHz128x8bit內RAM低功耗空閑和省電模式三級程序加密鎖軟件設置空閑和省電功能雙數(shù)據(jù)寄存器指針表

主要功能表特性3.3.1復位電路系統(tǒng)的復位電路是將核心控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下，即使單片機的片內電路初始化，使單片機能夠從一種確定的默認的狀態(tài)下開始運行，它是每個微機系統(tǒng)必須執(zhí)行的第一步。單片AT89S51的復位是通過外部的復位電路來實現(xiàn)的，其復位信號是從引腳輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。復位電路工作原理圖如圖示，在VCC電瞬間，電容器C3隨之充電，在電R1上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位；幾個毫秒之后，電容器C3滿，通過電阻R2上電流將降為0，電壓也為0，得單片機進入工作狀態(tài)。工作期間，按下按鈕，電容器C3電，松開按鍵按鈕，電容器C3又始充電在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位。幾個毫秒之后，單片機進入工作狀態(tài)。圖5復位電路3.3.2時鐘電路單片機的時鐘電路是用來配合外部晶體實現(xiàn)振蕩的電路，這樣可以為單片機提供時鐘，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，如果運行時鐘為，片機就不工作，當然超過單片機的工作頻率7的時鐘也會導致單片機不工作。電路圖6所。圖6時鐘電路圖3.4人體紅外檢測模塊不管是什么物體其自身都會向外不發(fā)射出紅外線，由于物體不同，發(fā)射出的紅外線波長也不一，通過這一點的區(qū)分，我們就可以通過多紅外閑的勘察，來做出判斷，人體紅外傳感器就是一種能區(qū)分與其他物體的傳感器。其工作原理如下：正常體會發(fā)出波長為μM的外線，被被探測到之后，先被泥爾濾光片增強，然后被聚集到紅外感應源，引起感應源溫度變化，使得其向外釋放電荷，后續(xù)電檢測到電荷后，就會顯示為有人體存在。人體紅外傳感器透鏡的信號采集敏感區(qū)示意圖如圖有人進來時，人體紅外線被紅外傳感器所接收，人體存在就會被感應，并以高電平輸出。當人入到最不敏感的移動方向時，那么人體傳感器所檢測到的信號就會不理想，有的時會產生誤動作，以在安裝人體紅外傳感器時方向要特別注意。最不敏感移動區(qū)最敏感移動區(qū)域傳感器圖7信號采集敏感區(qū)人體紅外傳感器的原理圖如圖8所示：人體紅外傳感器的1號引是電源的信號端引腳是信號采集輸出端，3號腳是地信號端。設計電路時，為了增加人體傳感器的工作時的可靠性，在引腳與引腳3之間入一個6800PF的電容，此外人體存在傳感器的引腳2和片機的P3.3接在一起再一個千的上拉電阻這樣就能使得人體存在傳感器的輸出信號更加的可靠。其電路原理圖如圖9.8圖8人紅外傳感器的原理圖H0812V

Cp3.3

f圖9人紅外傳感器電路圖3.5日光強度檢測模塊日光強度檢測模塊是以單片機作為核心，由于單片機的體積小、成本低，能夠滿足實際需求。感器選擇的是光敏電阻，和精密電阻串聯(lián)串聯(lián)在一起，分壓得到的電壓信號傳送到A／D如圖10。為減小模塊的體積以及降低成本的價格，本設計選擇了功耗低、方式工作為串行的TLC549作A／轉換。TLC549采用IinCMOSTM技并且以開關電容逐次逼近的原理來工作的8位行A／芯，可以和通用微控制器、處理器通過CSDATAOUTI／OCLOCK三條口線來進行串行接口的TLC549有、硬件控制電路和的內系統(tǒng)時鐘轉換的時間最長是μ，最高可以達到為40000次/轉速?？偟氖д{誤差最大是0．，型功耗值是6mW。TLC549采的是差分參考電壓高阻輸入，抗干性強，可以按照比例量程來校準轉換的范圍因為當VREF-接地時(VREF+)-(VREF-)≥，以較小信號就可以用它來采樣另該片的電供電的范圍是～6v總而言之具時序簡單控的線少，價格便宜，轉換速度快，功耗低等特點，比較適用于低功耗的袖珍儀器上單路/D的采，也可把多個器件并聯(lián)在一起來使用。工作原理為帶片內系統(tǒng)時鐘，該時鐘和I／是彼此獨立作的，對于特殊速度和相位匹配沒有要求。當CS為電平時DATAOUT端是高阻狀態(tài)，這時I／是不起作用。這種CS的制作用允許在使用多片TLc549時共用／OCLOCK，減少多路(片A／使用時I／控端口。9圖10A/D模3.61602液晶顯示模塊顯示模塊采用LCD液顯示,示控制方法簡單低功率簡單的硬件電可以顯示字符。液晶模塊字符在內存CGROM)個同的點字符圖形存,些字符包括阿拉伯數(shù)字和英文字母和常用的符號和日本的假名,每個字符有一個固定的代,英文字母A資的代碼是顯模取41點陣字符圖形顯示地址,我們可以看到字母“。1602是一個標準接口腳接口。3.6.1引腳分布和接口信號說明(1)引腳分布液晶顯示共有個引腳，其引腳分布如圖示。圖111602液晶顯示模塊引腳分布(2)引腳功能引腳功能如表示表2LCD1602引腳功能103.6.2LCD晶電路LCD液電路連接如所示：圖12LCD1602連接圖讀寫操作時序如圖和14所：11圖讀操作時序圖寫操作時序3.7繼電器驅動模塊供電電路繼電器是整個系統(tǒng)的強弱電的中間體，其驅動電路如圖14所示，這里友ULN2003來動繼電器，在系統(tǒng)開機時，單片機的RESET將51片機初始化，管是低電平，ULN2003內的三極管為截止狀態(tài)因開機之后繼電器始終處于常開狀態(tài)，如果人體紅外傳感器檢測到有人體存在信號時腳將輸出高電平，此時ULN2003內部三極管處于導通狀態(tài)，繼電器得電后立馬處于常閉狀態(tài)吸合，從而使負載得以驅動，最后點亮電燈。繼電器都有一對觸點，它們都可以常開常閉。繼電器驅動接口電如圖15所示。12圖15繼器驅動電路圖3.8系統(tǒng)供電電路本系統(tǒng)的供電電源采用直流穩(wěn)壓電源供電。首先先將220V的交流電經(jīng)過變壓、整流、一次濾波和穩(wěn)壓以及二次濾波后轉換成穩(wěn)定的直流電壓后，在供給整個控制電路驅動電路以及顯示電路供電。其所對應方框圖所示，以下就各部分的作用加以介紹[8]電路的分析過程如下：如圖16示，首先在輸入端輸入為交流電壓（即市電），在一般情況下，我們所需要的直流電壓與市電的有效值有著很大的差別的差別，此時需要通過降壓變壓器壓后，再對降壓后的交流電進行處理。在選取變壓器的時候也要注意銘牌的選取。這樣可以避免對后續(xù)電路造成一定的影響。變壓器二次側輸出的交流電壓對后面直流電也有著一定的影響。通過整流電路可以將變壓器二次側輸出的電壓將轉換為直流電，此整流電路可以通過個二極管即可實現(xiàn)。由于整流之后的直流電中均含有較大的交流分量，這樣將會對負載電路的造成一定的沖；例如，交流分量將混入輸入信號被放大電路放大，甚至在放大電路的輸出端所混入的電源交流分量大有用信號；因此不能將此直流電源電子電路的供電電源。為了解決上述問題，需通過電容濾波電路濾波，將輸出的直流電趨于平滑。在理想情況下，交分量應當全部濾除，使輸出的電壓就為穩(wěn)定的直流電。然而由于無源濾波電路的影響，所以負載對濾波電路勢必會造成一定的影響。交流電壓經(jīng)過了上述的處理之后，雖然直流電壓中交流分量較小，但當市電波動或者負載變化，其直流電壓還會隨之變化。此時需要接上一個穩(wěn)壓電路來使輸出的直流電壓基本不受市電或者負變化的影響，從而使直流電源的穩(wěn)定性能大大提高。圖16統(tǒng)供電電路134.1系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊系統(tǒng)的監(jiān)控觀測程序按模塊可分成中斷子程序和監(jiān)控觀測主程序。照明燈光自動控制的整個系的核心就是監(jiān)控觀測主程序，通過人體紅外傳感器反饋給單片機的信息由用戶編寫好的程序進行判，最終將顯示的結果在LCD1602晶顯示屏中顯示出來。4.2系統(tǒng)自檢初始化為了保證整個控制系統(tǒng)能夠正常運行，系統(tǒng)的自檢初始化是很必要的條件。系統(tǒng)在加電復位以，就進入了自檢初始化程序，從而系統(tǒng)的自檢初始化被完成。初始化主要對一些數(shù)據(jù)區(qū)、控制寄存和外部芯片進行初始的參數(shù)設置以及定義。在本系統(tǒng)中主要指的是系統(tǒng)內部寄存器的初始化、各接口芯的檢測及芯片內部設定參數(shù)的初始化。檢測各接口芯片主要是對各芯片是否已經(jīng)準備就緒的檢測，在無硬件方面是否存在故障等。如時鐘芯片正處于啟動的狀態(tài)，就需要對時鐘芯片進行初始化并且啟動實時時鐘。系統(tǒng)內部寄存器初始化一般指的是在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)之內，部分特殊功能寄存器S的位初始化和用戶定義的數(shù)據(jù)變量的初始化賦值，當單片機復位之后，計數(shù)器PC就指向程序存儲器的入口地，程序狀態(tài)字寄存器PSW被零存器選擇工作寄存器的標志位F0是0狀態(tài)指指向07H,其它中斷允許寄存器、時,累加器等等都是00H4.3定時中斷處理設計定時中斷是在用單片機內部定時器定時，計數(shù)值已滿或是時間到而引起的中斷，內部定時器的數(shù)器可以對從外部引線和T1輸?shù)耐獠棵}沖或內部時鐘進行計數(shù)。計數(shù)器的溢出的信號就會引起斷，去置位定時器溢出的標志位，向單片機申請中斷。定時中斷是周期性的中斷，每過一定的時間要中斷一次。這個系統(tǒng)里設定的定時中斷主要是用構造多任務的操作系統(tǒng)響應中斷之必要對斷點進行現(xiàn)場的保護以接進入多任務時間劃分的工作，使得相應的操作任務準備就緒。該定時中斷處理程序框圖如圖17所：14圖定中斷處理程序框圖系統(tǒng)還采用了外部中斷，主要用來判斷是否有外來信號的輸入，如果有，就采集下來然后處理如果無，就返回到主循環(huán)。4.4人體紅外傳感器的優(yōu)缺點人體紅外傳感器有很多優(yōu)點，如其耗電量較小，價格方面相對于其他產品比較實在、最重要的它不會對人體產生輻射缺點就是容被各類光源源干擾當有人體存在時卻一定時間內沒有任何活動，人體紅外傳感器就會認為沒有人體的存在。為了避免該現(xiàn)象出現(xiàn)，系統(tǒng)軟件程序中設計為有人存在狀態(tài)之后間隔1分鐘是更長時間來對人體存在參數(shù)信號進行采集。人體存在傳感器容易受到外界干擾，因此我們要在使用的時后就要特別注意如何消除外界帶來干擾。（1小動物干擾探測器安裝在特定的使用高度，對探測范圍里地面上的小動物，就不會產生信號。（2電磁干擾探測器抗電磁干擾性能符合要，一般手機電磁不會引起擾。（3燈光干擾探測器在正常靈敏度的范圍之內，受到3米以外H4鹵燈透過玻璃照射，不會產生信號。4.5數(shù)據(jù)采集軟件的實現(xiàn)環(huán)境光足夠強時，無論是否有人存在都不會開燈；當環(huán)境光不夠強時，當有人存在才會開燈，有人存在就不會開燈。故邏輯關系表可如表3表：表3環(huán)境光與人體存在邏輯關系環(huán)境光參數(shù)01

人體存在參數(shù)0015

教室照明燈狀態(tài)0001

11

014.6編程仿真4.6.1KeilC51軟件本次系統(tǒng)設計采用軟件進行編程KeilC51軟是眾多單片機應用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，成開發(fā)環(huán)境是一個基于的件開發(fā)平臺，它包含了源文件編輯器、項目管理器、程序調試器等。集編輯，編，仿真于一體，支持匯語和語言程序設計，界面好，易學易用，給本次系統(tǒng)設計帶來了很大的方便。優(yōu)點：C51具非常高的目標代碼生成效率，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。高級語言的優(yōu)勢可以再開發(fā)大型軟件中體現(xiàn)。與匯編語言相比C語在結構、可讀性、可維護性、功能上有顯而易見的優(yōu)勢，因此學習簡單而且十分好用。在用過匯編語言之后再使用C言來開發(fā)，體會會更加深刻。4.6.2proteus介紹本次研究采用的是proteus仿真proteus是英LabcenterElectronics公司發(fā)生產的最經(jīng)濟、功能最完善的電子設計自動化EDA系統(tǒng)，它不僅僅具有其它EDA工軟件的仿真功能，還以仿真單片機以及外圍器件Proteus集合了PCB設計高級原理圖、自動布線以及混合模式SPICE仿來實現(xiàn)一個完整的電子設計系統(tǒng)。其中ISIS智原理圖輸入系統(tǒng)是系的中心。在編譯方，它也支持IAR、Keil和MPLAB等種輯器，深受單片機愛好者、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者和從事單片機教學的教師的青睞。Proteus仿具有其它EDA工軟件的功能，這些功能有：原理布圖SPICE電仿真PCB自動或人工布線革命性特點：（1）互動的電路仿真用戶可以實時采用如ROM，RAM，盤，馬達LEDLCDAD/DA，分器，部分SPI器件（）真處理器及其外圍電路可以仿真AVR系ARM等常用的主流單片機還可以在基于原理圖的虛擬原型上進行編，配合顯示及輸出，能夠看到運行后輸出輸入的效果。通過Porteus進仿真，但由仿真器材的局限性，部分功能未能得以實現(xiàn)。如人體紅外傳感器無法仿真，故以開關代替。系統(tǒng)整體仿真如圖18所示。16圖系統(tǒng)整體仿真6.1電路調試在該系統(tǒng)制作調試過程中，曾遇到以下問題：電源供電電路里集成穩(wěn)壓器溫度太高。其中一個原因:12V變壓器整流濾波之后加到集成穩(wěn)壓器輸入端的電壓比較高，使得7805上的壓降過大。這個問題可通過使用9V變壓來解決，或是在集成穩(wěn)壓器前面串聯(lián)兩只二極管來降壓，同時還可以增大散熱片。人體存在傳感器當有人存在的時候輸出高電平電壓比較低。這種現(xiàn)象會讓單片機產生誤判，可能采集不到理想的信號，因此系統(tǒng)在人體存在傳感器輸出端口加入了一個100千的上拉電阻。當教室內的人超過十秒沒有活動，人體傳感器就不會有輸出信號，那么我們應該如何判定現(xiàn)在教室內是不是有人呢？這個問題在系統(tǒng)軟件設計的時候，把有人體存在時的狀態(tài)保持～然繼續(xù)采集信號，加以處理。單片機控制信號的輸出后，繼電器沒有按照預定設計產生相應的動作。單片機輸出控制信號，在控制繼電器的時候，必須加入三極管來驅動，不然信號電流太小，繼電器將不能產生吸合的作，并且繼電器一定要采用三極管的集電極端來驅動，之后帶動負載。繼電器驅動電路還需要注意與繼器線圈并聯(lián)一個續(xù)流的二極管，用來增強對驅動三極管的保護。17每次開機連接電源之后，硬件時鐘所顯示的時間都是從所設初始值開始計時的。硬件時鐘顯示時間不正常。我們可以一方面充電電池沒有充電功;另一方面對硬件時鐘先進行自檢來解決。當硬件連接沒有錯誤是，在系統(tǒng)啟動之后液晶不顯示，系統(tǒng)沒有反應，這種情況有如下的幾種可能：一，硬件電路中存在虛焊，或是電路接線焊錯；二，芯片被插反了使得電路短路；三，晶電路被焊接錯誤。遇到此種情況，首先我們要用萬用表來檢查芯片的供電電壓是否5V，如果不是的話檢查供電電路是否問題。如果兩端存在電壓就看芯片是否插反。液晶顯示不正常，這可能是背光調節(jié)電位器的阻值不合適，就需要調節(jié)控制背光的10K電器。（）統(tǒng)顯示不穩(wěn)定，這可能是電壓不穩(wěn)定，或是單片機的31引EA沒接高電平。6.2系統(tǒng)功能測試在焊接前，首先要熟悉所焊印制電路板的裝配圖，并按圖紙配料，檢查元器件型號、規(guī)格及數(shù)是否符合圖紙要求，并做好裝配前元器件引線成型等準備工作。焊接調試好的教室自動感應照明控制系如圖所示。圖教師自動感應照明控制系統(tǒng)實物圖18本文正對教室內部不合理的照明系統(tǒng)進行的研究與改善，從原來的手動控制教室燈光的亮滅，現(xiàn)在的智能化控制，更加迎合了當代世界的科技發(fā)展水平通過對人體的存在和當下自然光的強弱程分析，并將其作為輸入?yún)?shù)，通過編程調試，將會成為決定教室燈光亮滅的兩大要素，本設計通過熱釋紅外傳感器檢測是否有人體存在，通過光敏電阻構成的簡單電路來檢測當下環(huán)境光的強弱。設計思想簡易懂，而且適應性高，還可適用于辦公樓等場所。為了使本設計更加的人性化，還加入了時間控制參數(shù)這樣一來使得照明系統(tǒng)更加迎合了學校的作息時間安排。降低電能的同時，我們也更能享受溫馨的校園活，具有和重要的實際意義，值得學校普及提倡。在硬件的選擇上，即要求所完成的系統(tǒng)能過穩(wěn)定的工，又要求購買成本低。成本過高的話不便于系統(tǒng)的普及，再加上學校的教室向來都比較多。在軟件設計，本設計采用多任務形式對信號的采集處理。在系統(tǒng)安裝上，本設計系統(tǒng)的體積小，易于安裝放置，系安裝上沒必要對教室原有線路進行太大的改動，可操作性可見一斑。由于每個專業(yè)學生的人數(shù)不一，學校在教室面積設計上也不同，因此，教室內所要安裝的燈光目也不一樣。對于人體傳感器存在兩個問題，其一，是傳感器感應距離的問題，教室面積太大，造教室內很多地方并不能被人體紅外傳感器的檢測區(qū)域覆蓋到。這要一來，勢必會造成對系統(tǒng)的誤判，不于系統(tǒng)在理論上實踐。鑒于紅外傳感器感應區(qū)域有限，一個教室要配備多套自動照明系統(tǒng)。其二，人體外傳感器是活動的人體感應，所謂活動的人體感應就是只有在人體有動作發(fā)生時，紅外傳感器才能感應人體的存在當體禁止時如人在感區(qū)域內睡覺感器將不回有信號輸出即檢測結果為沒有人體存在，所以在系統(tǒng)運行的過程中，最好把人體傳感器裝置制作成能夠擺動。這樣就彌補了傳感器感應的不足。本設計的題目是“基于單片機的自動照明系統(tǒng)是導師要求的而是我自己擬定的，理論上來說本課題對于我們這專業(yè)的學生沒有什么難度，但由于種種原因，開始做本畢業(yè)設計時依然一頭的水，不知道從哪里著手。在查閱了相關書籍資料，在葉小嶺老師以及同學們的幫助下，歷時3個，艱難的完成了本設計。記得在剛開始著手做畢設的時候，葉老師指出了此課題的大概方向，我會在后面設計遇到的主要困難，她都一一給我解釋，可謂獲益良多，比如在器件選擇上，以及電路設計上，葉老師都我做出了細致的講解。畢業(yè)論文寫到這里，三四個月的畢業(yè)設計也基本可以畫上句號了。本次的設計是我們知識運用能力的一次全面的考核，通過本次課題不僅檢查了大學四年來的學習成果，而且讓我白了踐是檢驗真理的唯一標準，更是一次非常寶貴的經(jīng)驗。本次設計是大學四年以來所用的時間最長，涉及的知識最多，工作量最大的一次設計。從電路計，到程序編寫，到系統(tǒng)仿真，到硬件焊接到系統(tǒng)調試。一路走來，我也很明白自己到底有大學里學的怎么要，光憑我一個人是很難將其圓滿完成的。畢業(yè)設計能