基于單片機(jī)的智能臺燈

1、摘要1第一章緒論21.1 引言21.2 項目內(nèi)容31.2.1 項目內(nèi)容和要求31.2.2 項目分析3第二章系統(tǒng)組成及電路設(shè)計44.1 系統(tǒng)組成部分44.2 電路設(shè)計部分54 傳感器組成的信號檢測及處理部分54 放大電路64 復(fù)位電路7第三章傳感器部分93.1 熱釋電紅外傳感器的原理特性93.2 熱釋電紅外傳感器的工作原理93.3 光敏電阻103.3.1 光敏電阻的工作原理103.3.2 光敏電阻主要參數(shù)與特性10第四章軟件程序設(shè)計12總體程序框圖12主程序流程圖12程序設(shè)計13總結(jié)14參考文獻(xiàn)15附件16摘要當(dāng)前智能家居的發(fā)展遇到了很多問題。其中，將工業(yè)中的控制系統(tǒng)和理念生搬硬套到生活之中便是

2、產(chǎn)生這些問題的最主要原因之一。這樣做不僅增加了智能化生活的成本和難度，也嚴(yán)重影響了生活的舒適性和便利性，而且復(fù)雜系統(tǒng)的安全性也不可靠，這對家居生活的破壞無疑是災(zāi)難性的。為此我們不妨借鑒人類的發(fā)展歷程，從智慧開始，靠合作壯大自己。用智能去改善生活。所以我們認(rèn)為家居生活的發(fā)展方向是：應(yīng)用簡單可靠的系統(tǒng)，通過高智能的精準(zhǔn)控制和協(xié)同，讓生活變得更簡單更舒適更節(jié)約。從專業(yè)的角度講，我們是電子產(chǎn)品的造物主，賦予它們靈魂不僅是我們的夢想也是我們的使命?；谶@一理念我們推出了人工智能臺燈。它不僅能照亮你的居室，還能照亮通往未來家庭的路。它不僅是一個消費品，更是家庭云系統(tǒng)中的一員。當(dāng)然它更是一種健康綠色的理念1

3、。光是智能開關(guān)這一項功能每年就可節(jié)約數(shù)十億千瓦時的電力，再加上智能調(diào)光模式所節(jié)約的電力和太陽能模塊所轉(zhuǎn)換的電力，節(jié)約的能源將是非?？捎^的。再有，閱讀模式的光強(qiáng)調(diào)控以及LED照明的無頻閃特性對人眼極為有利，還能減小患近視眼等疾病的風(fēng)險。通過燈光調(diào)節(jié)生活節(jié)律也是重要的優(yōu)勢，通過統(tǒng)計得來的數(shù)據(jù)將制定出最符合人體節(jié)律的光線計劃，可緩解不規(guī)則的生活規(guī)律對健康的影響?；趩纹瑱C(jī)控制的智能節(jié)能臺燈，社會在不斷進(jìn)步，人類在不斷追求，市場在不斷變化，高科技應(yīng)用含量決定著產(chǎn)品發(fā)展的新趨勢和前景，智能化技術(shù)在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用意義深遠(yuǎn)。隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，家用電器也越來越偏向智能化，已經(jīng)應(yīng)用于實際中的有智能洗衣

4、機(jī)，智能電飯鍋，智能電磁爐等，而所用的智能化家用電器都用一個共同的特點，都是利用單片機(jī)作為中央控制單元。結(jié)合了單片機(jī)的智能家用電器和普通家用電器相比，功能上更強(qiáng)，使用更方便，安全可靠性也更高，最重要的是更節(jié)省電能，提高了家用電器的品質(zhì)。設(shè)計制作了一種智能臺燈，主要是以BISS0001和單片機(jī)組成的紅外傳感控制電路。其特點是在有人時且外界光強(qiáng)較弱時能自動開燈，無人時關(guān)燈，節(jié)約能源。關(guān)鍵詞：智能BISS0001節(jié)能第一章緒論1.1引言臺燈已是千家萬戶的必需生活用品，經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費。當(dāng)夜晚來臨時，人們又摸黑去開燈，非常不方便。在這里設(shè)計了以人體紅外輻射（波長為9.5um）傳感控

5、制電路。當(dāng)人體在臺燈的范圍內(nèi)且環(huán)境光強(qiáng)較弱時，自動感應(yīng)開燈；當(dāng)人體太靠近桌面時，臺燈自動感應(yīng)，警告糾正坐姿，若在一定時間內(nèi)未離開桌面則自動熄滅。當(dāng)人離開時則自動關(guān)燈，達(dá)到節(jié)約能源的目的。隨著智能控制理論和人工智能研究的深入，各種更加逼真地模擬人類智能的家用電器會更多地出現(xiàn)，而單片機(jī)和智能理論的結(jié)合，將來不但更多地改進(jìn)現(xiàn)行家用電器，而且將會產(chǎn)生全新的家用電器。家用電器因為單片機(jī)的加入而走向智能化，并且隨著人們生活水平的提高日益走向平民化，我們的生活也隨著家用用電器的發(fā)展越來越方便、舒適。隨著家用電器的發(fā)展，作為家用電器當(dāng)中的小臺燈也要順應(yīng)科技的發(fā)展步伐走向智能化。雖然按鍵式的臺燈還是臺燈市場的主

6、體。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和人們的需求變化，傳統(tǒng)的臺燈已經(jīng)感受到產(chǎn)品更新?lián)Q代的威脅。與其他的智能化家用電器一樣，智能化臺燈有許多普通按鍵臺燈所無法比及的優(yōu)勢，智能化臺燈一方面可以更節(jié)省電能，有利于環(huán)保，另一方面可以糾正使用者的坐姿，預(yù)防脊椎變形和眼睛近視3。同時，智能臺燈在黑暗的時候自動開關(guān)燈的功能也讓使用者使用起來更方便，省去黑暗摸燈的麻煩。臺燈是一般家庭的生活必需品，但由于經(jīng)常忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費。全球這么多臺燈，估算一下，消耗能源可觀。另一個是作為一個必需品，當(dāng)然要使生活變得更方便，省去了黑暗中開燈的麻煩，并且可以糾正坐姿。本系統(tǒng)在實驗室進(jìn)行了實物實驗。熱釋電紅外探測器1的

7、距離是4m左右（距離可調(diào)），主要是因為股來說是門離書桌的距離；以便黑暗中時人一到門口則啟動，省去了開燈的麻煩，用戶可以根據(jù)自己的實際情況進(jìn)行距離調(diào)節(jié)。熱釋電紅外探測器1的距離是10cm左右（距離可調(diào)），主要考慮是當(dāng)學(xué)習(xí)時，有時坐姿不正，引起身體離桌面太近，容易引起近視，此時臺燈發(fā)出警告，提醒注意，若在設(shè)定的時間內(nèi)未離開，則強(qiáng)制熄滅。有時人學(xué)習(xí)累了，趴在桌子上睡覺，而忘了關(guān)燈，這時系統(tǒng)就會檢測到，從而啟動延時程序，一段時間過后，臺燈就會自動熄滅。1.2項目內(nèi)容項目內(nèi)容和要求項目名稱：智能臺燈項目要求：設(shè)計并制作一種智能臺燈，主要是以BISS0001和單片機(jī)組成的紅外傳感控制電路。具特點是在有人時

8、且外界光強(qiáng)較弱時能自動開燈，無人時關(guān)燈，節(jié)約能源；且能糾正坐姿，防止近視。具體要求如下：.以專門感應(yīng)人體紅外信號的熱釋電紅外傳感器為基礎(chǔ)，以BISS0001信號處理電路，利用單片機(jī)進(jìn)行處理，以達(dá)到便于控制的目的；.當(dāng)房間亮度不夠時，且有人在附近時，臺燈便會自動點亮，省去了黑暗中摸開關(guān)麻煩；.當(dāng)學(xué)習(xí)時由于靠桌面太近，造成坐姿不正，系統(tǒng)就會提示，以糾正坐姿，防止近視；.學(xué)習(xí)太累了時，趴在桌子上睡會兒時，臺燈就會自動熄滅；.當(dāng)無人在時，系統(tǒng)也會使臺燈自動熄滅，以達(dá)到節(jié)省能源的目的項目分析臺燈已是千家萬戶的必需生活用品，經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費。當(dāng)夜晚來臨時，人們又摸黑去開燈，非常不方便。

9、在這里設(shè)計了以人體紅外輻射（波長為9.5um）傳感控制電路。當(dāng)人體在臺燈的范圍內(nèi)且環(huán)境光強(qiáng)較弱時，自動感應(yīng)開燈；當(dāng)人體太靠近桌面時，臺燈自動感應(yīng)，警告糾正坐姿，若在一定時間內(nèi)未離開桌面則自動熄滅。當(dāng)人離開時則自動關(guān)燈，達(dá)到節(jié)約能源的目的。單片機(jī)在本次智能節(jié)能臺燈設(shè)計中的主要控制單元，主要控制電路燈光，控制電路是在單片機(jī)的控制下工作40本系統(tǒng)制作的主要設(shè)計源泉來源于生活，因此創(chuàng)新之處也在于處理生活中一些比較常見的問題。以專門感應(yīng)人體紅外信號的熱釋電紅外傳感器為基礎(chǔ)，以BISS0001信號處理電路，利用單片機(jī)進(jìn)行處理，以達(dá)到便于控制的目的。當(dāng)房間亮度不夠時，且有人在附近時，臺燈便會自動點亮，省去了

10、黑暗中摸開關(guān)的麻煩；當(dāng)學(xué)習(xí)時由于靠桌面太近，造成坐姿不正，系統(tǒng)就會提示，以糾正坐姿，防止近視；當(dāng)學(xué)習(xí)太累了時，趴在桌子上睡會兒時，臺燈就會自動熄滅；當(dāng)無人在時，系統(tǒng)也會使臺燈自動熄滅，以達(dá)到節(jié)省能源的目的。除了硬件部分采用防干擾技術(shù)外，在軟件中也采用了防干擾技術(shù)，當(dāng)中斷0產(chǎn)生時，并不立即執(zhí)行，而是對其進(jìn)行延時，防止由于不小心而進(jìn)入到探測器2的范圍內(nèi)，以免產(chǎn)生誤判。第二章系統(tǒng)組成及電路設(shè)計系統(tǒng)組成部分本系統(tǒng)制作的主要設(shè)計源泉來源于生活，因此創(chuàng)新之處也在于處理生活中一些比較常見的問題。以專門感應(yīng)人體紅外信號的熱釋電紅外傳感器為基礎(chǔ)，以BISS0001信號處理電路，利用單片機(jī)進(jìn)行處理，以達(dá)到便于控制

11、的目的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)組成如圖一所示，主要由三部分組成：1）傳感器及信號處理部分：檢測人體輻射紅外信號及光強(qiáng)信號經(jīng)過處理后變成可處理的數(shù)字信號2）以80C51組成的中央處理單元：處理信號并發(fā)出控制命令3）提醒電路及燈光控制電路：給出提醒信號并根據(jù)80C51給出的命令控制燈光整個系統(tǒng)是以80C51控制下工作的。其工作過程為：當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時，光敏電阻阻值比較小，信號處理電路檢測到低電平信號，禁止熱釋電紅外傳感器工作，省去了80C51處理過程。當(dāng)環(huán)境光比較弱時，光敏電阻阻值變大，信號處理電路接收到高電平，從而啟動熱釋電紅外傳感器工作。熱釋電紅外傳感器1探測比較

12、遠(yuǎn)的距離，當(dāng)人體進(jìn)入到傳感器1的控測范圍內(nèi)且光強(qiáng)較弱時，信號檢測電路處理信號，并向單片機(jī)發(fā)送一個中斷，80C51啟動燈光控制電路，使燈慢慢變亮。當(dāng)環(huán)境光比校弱時，且人體過于靠近桌面，熱釋電紅外傳感器2檢測到信號，同時了在熱釋電紅外傳感器1的控測范圍內(nèi)，信號處理電路同時向80C51發(fā)送信號，80C51處理信號根據(jù)優(yōu)先級順序，屏蔽掉熱釋電紅外傳感器1的信號，啟動延時電路，發(fā)出警報使人離開，若在設(shè)定的時間內(nèi)未離開桌面，則啟動燈光控制電路，使燈慢慢熄滅。當(dāng)人體離開熱釋電紅外傳感器2的控測范圍且在熱釋電紅外傳感器1的控測范圍內(nèi)時，燈光又慢慢變亮60電路設(shè)計部分傳感器組成的信號檢測及處理部分在電路設(shè)計部分

13、中，單片機(jī)在本次智能節(jié)能臺燈設(shè)計中的主要控制單元，主要控制電路燈光，控制電路是在單片機(jī)的控制下工作。傳感器在設(shè)計者起著重要的作用，傳感器組成的信號檢測及處理部分電路原理如圖2-2所示。VCC圖2-2傳感器組成的信號檢測及處理部分圖二是由紅熱釋電紅外傳感器、光敏電阻、BISS0001組成的信號檢測及處理電路。紅熱釋電紅外傳感器只對波長為10仙m（人體輻射紅外線波長）左右的紅外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會引發(fā)探頭動作。探頭內(nèi)包含兩個互相串聯(lián)或并聯(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。一旦

14、人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，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，于是輸出檢測信號。BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?0當(dāng)外界光強(qiáng)較強(qiáng)時，光敏電阻阻值很小，BISS0001檢測到低電平，從而封鎖14腳，禁止傳感器infarel的信號。當(dāng)外界光強(qiáng)較弱時，光敏電阻阻值很大，BISS0001檢測到低產(chǎn)生微弱的信號輸出，經(jīng)R5、R1005、電平，開啟14腳；infare1檢測到人體信號時,R4、C1、C6、C7組成的信號放大濾波電路R1000、R1001、C10

15、00和C1001組成的延時電路。信號經(jīng)處理后從2腳輸出單片機(jī)燈光控制電路如圖2-3所示。P1.0vccPl.lpo.oPk2PO.tPUM.2Pl4班3Pl5PO,4Pl.fiP0.5?'FMRST?DP0.7菖VPPTXDP11ALEPNGSxTP32PSENIXTF至占P2.7TOPJJP2«T1F5.5P25WRP36P2.4RDP17P23XTAL2P22XTALIP2.1儂P2.OATfiMSJJOH二豆及石74LS138IS16工T7-XX工1丫工yY3AI一GcBAari1VJUILE72XTERDI0DItDERfbDUDI4DI5louitD16IcutlD

16、I7AGSDVrefAGXDDACO8J2圖2-3單片機(jī)燈光控制電路圖三是由單片機(jī)組成的報警及燈光控制電路。當(dāng)外部無任何中斷時，80C51控制74LS138的使能控制端，使后面電路不工作。當(dāng)有中斷一產(chǎn)生時，80C51啟動74LS138,向P0腳低4位發(fā)送信號，控制燈慢慢亮。當(dāng)中斷1和中斷0同時產(chǎn)生時，80C51屏蔽掉中斷1,啟動74LS138向P0腳低四位發(fā)送數(shù)據(jù)，使燈光慢慢變暗。這里采用74LS138控制DC832可以節(jié)省80C51的管腳，有利于擴(kuò)展，以便于控制多盞燈。由于采有DC0832可以有效地使燈實現(xiàn)階梯形的變化80放大電路使用放大器的濾波電路又稱為有源濾波電路。其實有源無源就是看它用

17、到的元器件的性質(zhì)。用到有源器件（如：三極管，集成放大器等）就構(gòu)成有源濾波器，若只用到無源器件（電阻，電容，電感等）就是無源濾波器90信號放大濾波電路圖如圖2-4所示C2L2C4HI-10uFR4f.OluF2MVCTtFIBVSST>DRR2二OUTRC2ZIN-RC1LIN+RP11IN-VOIOUTAB1SS0001R61M吁0.0luFR7加圖2-4信號放大濾波電路有源濾波自身就是諧波源。具依靠電力電子裝置，在檢測到系統(tǒng)諧波的同時產(chǎn)生一組和系統(tǒng)幅值相等，相位相反的諧波向量，這樣可以抵消掉系統(tǒng)諧波，使其成為正弦波形。有源濾波除了濾除諧波外，同時還可以動態(tài)補(bǔ)償無功功率。其優(yōu)點是反映動作

18、迅速，濾除諧波可達(dá)到95%以上，補(bǔ)償無功細(xì)致。缺點為價格高，容量小。由于目前國際上大容量硅閥技術(shù)還不成熟，所以當(dāng)前常見的有源濾波容量不超過600kvar。其運行可靠性也不及無源。一股無源濾波指通過電感和電容的匹配對某次諧波并聯(lián)低阻（調(diào)諧濾波）狀態(tài)，給某次諧波電流構(gòu)成一個低阻態(tài)通路。這樣諧波電流就不會流入系統(tǒng)。無源濾波的優(yōu)點為成本低，運行穩(wěn)定，技術(shù)相對成熟，容量大。缺點為諧波濾除率一般只有80%,對基波的無功補(bǔ)償也是一定的。目前在容量大且要求補(bǔ)償細(xì)致的地方一般使用有源加無源混合型，即無源進(jìn)行大容量的濾波補(bǔ)償，有源進(jìn)行微調(diào)。復(fù)位電路為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位

19、電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。復(fù)位電路原理圖如下圖2-5所示。圖2-5復(fù)位電路復(fù)位電路不恰點當(dāng)?shù)脧?fù)位可以導(dǎo)致許多問題，因為不同的復(fù)位利用單片機(jī)的啟動和斷電的不同條件，因此必須根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇一種最恰當(dāng)?shù)膹?fù)位方第三章傳感器部分傳感器是將被檢測對象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變換器。它主要被用于檢測系統(tǒng)本身與作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)

20、的動作提供信息。根據(jù)本設(shè)計的要求需要對位置檢測裝置、滑覺傳感器、視覺傳感器進(jìn)行選用。位置檢測裝置檢測機(jī)械手動作是否到位，滑覺傳感器是判別物料是否被穩(wěn)定吸住，視覺傳感器是為了完成機(jī)械手對物料的識別。熱釋電紅外傳感器的原理特性熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，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包酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化

21、并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，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)104MQ,故引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式即源極跟隨器來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計時應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。熱釋電紅外傳感器的工作原理在該探測技術(shù)中，所謂“被動”是指探測器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接

22、收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外報警器的特點是能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報警器產(chǎn)生報警信號，從而完成報警功能。圖4所示是該報警器的工作電路原理圖100當(dāng)人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號先通過一個由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16Hz,下限截止頻率為0.16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有1mV左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動

23、速度決定，通常為0.110Hz左右），所以應(yīng)對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進(jìn)行放大。本設(shè)計運用集成運算放大器LM324來進(jìn)行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。光敏電阻光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鈿等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻的工作原理光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電

24、極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和硫化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝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，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子一空穴對了半導(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)生的電子一空穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬

25、電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強(qiáng)的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少110光敏電阻主要參數(shù)與特性根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、硫化鉛、硒化鉛。睇化鈿等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ?、硫化鎘、硒化鎘、硫化鎘、神化錢

26、、硅、錯、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機(jī)械上的自動保護(hù)裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機(jī)自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。光敏電阻的主要參數(shù)是：(1)光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX'表示。(2)暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時候,流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX'表示。(3)靈敏度

27、。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值(暗電阻)與受光照射時的電阻值(亮電阻)的相對變化值。(4)光譜響應(yīng)。光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。(5)光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。(6)伏安特性曲線。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增

28、大。(7)溫度系數(shù)。光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。(8)額定功率。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時，其消耗的功率就降低。第四章軟件程序設(shè)計總體程序框圖總個系統(tǒng)程序框圖如下圖4-1所示圖4-1總系統(tǒng)程序框圖主程序流程圖程序框圖如圖4-2所示，程序開始后，對程序進(jìn)行初始化12。向P0腳寫入低電平，開啟所有中斷，啟動計數(shù)器。當(dāng)中斷1來時，進(jìn)入中斷1,設(shè)置R0為0,調(diào)用延時程序TIME0（延時10m§,判斷R0是否等于7,若不是，則力口1,繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)入循環(huán)，直至R=7,即實現(xiàn)的是燈慢慢變亮的

29、一個過程。當(dāng)中斷0和中斷1同時產(chǎn)生時，根據(jù)優(yōu)先級，屏蔽掉中斷1,開啟中斷00調(diào)用延時程序TIME0（延時1分鐘），查詢中斷0控制位；防止人體不小心到達(dá)熱釋電探測器的探測范圍內(nèi)，采用延時程序來排除干擾，防止誤判。若為0,則返回主程序；若為1,則向P0高四位發(fā)送數(shù)據(jù)，使燈保持原來最亮狀態(tài)，調(diào)用延時程序TIME1,判斷R0是否等于0,若是則中斷返回，若不是，則R0減1,繼續(xù)循環(huán)，直至R0等到于0,此程序的目的是實現(xiàn)燈慢慢變暗。總系統(tǒng)程序流程圖如圖4-2所示圖4-2程序框圖程序設(shè)計本系統(tǒng)的主要技術(shù)難點在于對人體紅外信號的采集及處理。由于采用的是熱釋電紅外傳感器，當(dāng)人體進(jìn)入其感應(yīng)范圍時，傳感器就會產(chǎn)生幾

30、mV信號，然后通過以BISS0001為中心的信號處理電路，對信號進(jìn)行二次放大，并濾波，以防止外界的信號產(chǎn)生干擾。信號經(jīng)過BISS0001后從而轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出，便于用單片機(jī)進(jìn)處理13。具體程序參見于附件1?？偨Y(jié)本系統(tǒng)的主要設(shè)計思想來源于生活。臺燈是一般家庭的生活必需品，但由于經(jīng)常忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費。全球這么多臺燈，估算一下，消耗能源可觀。另一個是作為一個必需品，當(dāng)然要使生活變得更方便，省去了黑暗中開燈的麻煩，并且可以糾正坐姿。本系統(tǒng)在實驗室進(jìn)行了實物實驗。熱釋電紅外探測器1的距離是4m左右（距離可調(diào)），主要是因為股來說是門離書桌的距離；以便黑暗中時人一到門口則啟動，省去了開燈的麻煩

31、，用戶可以根據(jù)自己的實際情況進(jìn)行距離調(diào)節(jié)。熱釋電紅外探測器1的距離是10cm左右（距離可調(diào)），主要考慮是當(dāng)學(xué)習(xí)時，有時坐姿不正，引起身體離桌面太近，容易引起近視，此時臺燈發(fā)出警告，提醒注意，若在設(shè)定的時間內(nèi)未離開，則強(qiáng)制熄滅。有時人學(xué)習(xí)累了，趴在桌子上睡覺，而忘了關(guān)燈，這時系統(tǒng)就會檢測到，從而啟動延時程序，一段時間過后，臺燈就會自動熄滅140本系統(tǒng)的主要技術(shù)難點在于對人體紅外信號的采集及處理。由于采用的是熱釋電紅外傳感器，當(dāng)人體進(jìn)入其感應(yīng)范圍時，傳感器就會產(chǎn)生幾mV信號，然后通過以BISS0001為中心的信號處理電路，對信號進(jìn)行二次放大，并濾波，以防止外界的信號產(chǎn)生干擾同。信號經(jīng)過BISS00

32、01后從而轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出，便于用單片機(jī)進(jìn)處理。本系統(tǒng)制作的主要設(shè)計源泉來源于生活，因此創(chuàng)新之處也在于處理生活中一些比較常見的問題。以專門感應(yīng)人體紅外信號的熱釋電紅外傳感器為基礎(chǔ)，以BISS0001信號處理電路，利用單片機(jī)進(jìn)行處理，以達(dá)到便于控制的目的。當(dāng)房間亮度不夠時，且有人在附近時，臺燈便會自動點亮，省去了黑暗中摸開關(guān)的麻煩；當(dāng)學(xué)習(xí)時由于靠桌面太近，造成坐姿不正，系統(tǒng)就會提示，以糾正坐姿，防止近視；當(dāng)學(xué)習(xí)太累了時，趴在桌子上睡會兒時，臺燈就會自動熄滅；當(dāng)無人在時，系統(tǒng)也會使臺燈自動熄滅，以達(dá)到節(jié)省能源的目的。除了硬件部分采用防干擾技術(shù)外，在軟件中也采用了防干擾技術(shù)，當(dāng)中斷0產(chǎn)生時，并不立

33、即執(zhí)行，而是對其進(jìn)行延時，防止由于不小心而進(jìn)入到探測器2的范圍內(nèi)，以免產(chǎn)生誤判。雖然本系統(tǒng)以達(dá)到了使生活方便的目的，但是電路還是不夠簡單。因為當(dāng)有多個熱釋電紅外傳感器時，就需要相應(yīng)的信號檢測電路。改進(jìn)之處在于用一個信號處理電路同時控制多個傳感器。還有一個不足之處在臺燈開啟時，產(chǎn)生的光強(qiáng)容易干擾光敏電阻對環(huán)境光強(qiáng)的判別，引起誤判，現(xiàn)在的處理方法是傳感器部分與控制部分單獨分開放置。參考文獻(xiàn)1趙國強(qiáng)，智能臺燈，科學(xué)啟蒙，2007,第Z1期2趙繼文，傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計，北京，北京科學(xué)出版社，2002.3,63黃繼昌，電子元器件應(yīng)用手冊，北京，北京人民郵電出版社，2004年，54趙輝，Protel99電子線路CAR北京，北京郵電大學(xué)出版社，20075畢淑娥，電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)，哈爾濱，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.66李全利，單片機(jī)原理及應(yīng)用，北京，清華大學(xué)出版社，2006.27黃長藝，機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009