教室燈光控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要本課題主要是處理室內(nèi)燈光的限制，節(jié)約能源的問題，尤其是針對當(dāng)前社會室內(nèi)燈光的智能限制方面的發(fā)展緩慢的現(xiàn)狀。本課題具體分析了室內(nèi)燈光智能限制的原理和實(shí)現(xiàn)方法，提出了基于單片機(jī)和模擬電路相結(jié)合的室內(nèi)燈光智能限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了智能限制系統(tǒng)的硬件裝置和相應(yīng)軟件。該系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)作為主限制裝置的“大腦”，采納熱釋紅外人體傳感器檢測人員的存在與否，采納光敏電阻構(gòu)成的電路檢測四周環(huán)境的光照強(qiáng)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四周環(huán)境光強(qiáng)信號的識別和智能推斷，實(shí)施對室內(nèi)照明調(diào)整的智能限制，避開了室內(nèi)照明用電的大量奢侈。同時(shí)還采納了軟/硬件的“看門狗”技術(shù)等抗干擾措施。單片機(jī)軟件程序部分采納C語言編寫，采納模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、條理清楚、通用性強(qiáng)，便于改進(jìn)和擴(kuò)充。該系統(tǒng)具有一下優(yōu)點(diǎn)：體積小，限制簡潔，牢靠性高，專用性強(qiáng)，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，可以滿意各類室內(nèi)燈光限制的要求，最大程度的達(dá)到節(jié)約能源的目的。關(guān)鍵詞:人體；紅外線；傳感器；自動限制；熱釋電AbstractCurrentlylightintelligentcontrolsystemsarenotefficientlyusedintheclassroom.Inordertoimprovethesystem,basedoncontrolandcurrentmethodsofhowtokeepcontrol，developingintelligentclassroomlightcontrolsystemanddevelopedthehardwareandsoftwaresystem.ThisclassroomlightintelligentcontrolsystemthetheoryofthelightputforwardmethodsofonthebasisofAT89C52isdeveloped,whichmachineofAT89C52isamajorpart,andtheenvironmentofdevelopmentisbetterthanbefore.Thissystemcansatisfythefollowingfunctions,suchascontrollingthecircuitofillumination,testingandprocessingdaylightsignal,testingandprocessingthesignalofhumanbodythatilluminatesthebacktrackexists,reportingtothewarningdevices,etc.Inordertosatisfythesefunctions,thesystemadoptedthehomologousmethodsrespectively,andtothegearingofthesystem,analyzinghowtoinstall，testandrunthesystem.Themicrocontrollersoftwarewasdevelopedbasedonassemblelanguage.Assemblelanguageisonekindofstructuredprogramlanguages,ithasmoreadvantagesthanotherhigh-levellanguages.Assemblelanguageadoptsbuildingblockdesign.Itscommonalityisverygoodandeasytoimproveandexpand.Itcouldbeusedtodeveloplarger一scalesystemwithmoreperfectperformance.Atthesametime,theanti-jammingtechnologies,suchaswatchdog,arenecessarywhendevelopinghardwareandsoftware.Thissystemhadmanyadvantages.Forexample,thephysicalvolumewassmall，thesystemwasconvenientlycontrolled,thecredibilitywashigh,theappropriationwasstrong,anditspriceproportionwasideal,etc.Theexperimentprovedthatthesystemcansatisfythecontrolcommandoftheclassroom'slightdevice,soitcouldlargelyreducetheconsumingofenergyresources.Keywords:Humanbody,infraredray,sensor,automaticcontrol，heattoreleasetheelectricity1.1.引言1.1本課題探討的意義隨著當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)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，致運(yùn)用電負(fù)荷的日益加劇，而當(dāng)今世界全球性的能源危機(jī)，能源缺乏已成為全世界所面臨的嚴(yán)峻問題。尤其對我國來說特別嚴(yán)峻。伴隨著各類室內(nèi)、樓盤、公司的擴(kuò)建，室內(nèi)照明的需求也變的越來越多，而室內(nèi)照明的管理不能剛好到位，往往會造成電能的大量奢侈。因此，提高室內(nèi)用電效率就成為首要考慮的一大問題。目前對燈光的智能限制系統(tǒng)，國內(nèi)外己經(jīng)起先采納，但于對室內(nèi)燈光的限制，尤其是我國室內(nèi)燈光的智能限制尤為缺乏和不完善，依舊是傳統(tǒng)的人工管理。各類大、中專院校不斷擴(kuò)招，教室不斷擴(kuò)建，室內(nèi)的用電負(fù)荷急劇加大，室內(nèi)用電管理不完善，造成學(xué)校電能奢侈，經(jīng)濟(jì)損失，這種的奢侈與當(dāng)今的節(jié)約能源理念相違反。而且，伴隨著現(xiàn)代自動化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動化、智能化方向發(fā)展。例如樓道燈光的自動限制等等。全部這些使得室內(nèi)燈光限制也應(yīng)當(dāng)朝著智能的方向發(fā)展。于是，開發(fā)簡便、好用的室內(nèi)燈光自動限制系統(tǒng)便具有特別重要的實(shí)際意義。1.2國內(nèi)外室內(nèi)燈光限制系統(tǒng)探討的現(xiàn)狀及問題世界上各地發(fā)電的主要原料還是煤炭、石油和自然氣，而丹麥在能源利用方面的勝利閱歷為大家供應(yīng)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(fèi)量并沒有增加。丹麥?zhǔn)荗ECD成員國中能源消耗量和國民收入比值最小的國家。他們不斷地研發(fā)、供應(yīng)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，使他們的能源運(yùn)用總效率達(dá)到了90%。丹麥政府特別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。依據(jù)數(shù)據(jù)顯示，居民入住有節(jié)能裝置的房子時(shí)，他們要支付比沒有節(jié)能方案房屋高出8%的費(fèi)用。其節(jié)能項(xiàng)目閱歷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%的總系統(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鎢燈，可以節(jié)約60%的電能。這種種跡象表明世界各國都在實(shí)行不同方式來節(jié)約能源，節(jié)約電能。中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)多年的高速發(fā)展讓能源問題越來越嚴(yán)峻。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(dá)發(fā)達(dá)國家的3-10倍。因此，能源問題已成為制約我國國民經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展的關(guān)鍵問題。從愛護(hù)環(huán)境和自然資源角度動身，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(gè)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，綠色照明工程在將來五年間將在全國公用設(shè)施、賓館、商廈、居民居處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、河北等一些地方實(shí)行政府對節(jié)能燈的大宗選購 每只補(bǔ)貼3至4元的方式進(jìn)行推廣。從一般白熾燈到高效節(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，熒光燈與一般白熾燈的比例由1995年的l:6.25前的l:1.5。目前國內(nèi)各類院校中，由于同學(xué)們的自覺節(jié)能意識薄弱，在光線足夠強(qiáng)時(shí)也開燈，護(hù)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)的燈光限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奢侈和經(jīng)濟(jì)損失。我省各類大中專院校及其中小學(xué)總共有600百多所，若都象我校一樣每年奢侈13.06萬度電的話，我省就會奢侈近7900萬度的電。導(dǎo)致電能的極大奢侈。再者，每所院校不斷的擴(kuò)招，室內(nèi)不斷的擴(kuò)建，若再沒有改進(jìn)室內(nèi)的用電管理設(shè)備，那么用電負(fù)荷可想而知，奢侈的電能就更驚人了?；谝陨戏N種緣由，提高室內(nèi)用電效率就成照明節(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)自動限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無疑就成為其中一項(xiàng)重要課題。1.3本課題探討的內(nèi)容和目標(biāo)探討內(nèi)容本課題的探討內(nèi)容有如下幾點(diǎn):(1)了解室內(nèi)照明光強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)；(2)調(diào)研室內(nèi)燈光照明需求以及環(huán)境光強(qiáng)弱與開、關(guān)燈的關(guān)系；(3)探討人體存在探測技術(shù)，探測角度與范圍；(4)探討傳感器室內(nèi)分布、安放問題，是否一燈一個(gè)傳感器或多燈公用傳感器等；(5)探討確定人體傳感器的有關(guān)參數(shù)；(6)探討燈光限制器電源問題；(7)探討限制器參數(shù)值設(shè)定的要求及方案；(8)探討人工設(shè)置參數(shù)、掉電保存參數(shù)的問題；(9)探討與現(xiàn)有室內(nèi)照明相兼容，易替代，不易被偷盜、被仿制，易于維護(hù)、修理等限制技術(shù)；(10)探討報(bào)警等附加功能問題探討目標(biāo)探討的室內(nèi)燈光限制系統(tǒng)能用于現(xiàn)有室內(nèi)照明系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)比照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率;實(shí)現(xiàn)自動、手動燈光限制相兼容，以降低成本;通過反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，最終達(dá)到牢靠性、好用性、推廣性較好的目標(biāo)。1.4本課題擬解決的關(guān)鍵問題本課題擬通過試驗(yàn)探討室內(nèi)燈光的各種限制方案解決如下關(guān)鍵問題:(1)照明回路的限制回路與限制器本身的節(jié)能問題；(2)傳感器與室內(nèi)燈協(xié)作安裝的問題；(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)燈光限制器簡介及限制方案的分析2.1室內(nèi)燈光限制器簡介室內(nèi)燈光限制器可實(shí)現(xiàn)有效的室內(nèi)燈光智能限制。其輸入?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(qiáng)度達(dá)到肯定值時(shí)不開燈，環(huán)境光強(qiáng)度在肯定閥值以下且有人存在時(shí)開燈，理論和試驗(yàn)證明用這種方式來對室內(nèi)燈進(jìn)行智能限制可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。室內(nèi)燈光限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(shí)應(yīng)使人體活動方向與人體傳感器中兩個(gè)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、牢靠，同時(shí)還要盡可能避開外界風(fēng)干脆吹向人體傳感器。2.2系統(tǒng)限制方案的分析所研制的限制器以自然光強(qiáng)度和人體存在作為限制器的主要輸入?yún)?shù)。可以實(shí)現(xiàn)自動與手動限制相兼容。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無論人是否存在，都不開燈;在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人存在且超過肯定時(shí)間，限制器自動打開電燈，直到人離開后再延時(shí)肯定時(shí)間后關(guān)燈。同時(shí)，還要按作息時(shí)間來限制，夜晚超過12點(diǎn)，若還有人存在，則關(guān)閉自動限制器的運(yùn)行，改用機(jī)械開關(guān)來手動限制，以解決因特殊狀況下，自動限制器的不人性化運(yùn)行。本文所探討的室內(nèi)燈光限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(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件供應(yīng)程序運(yùn)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(shí)現(xiàn)限制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到限制器自動與手動相結(jié)合的室內(nèi)照明智能限制。3.系統(tǒng)限制模塊的硬件設(shè)計(jì)考慮到本系統(tǒng)所安裝的環(huán)境影響因素比較多，且室內(nèi)限制設(shè)備中的人體存在傳感器、光敏電阻等常常會因環(huán)境情形改變而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)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限制模塊的硬件構(gòu)成系統(tǒng)限制單元是以單片機(jī)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(shí)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(shí)報(bào)警模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示：51系統(tǒng)模塊51系統(tǒng)模塊ISP下載線模塊看門狗模塊硬件時(shí)鐘模塊數(shù)碼管顯示模塊燈光驅(qū)動模塊環(huán)境光模塊EEEPROM存儲器模塊電源模塊人體存在傳感器模塊圖3-1系統(tǒng)限制單元結(jié)構(gòu)框圖圖3-1系統(tǒng)限制單元結(jié)構(gòu)框圖3.2限制系統(tǒng)的主要硬件電路系統(tǒng)主控電路本系統(tǒng)的主控模塊主要采納Atmel公司的AT89C52作為主控芯片，它是一種低功耗，8位CMOS工藝處理器，具有8K在線可編程Flash存儲器，片內(nèi)的Flash可多次編程，為在線編程供應(yīng)了便利。片內(nèi)有128字節(jié)的RAM,4KB的EEPROM，由于合理的支配運(yùn)用片內(nèi)RAM空間，所以沒有擴(kuò)展的片外RAM，使電路結(jié)構(gòu)簡捷。因?yàn)樵O(shè)備的設(shè)置參數(shù)是依據(jù)實(shí)際須要進(jìn)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EEPR0M來存儲系統(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AT89C52在線編程接口干脆對電路板上的CPU進(jìn)行在線編程，便利了程序的修改燒寫工作。ISP進(jìn)行在線編程時(shí)，用AT89C52芯片的P1.5，P1.6，P1.7引腳及RST端口，通過PC并口，依據(jù)工SP協(xié)議制作簡潔的編程器就可對CPU進(jìn)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(shí)鐘信號指示燈，每個(gè)LED約消耗0.6mA的電流，它們運(yùn)用獨(dú)立的緩沖器不會影響下載線和用戶板，當(dāng)執(zhí)行菜單吩咐Reset時(shí)可以看到綠色LED閃一下，表示電腦已經(jīng)可以限制下載線;其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(biāo)記的均為第一腳。運(yùn)用便利、快捷，且工作顯示信號清楚。系統(tǒng)供電電路圖3.2.3供電原理圖在硬件時(shí)鐘模塊中，為了在斷電后硬件時(shí)鐘能夠正常運(yùn)行，故采納主從雙電源供電方式。硬件時(shí)鐘一般在系統(tǒng)的+5V主電源狀況下工作，而只有系統(tǒng)+5V主電源消逝的狀況下，為確保硬件時(shí)鐘的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)一個(gè)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(shí)鐘電路部分具體說明。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，依據(jù)需求，選用靈敏度適中的光敏電阻。此外，人體傳感器要求靈敏度高，牢靠性強(qiáng)，本系統(tǒng)采納了邏輯電平輸出的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。采納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(shí)間敏電阻的穿透電流很小，為暗電流Iceo有光照時(shí)，產(chǎn)生的Ib增大，成為光電流Ie。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度改變而改變的電信號。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)光勻稱穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，其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(dāng)自然光強(qiáng)大于肯定程度時(shí)，光敏電阻呈現(xiàn)底阻狀態(tài)<1千歐，電壓上升。當(dāng)自然光強(qiáng)小于肯定程度時(shí)，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)整，調(diào)R26阻值的大小，使光敏電阻受環(huán)境光影響在適當(dāng)?shù)牧炼认聦?dǎo)通。圖3.2.4.1-2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、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(jìn)行檢測。依據(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(jià)格便宜，并可在常溫下工作。量子型與熱型的特點(diǎn)相反，而且要求冷卻條件。本系統(tǒng)采納的是熱釋電紅外傳感器，人體存在傳感器主要采納了紅外傳感器的原理，它是目前在防盜報(bào)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。其緣由為:①被測對象自身放射紅外線，可不必另設(shè)光源；②大氣對2-2.61Lm,3-51Lm,8-141Lm三個(gè)被稱為“大氣窗口”的特定光通量的紅外線汲取甚少，可特別簡潔被檢測；③中、遠(yuǎn)紅外線不受可見光影響，可不分晝夜進(jìn)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)出特定波長左右的紅外線，被動式紅外探頭就靠探測人體放射的左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體放射的左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增加后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源采納熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生改變時(shí)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(biāo)的，所以熱釋電元件對波長為左右的紅外輻射特別敏感。2)為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(gè)相互串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個(gè)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(jìn)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)菲泥爾濾光片依據(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，限制越嚴(yán)密。人體傳感器透鏡的信號采集敏感區(qū)示意圖如圖4.2.2-1圖4.2.2-1信號采集敏感區(qū)示意圖有人進(jìn)入時(shí)，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(jìn)入最不敏感移動方向時(shí)，則人體傳感器所體現(xiàn)的信號就會不志向，有時(shí)還會產(chǎn)生誤動作，所以要特殊留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(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)輸出高電平(高3.3V)，人離開應(yīng)范圍則自動延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平(低0.3V)，其凹凸電平利于采集；(2)采納可重復(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)，假如二人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將始終保持高電平，直到人離開后才延時(shí)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態(tài)，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(qiáng)；(7)靈敏度高，牢靠性強(qiáng)。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(jì)中，為了使人體傳感器的工作更加牢靠，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(gè)6800pF的電容，另外人體存在傳感器的信號引腳2與單片機(jī)的P3.3引腳相連，P3.3引腳再接一個(gè)100的上拉電阻，增加人體存在傳感器輸出信號的牢靠性，其電路原理圖如圖3.2.4.2-3圖3.2.4.2-3HP-208傳感器電路原理圖繼電器驅(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PNP型號的59012三極管來驅(qū)動，開機(jī)時(shí)，單片機(jī)初始化后的P3.5/P3.6為高電平，三極管截止，所以開機(jī)后繼電器始終處于釋放狀態(tài)，假如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(dǎo)通，繼電器就會得電吸合，從而驅(qū)動負(fù)載，點(diǎn)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，目的是避開繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花。每個(gè)繼電器都有一對常開常閉的觸點(diǎn)，便于在其他電路中運(yùn)用，繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到汲取反向電動勢的功能，愛護(hù)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)比較簡潔。圖3.2.7繼電器驅(qū)動電路圖4限制模塊軟件設(shè)計(jì)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)控主程序和吩咐處理子程序。監(jiān)控主程序的基本任務(wù)是調(diào)用子程序，一個(gè)主程序可以調(diào)用多個(gè)子程序，對于51系列單片機(jī)，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個(gè)無限循環(huán)的過程，即是一個(gè)反復(fù)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，它們之間可以相互嵌套和調(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(jì)中，盡可能各個(gè)功能模塊寫成子程序的形式，并通過主程序調(diào)用。而吩咐處理子程序完成各種吩咐所規(guī)定的具體操作，它按各種吩咐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(gè)無限循環(huán)，系統(tǒng)全部功能都在這一循環(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:系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化看門狗激活設(shè)定定時(shí)器，允許定時(shí)中斷上電Reset人體傳感器處理任務(wù)環(huán)境光處理任務(wù)定時(shí)時(shí)鐘管理顯示刷新任務(wù)圖4-1監(jiān)控主程序流程圖4.1.1定時(shí)中斷處理定時(shí)中斷是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到或計(jì)數(shù)值已滿引起的中斷，內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)器可以對內(nèi)部時(shí)鐘或從外部引線TO和TI輸入的外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的溢出信號作為中斷懇求信號，去置位定時(shí)器溢出標(biāo)記位，向單片機(jī)的CPU申請中斷。定時(shí)中斷為周期性中斷，每隔肯定的時(shí)間會中斷一次。本系統(tǒng)中設(shè)定的定時(shí)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(diǎn)實(shí)施現(xiàn)場愛護(hù)，可干脆進(jìn)行多任務(wù)時(shí)間的劃分工作，使相應(yīng)的操作任務(wù)進(jìn)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(shí)中斷處理程序框圖如圖4-I-2所示。起先起先定時(shí)中斷到？多任務(wù)啟動時(shí)間劃分下一步Y(jié)N圖4-1-2定時(shí)中斷處理程序框圖本系統(tǒng)還采納了外部中斷，此外部中斷主要用來推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)采集模塊本限制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集對象為環(huán)境光信號及人體存在信號，在程序設(shè)計(jì)中對這兩個(gè)數(shù)據(jù)的采集放置在多任務(wù)模塊中實(shí)施定時(shí)采集。存在傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)人體存在傳感器有優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)便是本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱藏性好，價(jià)格低廉。而缺點(diǎn)是簡潔受各種熱源、光源干擾;由于紅外穿透力差，因此人體的紅外輻射簡潔被遮擋，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(shí)，探測和靈敏度明顯下降，有時(shí)還會造成短時(shí)失靈。試驗(yàn)檢測也證明白這點(diǎn)，只要人體存在卻有巧秒左右沒有活動，人體傳感器則認(rèn)為沒有人體存在。為避開這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，本系統(tǒng)軟件程序中設(shè)計(jì)為有人體存在狀態(tài)后間隔2分鐘或更長的時(shí)間來對人體存在參數(shù)信號的采集。數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)考慮到環(huán)境光足夠亮?xí)r，無論有否人體存在都不應(yīng)開燈;而環(huán)境光不夠亮?xí)r，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?xí)r為二進(jìn)制的“0”(符合光采集電路輸出信號狀態(tài))，暗時(shí)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(jìn)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)，其軟件程序?yàn)?；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，于是要在運(yùn)用時(shí)特殊留意抗干擾性能。1.防小動物干擾探測器安裝在舉薦地運(yùn)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(jī)電磁干擾不會引起誤報(bào)。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?zé)敉高^玻璃照耀，不產(chǎn)生信號。人體存在傳感器的安裝要求人體存在傳感的安裝要求：人體存在傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系，正確的安裝應(yīng)滿意下列條件：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(yuǎn)離空調(diào)，冰箱，火爐等空氣溫度改變敏感的地方。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(bào)，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(qiáng)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(yùn)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開紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。4.5系統(tǒng)鍵功能鍵功能處理程序在執(zhí)行完鍵盤采集工作后，假如有鍵按下，程序轉(zhuǎn)入鍵處理功能程序。系統(tǒng)依據(jù)鍵采集過程中得到的鍵號，散轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理子程序，通過鍵盤