基于51單片機(jī)的智能LED照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGE23基于51單片機(jī)的智能LED照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)的發(fā)展人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，照明在能耗中所占的比例日益增加,因而照明節(jié)能也日顯重要?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外普及使用的節(jié)能開(kāi)關(guān)基本有聲控型、觸摸型、感光型等。這幾種開(kāi)關(guān)各有自己的弊端，如聲控型不適合環(huán)境嘈雜場(chǎng)所、感光型開(kāi)關(guān)在無(wú)人期間不能自動(dòng)關(guān)閉。本設(shè)計(jì)通過(guò)AT89C51單片機(jī)結(jié)合LED照明技術(shù)、紅外傳感技術(shù)、光感技術(shù)、延時(shí)技術(shù)、處理等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)備的智能控制。單片機(jī)通過(guò)繼電器控制照明設(shè)備的打開(kāi)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)BIS0001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(kāi)或關(guān)閉。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；傳感器；BIS0001；照明控制；節(jié)能*******************************************************************************************************************************************專摳專歡迎**業(yè)摳為您的**代群大加入**做2學(xué)**畢4生**設(shè)6服**3務(wù)**8解**2決**2問(wèn)**3題*************************************************************************************************************************************************AbstractWiththedevelopmentofsocietypeopleofthequalityoflifeindemandishigherandhigher,lightingintheproportionofenergyconsumption,thusincreasingilluminationenergyconservationalsomoreandmoreimportantly.Nowuniversaluseenergy-savingswitchathomeandabroadhavesonicbasictype,touchtype,photographictypeandsoon.Thisseveralswitchhavetheirowndisadvantages,suchassonictypeisnotsuitableforenvironmentalnoisyplaces,photographicswitchinoneperiodcan'tshutautomatically.ThisdesigncombinedbyAT89C51LEDlightingtechnology,infraredsensingtechnology,lightsensortechnology,thedelaytechniqueandprocessingtechnologytorealizetheintelligentcontroloflightingequipment.Microcomputercontrolslightingequipmentopenorclosed,bytherelay,throughthelightdetectioncircuitforlightingequipmenttesting,ifsurroundingbrightnessisnotenoughthenmicrocomputerdetecttheBIS0001chipwhethercollectedtohumanpyroelectricsensingsignals,accordingtowhetherhavepyroelectricsensingsignalsmicrocontrollerredirectedimmediatelycontrollightingequipmentopenorclosed.Keywords:microcontroller;sensor;BIS0001;lightingcontrol;energy-saving*******************************************************************************************************************************************專摳專歡迎**業(yè)摳為您的**代群大加入**做2學(xué)**畢4生**設(shè)6服**3務(wù)**8解**2決**2問(wèn)**3題*************************************************************************************************************************************************

目錄TOC\o"1-3"\h\u25245摘要 I19830Abstract II25739前言 129091概述 2148241.1課題研究背景 2204071.2課題研究的目的與意義 2191111.2.1良好的節(jié)能效果和延長(zhǎng)燈具壽命 26841.2.2改善工作環(huán)境，提高工作效率 216181.2.3提高管理水平 3178421.2.4較好的投資收益效果 3762系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 479992.1單片機(jī)的選擇 4274682.2光照檢測(cè)方式 533022.3人體感應(yīng)方式 5218972.4延時(shí)參數(shù)設(shè)置電路 6305272.5照明設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路 6213583硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 777723.1系統(tǒng)硬件總述 7299073.2CPU性能介紹 727093.3主控制機(jī)電路設(shè)計(jì) 72673.4菲涅爾透鏡 8114963.5熱釋電傳感器及處理電路 962103.5.1熱釋電紅外線傳感器 9295193.5.2信號(hào)處理電路 1033373.6光照檢測(cè)電路 11308933.7控制電路 1179343.7.1延時(shí)時(shí)間選擇電路 11300213.7.2輸出控制電路 12184153.8時(shí)鐘電路 12317114系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 1358764.1系統(tǒng)軟件流程圖 13125404.2仿真環(huán)境介紹 14126084.2.1Keil介紹 14217094.2.2Proteus介紹 1437895系統(tǒng)可靠性技術(shù) 15322025.1干擾產(chǎn)生的后果 15309845.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì) 1643825.3軟件抗干擾技術(shù) 1717440畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 1912091參考文獻(xiàn) 2016308致謝 21 前言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，教育在全社會(huì)愈加被關(guān)注和重視，校園規(guī)模也隨著受教育者的數(shù)量增加而不斷擴(kuò)大，教室的數(shù)量也大幅度增加。為使師生有舒適的教學(xué)和學(xué)習(xí)的環(huán)境，無(wú)論是教室的面積、設(shè)施和照度，校方在力所能及的范圍內(nèi)，都付出了十分的努力。但由于學(xué)校開(kāi)放型的管理模式，以及全員的節(jié)能意識(shí)的淡薄，高校的教室在白天室內(nèi)照度很高的情況下，仍然普遍存在開(kāi)燈作業(yè)；即使室內(nèi)無(wú)人或人數(shù)很少的情況下，也是全部開(kāi)啟室內(nèi)照明。夜間許多教室，即使僅有幾個(gè)學(xué)生在教室自習(xí)，但室內(nèi)照明全部開(kāi)啟，絕不會(huì)有師生因?yàn)橹挥猩贁?shù)人而僅開(kāi)幾盞燈。LED被認(rèn)為是21世紀(jì)的照明光源。LED發(fā)光器件是冷光源，光效高，工作電壓低，而且能耗低，同樣亮度下，LED能耗為白熾燈的10％，熒光燈的50％。LED壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，是熒光燈的10倍，白熾燈的100倍。用LED替代白熾燈或熒光燈，環(huán)保無(wú)污染。使用安全可靠，便于維護(hù)。我國(guó)照明用電占總發(fā)電量的12％。目前，公共建筑的照明燈具控制大多采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)，經(jīng)常出現(xiàn)沒(méi)有及時(shí)開(kāi)關(guān)的現(xiàn)象，從而造成大量的能源浪費(fèi)和使用上的不便。另外，不必要的使用，也會(huì)縮短燈具的使用壽命。本文闡述了一套LED智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，可以根據(jù)工作環(huán)境中是否有人員和環(huán)境補(bǔ)光亮度等來(lái)自動(dòng)控制照明的開(kāi)關(guān)和亮度。采用本系統(tǒng)具有提高用電效率，節(jié)約電能和緩解了用電高峰的電力供應(yīng)壓力雙重作用。單片機(jī)的出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年的歷史了。微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)微型計(jì)算機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，單片機(jī)（單片微型計(jì)算機(jī)）的應(yīng)用已經(jīng)滲透到廣泛滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、軍事、交通、通信等相關(guān)行業(yè)，而且也深入到家電、娛樂(lè)、藝術(shù)、社會(huì)文化等各個(gè)領(lǐng)域，并掀起了一場(chǎng)數(shù)字化技術(shù)革命。單片微型計(jì)算機(jī)就是將中央處理單元、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。因此一塊芯片就構(gòu)成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它已成為工業(yè)控制領(lǐng)域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計(jì)算機(jī)。本篇論文介紹了就是基于單片機(jī)AT89C51的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。本系統(tǒng)是以單片機(jī)為控制器的核心，本系統(tǒng)主要由光照檢測(cè)電路、熱釋電紅外線傳感器及處理電路、單片機(jī)系統(tǒng)及控制電路組成。工作時(shí)，光照檢測(cè)電路和熱釋電紅外線傳感器采集光照強(qiáng)弱、室人是否有人等信息送到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)這些信息通過(guò)控制電路對(duì)LED照明設(shè)備進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，從而實(shí)現(xiàn)照明控制，以達(dá)到節(jié)能的目的。1概述*******************************************************************************************************************************************專摳專歡迎**業(yè)摳為您的**代群大加入**做2學(xué)**畢4生**設(shè)6服**3務(wù)**8解**2決**2問(wèn)**3題*************************************************************************************************************************************************1.1課題研究背景隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信、控制等技術(shù)的發(fā)展,智能建筑的發(fā)展越來(lái)越迅猛。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)智能建筑存在效率低、能耗高的現(xiàn)象。就智能建筑的照明系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，許多地方的燈經(jīng)常是從早到晚開(kāi)著的，不管這些房間或樓道是否有人，也不管有多少人?；蛘?，當(dāng)自然光照度很好時(shí)，燈不能及時(shí)關(guān)閉；反之，當(dāng)自然光照度難以滿足人的需求時(shí)，又不能及時(shí)打開(kāi)燈光。這種照明方式，不僅造成能源的浪費(fèi)，而且不能滿足人對(duì)照明的基本需求，同時(shí)也給人的視力造成了很大的影響。現(xiàn)代照明除了滿足人的基本生活、學(xué)習(xí)要求之外，將更注重能量的節(jié)省和使用上的便利，以及滿足人類工程學(xué)的個(gè)性方面的要求。特別是近年來(lái)大廈內(nèi)利用計(jì)算機(jī)工作的人員比例上升，不同視覺(jué)要求的工作的數(shù)量和復(fù)雜程度大大增加。所以要做到合理、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能，首先應(yīng)采用先進(jìn)成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，如電光源、燈具、照明控制系統(tǒng)。因此，適應(yīng)不同個(gè)人和工作需要，結(jié)合自動(dòng)調(diào)節(jié)與手動(dòng)調(diào)節(jié)的智能化照明系統(tǒng)已經(jīng)成為必不可少了。而在大學(xué)校園的建設(shè)熱潮中，各大高校和他們的建設(shè)者也意識(shí)到了智能照明的重要性。相對(duì)商業(yè)樓宇而言，大學(xué)校園里的大功率動(dòng)力和制冷設(shè)備比重較少，照明燈具則相對(duì)比重更多，所以控制教室照明是節(jié)能的關(guān)鍵。使用照明控制系統(tǒng)，更能體現(xiàn)其在節(jié)能與管理方面的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)校的科學(xué)管理水平，而且還能節(jié)省開(kāi)支。1.2課題研究的目的與意義1.2.1良好的節(jié)能效果和延長(zhǎng)燈具壽命節(jié)能是照明控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的樓宇公共區(qū)域照明工作模式，只能是白天關(guān)燈，晚上開(kāi)燈。而采用了智能照明控制系統(tǒng)后，可以根據(jù)不同場(chǎng)合、不同的人流量，進(jìn)行時(shí)間段、工作模式的細(xì)分，把不必要的照明關(guān)掉，在需要時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟。同時(shí)，系統(tǒng)還能充分利用自然光，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)照度?？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)了不同工作場(chǎng)合的多種照明工作模式，在保證必要照明的同時(shí)，有效減少了燈具的工作時(shí)間，節(jié)省了不必要的能源開(kāi)支，也延長(zhǎng)了燈具的壽命。1.2.2改善工作環(huán)境，提高工作效率良好的工作環(huán)境是提高工作效率的一個(gè)必要條件。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。智能照明控制系統(tǒng)具有開(kāi)關(guān)和調(diào)光兩種控制方法，可以有效地控制各種照明場(chǎng)所的平均照度值，從而提高照度均勻性。同時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)不同的時(shí)間段，人們的不同需要，自動(dòng)調(diào)節(jié)照度。1.2.3提高管理水平智能照明控制系統(tǒng)是以自動(dòng)控制為主、人工控制為輔的系統(tǒng)。在一般的情況下，不需要有人的參與，照明系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)和調(diào)光功能，既大大減少了管理人員的數(shù)量，也排除了由于人為因素而出現(xiàn)的不定時(shí)開(kāi)關(guān)，影響學(xué)校的正常教學(xué)、生活秩序的情況。1.2.4較好的投資收益效果智能照明控制系統(tǒng)在節(jié)能和節(jié)省燈具使用的同時(shí)，有效節(jié)省了電費(fèi)與管理費(fèi)用的支出。根據(jù)一般的辦公大樓運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，節(jié)能效果能達(dá)到40％以上，一般的商場(chǎng)、酒店、地鐵站等節(jié)能效果也能達(dá)到25％～30％。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案*******************************************************************************************************************************************專摳專歡迎**業(yè)摳為您的**代群大加入**做2學(xué)**畢4生**設(shè)6服**3務(wù)**8解**2決**2問(wèn)**3題*************************************************************************************************************************************************2.1單片機(jī)的選擇方案一、MCS-51單片機(jī)AT89C51是MSC-51單片機(jī)中應(yīng)用最廣泛的型號(hào)，現(xiàn)在以其為代表介紹其參數(shù)。AT89C51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾部分：微處理器該單片機(jī)中有一個(gè)8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)為128個(gè)字節(jié)，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)，用來(lái)存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。程序存儲(chǔ)器由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)。中斷系統(tǒng)具有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有四種工作方式。串行口1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式?？捎脕?lái)進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。4個(gè)并行8位I/O口分別為P1口、P2口、P3口、P4口特殊功能寄存器共有21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的個(gè)功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的RAM區(qū)。方案二、AVR單片機(jī)1997年,由ATMEL公司挪威設(shè)計(jì)中心的A先生與V先生利用ATMEL公司的Flash新技術(shù),共同研發(fā)出RISC精簡(jiǎn)指令集的高速8位單片機(jī)，簡(jiǎn)稱AVR。相對(duì)于出現(xiàn)較早也較為成熟的51系列單片機(jī)，AVR系列單片機(jī)片內(nèi)資源更為豐富，接口也更為強(qiáng)大，同時(shí)由于其價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)，在很多場(chǎng)合可以替代51系列單片機(jī)。由于采用了高性能的MCU,省掉了大量的外圍器件,如外擴(kuò)RAM、ROM存儲(chǔ)器等,使硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化,提高了系統(tǒng)的可靠性。它與其它結(jié)構(gòu)類型單片機(jī)相比，AVR具有以下一系列的優(yōu)點(diǎn)：在相同的系統(tǒng)時(shí)鐘下AVR運(yùn)行速度最快；芯片內(nèi)部的Flash、EEPROM、SRAM容量較大；所有型號(hào)的Flash、EEPROM都可以反復(fù)燒寫、全部支持在線編程燒寫(ISP)；多種頻率的內(nèi)部RC振蕩器、上電自動(dòng)復(fù)位、看門狗、啟動(dòng)延時(shí)等功能，零外圍電路也可以工作；每個(gè)IO口都可以以推挽驅(qū)動(dòng)的方式輸出高、低電平，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)；內(nèi)部資源豐富，一般都集成AD、DA模數(shù)器、PWM、SPI、USART、TWI、通信口、豐富的中斷源等。方案分析：除了以上幾種單片機(jī)，市場(chǎng)上還有好的其它結(jié)構(gòu)單片機(jī)。如果實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)，基本上上述三種類型的單片機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)。考慮到MCS-51單片機(jī)具有較強(qiáng)的代表性以及該系列單片機(jī)資料較多，本設(shè)計(jì)采用AT89C51來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.2光照檢測(cè)方式 方案一、采用光敏二極管或三極管等光傳感器件把環(huán)境亮度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字電平，然后直接接入單片機(jī)IO引腳。 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(guò)運(yùn)放后給單片機(jī)輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)。由于光敏電阻屬于純阻性器件，所以采用方案一。 2.3人體感應(yīng)方式 方案一、采用紅外對(duì)管進(jìn)行檢測(cè)。紅外發(fā)送管和紅外接收管分別安裝在通道兩側(cè)。當(dāng)某一時(shí)刻紅外接收管如果接收不到信號(hào)表示兩者之間有遮擋物通過(guò)，可以視為有人體進(jìn)入。 方案二、采用集成電路BIS0001，該芯片是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。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(kāi)關(guān)、報(bào)警用人體熱釋電傳感器等。它能自動(dòng)快速開(kāi)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)。 由于方案一要求紅外發(fā)送管和接收管必須相對(duì)才行，而且兩者距離有限，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為不便，所以本設(shè)計(jì)采用方案二。2.4延時(shí)參數(shù)設(shè)置電路 方案一、采用NE555做延時(shí)定時(shí)器，單片機(jī)以脈沖方式觸發(fā)該定時(shí)器。 方案二、采用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)。通過(guò)讀取外部參數(shù)，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間的定時(shí)。由于此方案簡(jiǎn)單可靠且節(jié)約成本，本系統(tǒng)采用這種方案。2.5照明設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路 方案一、采用可控硅控制?？煽毓栌址Q晶閘管，是一種具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件。其具有體積小、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，是比較常用的半導(dǎo)體器件之一。方案二、采用繼電器控制。繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。其具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測(cè)量和通信等裝置中。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可以將其分為電磁繼電器、熱敏干簧繼電器、固態(tài)繼電器、磁簧繼電器、光繼電器等型號(hào)。由于電磁繼電器簡(jiǎn)單易用，開(kāi)關(guān)狀態(tài)極其容易判斷，所以本設(shè)計(jì)采用電磁繼電器來(lái)控制。3硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*******************************************************************************************************************************************專摳專歡迎**業(yè)摳為您的**代群大加入**做2學(xué)**畢4生**設(shè)6服**3務(wù)**8解**2決**2問(wèn)**3題*************************************************************************************************************************************************3.1系統(tǒng)硬件總述系統(tǒng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心外加多種接口電路組成，共有六個(gè)主要部分：AT89C51芯片、光信號(hào)采集電路、人體信號(hào)采集電路、延時(shí)選擇電路、輸出控制電路、時(shí)間顯示電路，如圖3-1所示。MCU延時(shí)選擇電路光照檢測(cè)電路信號(hào)處理器熱釋電傳感器時(shí)間顯示電路控制電路NABCL圖3-1系統(tǒng)硬件總述圖3.2CPU性能介紹本系統(tǒng)采用了ATMEL公司MCS-51系列單片機(jī)中的AT89C51芯片，它是低壓高性能CMOS8位微處理器，帶有4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，15個(gè)I／O口線，兩個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，—個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口。3.3主控制機(jī)電路設(shè)計(jì)主控制器采用AT89C51單片機(jī)作為微處理器，AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元。主控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由信號(hào)處理電路、LED顯示及控制電路、時(shí)間顯示電路等幾部分組成。主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖3-2所示。圖3-2系統(tǒng)硬件電路圖為了使系統(tǒng)功能更加完善，在該系統(tǒng)中可以增加時(shí)間顯示電路，用于顯示當(dāng)前的時(shí)間。由于該部分硬件與軟件均已成熟，在此不做詳細(xì)介紹。3.4菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射（反射）在PIR上，第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過(guò)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(gè)段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕咕?，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號(hào)變成電信號(hào)送入電子電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。整個(gè)接收人體紅外光的方式也被稱為被動(dòng)式紅外活動(dòng)目標(biāo)探測(cè)器。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。二、白色主要用于適配外殼顏色。三、黑色用于防強(qiáng)光干擾。鏡片還可以結(jié)合產(chǎn)品外觀注色，使產(chǎn)品整體更美觀。每一種鏡片有一型號(hào)（以年號(hào)+系列號(hào)命名），鏡片主要參數(shù)：一、外觀描述——外觀形狀（長(zhǎng)、方、圓）、尺寸（直徑）。以毫米為單位。二、探測(cè)范圍——指鏡片能探測(cè)的有效距離（米）和角度。三、焦距——指鏡片與探頭窗口的距離，精確度以毫米的小數(shù)點(diǎn)為單位。長(zhǎng)形和方形鏡片要呈弧形以焦距為單位對(duì)準(zhǔn)探頭窗口。鏡片與探頭的配合應(yīng)用——我們常用的是雙源式探頭，揭開(kāi)濾光玻璃片，其內(nèi)部有兩點(diǎn)對(duì)7—14um的紅外波長(zhǎng)特別敏感的TO—5材料連接著場(chǎng)效管。圖3-3信號(hào)產(chǎn)生輸出示意圖圖3-3信號(hào)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(huì)產(chǎn)生電信號(hào)輸出。動(dòng)態(tài)情況下，人體經(jīng)過(guò)探頭先后被A源或被B源感應(yīng)，Sa<Sb或Sa>Sb產(chǎn)生差值，雙源失去互補(bǔ)平衡作用而很敏感地產(chǎn)生信號(hào)輸出，見(jiàn)圖3-3。當(dāng)人對(duì)著探頭呈垂直狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，Sa=Sb不產(chǎn)生差值，雙源很難產(chǎn)生信號(hào)輸出。因此，探測(cè)器安裝的位置與人行走方向呈平行為宜。3.5熱釋電傳感器及處理電路3.5.1熱釋電紅外線傳感器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)。根據(jù)以上要求，人體熱釋電檢測(cè)電路組成框圖如圖3-4所示。檢測(cè)對(duì)象檢測(cè)對(duì)象菲涅爾透鏡熱釋電紅外傳感器信號(hào)處理電路Vm圖3-4人體熱釋電檢測(cè)電路組成框圖3.5.2信號(hào)處理電路本設(shè)計(jì)采用BIS0001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(kāi)關(guān)、報(bào)警用人體熱釋電傳感器等。它能自動(dòng)快速開(kāi)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。BIS0001的引腳圖如圖圖3-5BIS0001的引腳圖由BIS0001構(gòu)成的信號(hào)處理電路如圖3-6所示。圖3-6BIS0001的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)應(yīng)用電路圖圖3-6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)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(kāi)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Tx≈24576xR9C7；觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，值為Ti≈24xR10C6。3.6光照檢測(cè)電路如圖3-2所示，當(dāng)外界環(huán)境光照強(qiáng)時(shí)，光敏電阻R13阻值較小，則A點(diǎn)電平較低；當(dāng)外界環(huán)境光照弱時(shí)，光敏電阻R13阻值較大，則A點(diǎn)電平較高，將此電平送到單片機(jī)，由程序控制是否實(shí)現(xiàn)照明。3.7控制電路3.7.1延時(shí)時(shí)間選擇電路系統(tǒng)在AT89C52的P1中設(shè)置了延時(shí)時(shí)間選擇電路，其目的是在環(huán)境光照較弱時(shí)，照明設(shè)備延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅。電路通過(guò)P1．0～P1．3設(shè)置4個(gè)延時(shí)時(shí)間，當(dāng)P1．0～P3．0無(wú)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，系統(tǒng)按初始值進(jìn)行延時(shí)；當(dāng)P1．0～P1．3有開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，程序從P1．3～P1．0進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)到某一端口為低電平時(shí)，則系統(tǒng)按當(dāng)前端口設(shè)置的值進(jìn)行延時(shí)。設(shè)置時(shí)間關(guān)系值如表1所示。3.7.2輸出控制電路單片機(jī)對(duì)光照檢測(cè)電路和傳感器處理電路輸出的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，輸出控制信號(hào)由單片機(jī)的P2．0輸出。在室內(nèi)環(huán)境光照較強(qiáng)或光較弱但室內(nèi)又無(wú)人時(shí)，P2．0輸出高電平，此時(shí)三極管V1截止，繼電器J1不工作，則接在220V上的照明設(shè)備不亮。在室內(nèi)光照較弱且傳感器檢測(cè)室內(nèi)有人時(shí)，則P2．0輸出低電平，此時(shí)三極管V1導(dǎo)通，繼電器J1工作，則220V交流電通過(guò)繼電器加到照明設(shè)備上，照明設(shè)備正常點(diǎn)亮。3.8時(shí)鐘電路AT89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇6MHZ,電容選擇30pF。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)*******************************************************************************************************************************************專摳專歡迎**業(yè)摳為您的**代群大加入**做2學(xué)**畢4生**設(shè)6服**3務(wù)**8解**2決**2問(wèn)**3題*************************************************************************************************************************************************4.1系統(tǒng)軟件流程圖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)，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)。基于上述分析，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖4-1所示。點(diǎn)亮照明設(shè)備點(diǎn)亮照明設(shè)備系統(tǒng)初始化（設(shè)置中斷及Flag=0）設(shè)置延時(shí)時(shí)間Flag=1Flag=0熄滅照明設(shè)備Flag=1？時(shí)間到否是否有人光照檢測(cè)開(kāi)始YNYNNY弱強(qiáng) 圖4-1系統(tǒng)軟件流程圖4.2仿真環(huán)境介紹4.2.1Keil介紹隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil。該軟件是美國(guó)KeilSoftware公司出品的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其允許用戶使用匯編或者C語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)MCS-51單片機(jī)（或與MSC-51指令兼容的其它單片機(jī)）的應(yīng)用軟件。功能上，KeilC51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，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(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。外觀上采用全Windows界面，容易上手。性能上，即便是使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，其生成的目標(biāo)代碼效率也非常高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊。4.2.2Proteus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)LabcenterEletroniceLtd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ProteusVSM(VirtualSystemModelling)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。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。5系統(tǒng)可靠性技術(shù)*******************************************************************************************************************************************專摳專歡迎**業(yè)摳為您的**代群大加入**做2學(xué)**畢4生**設(shè)6服**3務(wù)**8解**2決**2問(wèn)**3題*************************************************************************************************************************************************在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，在安裝、調(diào)試后完全符合設(shè)計(jì)要求，但把系統(tǒng)置入現(xiàn)場(chǎng)后，系統(tǒng)常常不能正常穩(wěn)定地工作。產(chǎn)生這種情況的原因主要是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜和各種各樣的電磁干擾，所以單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)、抗干擾技術(shù)變得越來(lái)越重要了。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中干擾是以脈沖產(chǎn)的形式進(jìn)人單片機(jī)系統(tǒng)的，其主要的渠道有三條，即空干擾多發(fā)生在高電壓、大電流、高頻電磁場(chǎng)附近，并通過(guò)靜電感應(yīng)，電磁感應(yīng)等方式侵入系統(tǒng)內(nèi)部；供電系統(tǒng)干擾是由電源的噪聲干擾引起的；過(guò)程通道干擾是干擾通過(guò)前向通道和后向通道進(jìn)入系統(tǒng)的。干擾一般沿各種線路侵入系統(tǒng)。系統(tǒng)接地裝置不可靠，也是產(chǎn)生干擾的重要原因；各類傳感器，輸人/輸出線路的絕緣損壞均有可能引入干撫。5.1干擾產(chǎn)生的后果（1）數(shù)據(jù)采集誤差的加大。當(dāng)干擾侵入單片機(jī)系統(tǒng)的前向通道疊加在信號(hào)上，會(huì)使數(shù)據(jù)采集誤差增大，特別是前向通道的傳感器接口是小電壓輸入時(shí)，此現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。（2）程序運(yùn)行失常：①控制狀態(tài)失靈。在單片機(jī)系統(tǒng)中，由于干擾的加人使輸出誤差加大，造成邏輯狀態(tài)改變，最終導(dǎo)致控制失常。②死機(jī)。在單片機(jī)系統(tǒng)受強(qiáng)干擾后，造成程序計(jì)數(shù)器（PC）值的改變，破壞程序正常運(yùn)行。（3）系統(tǒng)被控對(duì)象誤操作。①單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂，指向了其它地方，運(yùn)行了錯(cuò)誤的程序；②DRAM中的某些數(shù)據(jù)被沖亂或者特殊寄存器的值被改變，使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。③中斷誤觸發(fā)，使系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的中斷處理。（4）被控對(duì)象狀態(tài)不穩(wěn)定。鎖存電路與被控對(duì)象間的線路（包括驅(qū)動(dòng)電路）受干擾，從而造成被控對(duì)象狀態(tài)不穩(wěn)定。（5）定時(shí)不準(zhǔn)。①單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂，使中斷程序運(yùn)行超出定時(shí)時(shí)間；②RAM中計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)被沖亂，使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。（6）數(shù)據(jù)發(fā)生變化。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于外部RAM是可讀寫的，在干擾的侵入下，RAM中數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變，雖然ROM能避免干擾破壞，但單片機(jī)片內(nèi)RAM以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受干擾而變化，甚至EPROM中的數(shù)據(jù)也可能誤讀寫,使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。針對(duì)以上出現(xiàn)的問(wèn)題，本系統(tǒng)分別從硬件和軟件兩個(gè)方面來(lái)探討一些提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾能力的方法。合理地使用軟件和硬件抗干擾技術(shù)，可使系統(tǒng)最大限度地避免干擾的產(chǎn)生和受干擾后能使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作。5.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)（1）供電系統(tǒng)。①防止從電源系統(tǒng)引入干擾，可采取交流穩(wěn)壓器保證供電的穩(wěn)定性，防止電源的過(guò)壓和欠壓。使用隔離變壓器濾掉高頻噪聲，低通濾波器濾掉工頻干擾。②采用開(kāi)關(guān)電源并提供足夠的功率余量，主機(jī)部分使用單獨(dú)的穩(wěn)壓電路，必要時(shí)I/O供電分別采用DC-DC模塊隔離，以避免各個(gè)部分相互干擾。（2）注意印制電路板的布線與工藝。①盡量采用多層印制電路板，多層板可提供良好的接地網(wǎng)，可防止產(chǎn)生地電位差和元件之間的耦合。②印制電路板要合理分區(qū)。模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅(qū)動(dòng)區(qū)要盡量分開(kāi)，地線不能相混，分別和電源端的地線相連。③元件面和焊接面應(yīng)采用相互垂直、斜交、或者彎曲走線，避免相互平行以減小寄生耦合：避免相鄰導(dǎo)線平行段過(guò)長(zhǎng)；加大信號(hào)線間距。高頻電路互聯(lián)導(dǎo)線盡量短，使用45°或者圓弧折線布線，不要使用90°折線，以減小高頻信號(hào)的發(fā)射。④印制電路板要按單點(diǎn)接電、單點(diǎn)心接地的原則送電。三個(gè)區(qū)域的電源線、地線分三路引出。地線、電源線要盡量粗，噪聲元件與非噪聲元件要盡量離遠(yuǎn)一些。時(shí)鐘振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來(lái)，讓周圍電場(chǎng)趨近于零。⑤使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時(shí)鐘，時(shí)鐘產(chǎn)生器要盡量靠近用到該個(gè)TTL或20多個(gè)CMOS。如果輸出負(fù)載過(guò)重，會(huì)降低輸出電平，使電平處于或低于被驅(qū)動(dòng)器件的輸入門檻電平，從而造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。（3）提高元器件的可靠性。①選用質(zhì)量好的電子元件，并進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試、篩選和老化。②設(shè)計(jì)時(shí)元件技術(shù)參數(shù)要有一定的余量。③提高印制板和組裝的質(zhì)量。（4）使用雙機(jī)冗余設(shè)計(jì)。在對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，使用雙機(jī)冗余可進(jìn)一步提高系統(tǒng)抗干擾能力。雙機(jī)冗余，就是執(zhí)行同一個(gè)控制任務(wù)，可安排兩個(gè)單片機(jī)來(lái)完成，即主機(jī)與從機(jī)。正常情況下，主機(jī)掌握著三總線的控制權(quán)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，此時(shí)，從機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，等待仲裁器的觸發(fā)。當(dāng)主機(jī)由于某種原因發(fā)生誤動(dòng)作時(shí)，仲裁器根據(jù)判別條件，若認(rèn)為主機(jī)程序已混亂，則切斷主機(jī)的總線控制權(quán)，將從機(jī)喚醒，從機(jī)將代替主機(jī)進(jìn)行處理與控制。（5）用好去耦電容。好的高頻去耦電容可以去除高到1AHZ的高頻成份。陶瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，每個(gè)集成電路的電源，地之間都要加一個(gè)去耦電容。去耦電容有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開(kāi)門關(guān)門瞬間的充放電能；另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容為0.1uf的去耦電容有5nH分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說(shuō)對(duì)于10MHz以下的噪聲有較好的去耦作用，對(duì)40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1uf，10uf電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻率噪聲的效果要好一些。在電源進(jìn)入印刷板的地方和一個(gè)1uf或10uf的去高頻電容往往是有利的，即使是用電池供電的系統(tǒng)也需要這種電容。每10片左右的集成電路要加一片充放電電容，或稱為蓄放電容，電容大小可選10uf。5.3軟件抗干擾技術(shù)1．?dāng)?shù)據(jù)采集誤差的軟件對(duì)策（1）用軟件濾波算法，可濾掉大部分由輸入信號(hào)干擾而引起的輸出控制錯(cuò)誤。最常用的方法有算術(shù)平均值法、比較舍取法、中值法、一階遞推數(shù)字濾波法。具體選取何種方法，必須根據(jù)信號(hào)的變化規(guī)律選擇。對(duì)開(kāi)關(guān)量采用多次采集的辦法來(lái)消除開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)。（2）關(guān)鍵數(shù)據(jù)可使用軟件冗余技術(shù)，即給數(shù)據(jù)增加一定的冗余位，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)功能。常用的方法有：奇偶校驗(yàn)，海明碼和循環(huán)碼校驗(yàn)。2．程序運(yùn)行失控的軟件對(duì)策對(duì)于程序運(yùn)行失常的軟件對(duì)策，主要是發(fā)現(xiàn)失常狀態(tài)并及時(shí)將系統(tǒng)引導(dǎo)到初始狀態(tài)。（1）指令冗余。對(duì)MCS-51系列單片機(jī)，大部分指令為單字節(jié)，當(dāng)出錯(cuò)的程序落到其上時(shí)，出錯(cuò)的程序可自動(dòng)納入正軌；當(dāng)落到多字節(jié)指令的操作數(shù)時(shí)，程序?qū)⒗^續(xù)出錯(cuò)，所以在關(guān)鍵的對(duì)程序的流向起決定性的指令之前插入兩條NOP指令，以使被彈飛的指令恢復(fù)正軌。（2）設(shè)置程序指針陷阱。軟件陷阱將出錯(cuò)的程序捕獲并強(qiáng)行引入出錯(cuò)處理的程序，軟件陷阱可安排在四個(gè)地方：①未使用的中斷向量區(qū)，干擾可使未使用的中斷開(kāi)放并激活中斷，在這些地方設(shè)置軟件陷阱就能及時(shí)捕獲到錯(cuò)誤中斷。②未使用的ROM空間，在其中每隔一段設(shè)置一個(gè)陷阱，可將彈飛至該區(qū)域的出錯(cuò)程序捕獲。③表格，儲(chǔ)存在EPROM中的表格后安排軟件陷阱，可在一定程度上防止軟件彈飛。④程序區(qū)，一般程序中不能任意安排軟件陷阱，但是在正常程序中會(huì)有一些跳轉(zhuǎn)指令，在這些指令后使用軟件陷阱可捕獲到彈飛到跳轉(zhuǎn)指令的操作數(shù)上的出錯(cuò)程序。（3）使用程序監(jiān)視跟蹤定時(shí)器。程序監(jiān)視跟蹤定時(shí)器即Watchdog，在單片機(jī)抗干擾設(shè)計(jì)中使用非常廣泛，各大器件生產(chǎn)商提供了不同功能的芯片，如Maxim的MX760、MX813,IMP的IMP690A1692AL是用于微處理器系統(tǒng)的電源監(jiān)視和控制電路