1、基于單片機(jī)的樓道照明自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為樓道照明自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它利用光敏電阻和熱式電紅外傳感器，單片機(jī)等器件對(duì)樓道照明燈具進(jìn)行自動(dòng)控制。使電燈白天不亮，夜間有人走動(dòng)時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮，人走后延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)熄滅，從而達(dá)到節(jié)能的目的。2.設(shè)計(jì)方案和主要元器件的選擇2.1設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)的三個(gè)要求：第一電燈白天不亮，第二晚上有人走動(dòng)時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮，第三人走后延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)熄滅。針對(duì)，電燈白天不亮，我們采用光控，采用光敏電阻，利用它的導(dǎo)電特性予以解決；針對(duì)行人走動(dòng)電燈自動(dòng)點(diǎn)亮，我們采用熱式電紅外傳感器，利用它將熱轉(zhuǎn)化為電壓的特性予以解決；針對(duì)延時(shí)，我們采用單片機(jī)的延時(shí)程序予以解決

2、。2.2 主要元器件的選擇 （一）光敏電阻的結(jié)構(gòu)和工作原理 1 結(jié)構(gòu) 光敏電阻的結(jié)構(gòu)和電路圖形符號(hào)如圖1所示。光敏電阻又稱光導(dǎo)管，它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。如圖2所示光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)即可加直流電壓，也可加交流電壓。無光照時(shí)候，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很小。當(dāng)光敏電阻收到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻）急劇減少，電路中電流迅速增大，一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好，此時(shí)光敏電阻的靈敏度高。實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級(jí)，亮電阻在幾千歐以下。 2 工作原理用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物，硒化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷，噴

3、涂，燒結(jié)等方法在絕緣底上制作很薄的光敏電阻體及梳妝歐姆電極，然后接出引線，封存在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高。當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則階帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在階帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種有光照產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。（二）熱釋電紅外傳感器 任何發(fā)熱體都會(huì)產(chǎn)生紅外線,輻射的紅外線波長(zhǎng)跟物體溫度有關(guān)。表面溫度越高,輻射能量

4、越強(qiáng)。人體的正常體溫為3637.5，其輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長(zhǎng)為9.679.64um，中心波長(zhǎng)為9.65um。故考慮采用熱釋電人體紅外傳感器(PIP)。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成， 其極化產(chǎn)生正、負(fù)電荷,隨溫度的變化而變化。端接電源正極，端接電源負(fù)極， 端為信號(hào)輸出 。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用,因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式,該電阻阻抗高達(dá)104，故引入的溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式即源極跟隨器來完成阻抗變換。 濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通

5、過，而最大限度地阻止陽光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。 傳感器只對(duì)移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的人體、體溫近似人體的物體起作用。（1）人體經(jīng)過探頭先后被A源或被B源感應(yīng)，SaSb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，見圖（3C）。（2）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。徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感, 而對(duì)于橫切方向 (即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感. 在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)靈敏度極為重要的一環(huán)。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見的熱釋電紅外傳感器有上海尼賽拉公司的SD02、PH5324和德國(guó)海曼LHi954、LHi958。菲涅爾鏡

6、片是紅外線探頭的“眼鏡”，它就象人的眼鏡一樣，配用得當(dāng)與否直接影響到使用的功效，配用不當(dāng)產(chǎn)生誤動(dòng)作和漏動(dòng)作，致使用戶或者開發(fā)者對(duì)其失去信心。配用得當(dāng)充分發(fā)揮人體感應(yīng)的作用，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。菲涅爾透鏡的作用有兩個(gè)： 一是聚焦作用，即將探測(cè)空間的紅外線有效地集中到傳感器上。 不使用菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測(cè)半徑不足2米，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮最大作用。配上菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測(cè)半徑可達(dá)到10米。 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)生變化的熱釋紅外信號(hào)。 當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離A區(qū)或中距

7、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)慕咕啵t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。（三）處理芯片處理芯片采用STC89C52RC單片機(jī)。STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)。ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口(RXD/P3.O，TXD/P3.1)直接下載用戶程序，數(shù)秒即一可完成一片。而且具有看門狗功能。因此采用STC89C52RC芯片。（四）

8、所應(yīng)用元器件匯總STC89C52RC、熱釋電紅外傳感器、TORCH_LDR光敏電阻、11.059MHz的晶振、30pF瓷片電容、1uF電解電容、5.1電阻、300電阻、820電阻、510電阻、G5C-14-DC5繼電器、按鈕開關(guān)、+5V電源、+10V電源、+6.5V電源3. 電路設(shè)計(jì) 樓道照明自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)總電路圖如下圖3.它有4部分組成，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，光敏電阻控制電路，熱釋電紅外傳感器控制電路做成。：復(fù)位電路（采用按鍵電平復(fù)位）按鍵電平復(fù)位原理：將復(fù)位端通過按鍵與VCC相連。當(dāng)RST引腳上出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，單片機(jī)就能完成一次復(fù)位。：時(shí)鐘電路采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。MCS-51

9、單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，其輸入端為芯片引腳XTAL1（19）腳，輸出端為引腳XTAL2（18腳）。只需在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體和兩個(gè)微調(diào)電容，就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器并產(chǎn)生震蕩時(shí)鐘脈沖，這種方式稱為內(nèi)部時(shí)鐘方式。振蕩器的工作頻率選擇11.0592MHZ，微調(diào)電容取30pF。該圖為光敏電阻與單片機(jī)的連線圖。該圖為熱電式紅外線傳感器與單片機(jī)的連線。因?yàn)閜roteus中無法仿真熱電式紅外線傳感器故用滑動(dòng)變阻器代替演示。4程序流程圖開始任務(wù)調(diào)度機(jī)制第0路亮度與人體檢測(cè)應(yīng)亮？亮燈人走后十秒左右滅燈NY第1路亮度與人體檢測(cè)應(yīng)亮？亮燈人走后十秒左右滅燈NY第2路亮

10、度與人體檢測(cè)應(yīng)亮？亮燈人走后十秒左右滅燈NY第3路亮度與人體檢測(cè)應(yīng)亮？亮燈人走后十秒左右滅燈NY第4路亮度與人體檢測(cè)應(yīng)亮？亮燈人走后十秒左右滅燈NY第5路亮度與人體檢測(cè)應(yīng)亮？亮燈人走后十秒左右滅燈NY第6路亮度與人體檢測(cè)應(yīng)亮？亮燈人走后十秒左右滅燈NY第7路亮度與人體檢測(cè)應(yīng)亮？亮燈人走后十秒左右滅燈NY5程序代碼程序如下：#include#includesbit P0_0=P00;sbit P0_1=P01;sbit P0_2=P02;sbit P0_3=P03;sbit P0_4=P04;sbit P0_5=P05;sbit P0_6=P06;sbit P0_7=P07;sbit P1_0=

11、P10;sbit P1_1=P11; sbit P1_2=P12;sbit P1_3=P13;sbit P1_4=P14; sbit P1_5=P15;sbit P1_6=P16;sbit P1_7=P17;sbit P3_0=P30;sbit P3_1=P31;sbit P3_2=P32;sbit P3_3=P33;sbit P3_4=P34;sbit P3_5=P35;sbit P3_6=P36;sbit P3_7=P37;job0 () _task_ 0 unsigned long i; P3=0; os_create_task(1); os_create_task(2); os_cre

12、ate_task(3); os_create_task(4); os_create_task(5); os_create_task(6); os_create_task(7); while(1) if(P1_0=0) P3_0=0; if(P0_0=1) P3_0=0; if(P0_0=0) if(P1_0=1) P3_0=1; for(i=0;i10000;i+); job1 () _task_ 1 unsigned long i; while(1) if(P1_1=0) P3_1=0; if(P0_1=1) P3_1=0; if(P0_1=0) if(P1_1=1) P3_1=1; for

13、(i=0;i10000;i+); job2 () _task_ 2 unsigned long i; while(1) if(P1_2=0) P3_2=0; if(P0_2=1) P3_2=0; if(P0_2=0) if(P1_2=1) P3_2=1; for(i=0;i10000;i+); job3 () _task_ 3 unsigned long i; while(1) if(P1_3=0) P3_3=0; if(P0_3=1) P3_3=0; if(P0_3=0) if(P1_3=1) P3_3=1; for(i=0;i10000;i+); job4 () _task_ 4 unsi

14、gned long i; while(1) if(P1_4=0) P3_4=0; if(P0_4=1) P3_4=0; if(P0_4=0) if(P1_4=1) P3_4=1; for(i=0;i10000;i+); job5 () _task_ 5 unsigned long i; while(1) if(P1_5=0) P3_5=0; if(P0_5=1) P3_5=0; if(P0_5=0) if(P1_5=1) P3_5=1; for(i=0;i10000;i+); job6 () _task_ 6 unsigned long i; while(1) if(P1_6=0) P3_6=

15、0; if(P0_6=1) P3_6=0; if(P0_6=0) if(P1_6=1) P3_6=1; for(i=0;i10000;i+); job7 () _task_ 7 unsigned long i; while(1) if(P1_7=0) P3_7=0; if(P0_7=1) P3_7=0; if(P0_7=0) if(P1_7=1) P3_7=1; for(i=0;i10000;i+); 6. 參考文獻(xiàn)1 童詩白，華成英. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版) 高等教育出版社 2006.12 張道德. 單片機(jī)接口技術(shù)（C51版） 中國(guó)水利水電出版社 2007.13 張巖、胡秀芳、張濟(jì)國(guó).

16、傳感器應(yīng)用技術(shù)M 福建科學(xué)技術(shù)出版社 2006.14 陳有卿. 使用燈光控制電路M 中國(guó)電力出版社 2005.27. 設(shè)計(jì)心得與小結(jié)通過這次對(duì)樓道照明自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)數(shù)字電路和模擬電路的了解，同時(shí)對(duì)自動(dòng)控制電路及所用元器件的選擇和參數(shù)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，又增強(qiáng)了對(duì)電路分析及解決問題的能力，為以后的工作時(shí)間積累了許多經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于這次課程設(shè)計(jì)，一開始我不知所措，無從下手，一片茫然，但是經(jīng)過和同學(xué)一次次的幫助和討論，我的思路開始清晰了，有頭緒了。為了把課程設(shè)計(jì)做的好，我大量收集資料，與小組同學(xué)討論。另外，在這次課程設(shè)計(jì)中用的知識(shí)非常的廣泛，這對(duì)我們?nèi)晁鶎W(xué)的知識(shí)進(jìn)行很好的回顧，全面概括專業(yè)知

17、識(shí)，尤其是在傳感器及應(yīng)用技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)方面。在設(shè)計(jì)過程中對(duì)知識(shí)有了更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，鍛煉了自己如何去思考問題，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，對(duì)以前有的知識(shí)有了進(jìn)一步的了解，對(duì)沒有見過的知識(shí)也有了認(rèn)識(shí)，使自己不斷吸收新的知識(shí)，把理論運(yùn)用到時(shí)間中去。也使我懂得，做事情要認(rèn)真、有耐心去對(duì)待，為自己即將踏上社會(huì)做好準(zhǔn)備，迎接新的挑戰(zhàn)！還來不及享受美麗的錦瑟華年，就已經(jīng)到了白發(fā)遲暮，一生匆匆而過。生命，就是這樣匆匆，還來不及細(xì)細(xì)品味，就只剩下了回憶。生命匆匆，累了就選擇放下，別讓自己煎熬痛苦，別讓自己不堪重負(fù)。放下該放下的，心才會(huì)釋放重負(fù)，人生才能安然自如。人生就是一個(gè)口袋，里面裝的東西越多，前行的腳步就越沉重

18、。總覺得該得到的還沒有得到，該擁有的卻已經(jīng)失去，苦苦追尋的依然渺茫無蹤。心累，有時(shí)候是為了生存，有時(shí)候是為了攀比。只有放下羈絆前行腳步的重?fù)?dān)，放下陰霾繚繞的負(fù)面情緒，才能感受到“柳暗花明又一村”的豁然開朗，領(lǐng)悟到“一蓑煙雨任平生”的超然物外。人生太匆匆，累了，就放一放吧，何苦要執(zhí)拗于一時(shí)的成敗得失！很多時(shí)候，我們用汗水滋養(yǎng)夢(mèng)想，可是，夢(mèng)想是豐滿的，現(xiàn)實(shí)是骨感的。每個(gè)人都渴望成功的鮮花圍繞自己，可是，誰都不是常勝將軍，都會(huì)猝不及防地遭遇人生的滑鐵盧。唉聲嘆氣只會(huì)讓自己裹足不前，一蹶不振只能讓自己沉淪墮落。如果真的不能承受其重，就放一放，重新審視前方的道路，選擇更適合自己的方向。有些東西，本就如同

19、天上的浮云，即使竭盡全力，也未必能攬之入懷。或者即使得到，也未必能提高幸福指數(shù)。所以與其為得不到的東西惶惶終日，不如選擇放下，為心減負(fù)，輕松前行。一人難如百人愿 ,不是所有的人，都會(huì)欣賞和喜歡自己。所以，我們不必曲意逢迎他人的目光，不用祈求得到所有人的溫柔以待。真正在意你的人，不會(huì)對(duì)你無情無義，不在意你的人，你不過是輕若鴻毛的可有可無。做最好的自己，靜靜地守著一江春水的日子，讓心云淡風(fēng)輕，怡然自若。人生本過客，何必千千結(jié)。不是所有的相識(shí)都能地久天長(zhǎng)，不是所有的情誼都能地老天荒。有些人終究是走著走著就散了，成為我們生命中的過客。愛過，恨過，都會(huì)裝點(diǎn)我們?cè)旧n白的人生，感謝曾經(jīng)在我們生命中出現(xiàn)過的

20、人。如果無緣繼續(xù)紅塵相伴，就選擇放下吧，給自己和對(duì)方都留一段美好的回憶和前行的空間。魚總是自由自在地在水中快樂游弋，是因?yàn)轸~只有七秒鐘的記憶，只在一瞬間，魚便忘記了所有的不愉快。所以，忘記所有的不愉快，才能為美好的情緒留出空間，才能讓心情燦然綻放。林清玄說：一塵不染不是不再有塵埃，而是塵埃讓它飛揚(yáng)，我自做我的陽光。是呀，世事喧囂紛擾，放下紛擾，做一個(gè)陽光快樂的人，做自己快樂的主人！還來不及享受美麗的錦瑟華年，就已經(jīng)到了白發(fā)遲暮，一生匆匆而過。生命，就是這樣匆匆，還來不及細(xì)細(xì)品味，就只剩下了回憶。生命匆匆，累了就選擇放下，別讓自己煎熬痛苦，別讓自己不堪重負(fù)。放下該放下的，心才會(huì)釋放重負(fù)，人生才能安然自如。人生就是一個(gè)口袋，里面裝的東西越多，前行的腳步就越沉重。總覺得該得到的還沒有得到，該擁有的卻已經(jīng)失去，苦苦追尋的依然渺茫無蹤。心累，有時(shí)候是為了生存，有時(shí)候是為了攀比。只有放下羈絆前行腳步的重?fù)?dān)，放下陰霾繚繞的負(fù)面情緒，才能感受到“柳暗花明又一村”的豁然開朗，領(lǐng)悟到“一蓑煙