畢業(yè)設(shè)計-燈光控制系統(tǒng)設(shè)計

燈光控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：本設(shè)計主要從節(jié)能的角度出發(fā)，以AT89C52單片機為核心，多路傳感器探測監(jiān)控，實現(xiàn)了對教室燈光的智能化控制。結(jié)果證明基于單片機的燈光自動控制系統(tǒng)的設(shè)計是正確的，并具有較廣泛的用途，而且使用方便，更節(jié)省能源。關(guān)鍵詞：燈光控制；光控；熱釋電紅外傳感；DS1302；AT89C52；單片機LightAutomaticControlSystemBasedonSCMAbstract：Thisdesign,mainlyfromtheAngleofenergysaving,AT89C52SCMasthecore,multi-channelsensormonitoring,realizetheintellectualizedcontrolofthelight.Resultsshowthatthelightcontrolsystembasedonsinglechipdesigniscorrect,andwidelyused,easytouse,moreenergyefficient.Keywords：lightcontrol；optical；Pyroelectricinfraredsensor；ds1302；AT89C52；PAGEPAGE25目錄199461緒論 1291811.1課題研究的背景和意義 1209301.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 2187261.3研究內(nèi)容和目的 4283692硬件設(shè)計 5108752.1設(shè)計思路 5166142.2硬件電路 6294682.2.1單片機及基本外圍電路 6181832.2.2硬件時鐘電路 8273402.2.3鍵盤電路 10172442.2.4光控模塊 10181122.2.5熱釋電紅外傳感模塊 11192712.2.6時鐘顯示模塊 13122362.2.7被控LED電路 1444453軟件設(shè)計 15202183.1軟件設(shè)計主要流程 15383.2對時鐘芯片DS1302進行讀寫 16153103.3掃描四個按鍵 19132513.4時鐘顯示電路 19168414系統(tǒng)調(diào)試 2145974.1硬件調(diào)試 21242984.2軟件調(diào)試 21242984.3功能測試 22315045結(jié)論 2311063參考文獻 249191致謝 251緒論1.1課題研究的背景和意義隨著計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在智能建筑的方面的應(yīng)用也越來越廣泛。目前,效率低、能耗高是國內(nèi)大多數(shù)智能建筑的不合理的地方[10]。就智能建筑中燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用仍然存在一些問題,比如燈是從早到晚開著的,不管這些房間或樓道是否有人,即使光線已經(jīng)足夠亮?；蛘?當(dāng)照度很高時,燈不能及時關(guān)閉;反之,當(dāng)自然光照度難以滿足人的需求時,又不能及時打開燈光。這種照明方式,造成大量能源的浪費,還不能滿足人對照明的基本需求?，F(xiàn)代照明系統(tǒng)主要解決能源的盡可能節(jié)省和方便使用辦法[9]。以及滿足人類工程學(xué)的個性方面的要求。特別是近年來大廈內(nèi)利用計算機工作的人員比例上升,不同視覺要求的工作的數(shù)量和復(fù)雜程度大大增加[1]。所以,要做到合理、經(jīng)濟、節(jié)能,首先應(yīng)采用先進成熟的技術(shù)和產(chǎn)品,如電光源、燈具、照明控制設(shè)備等,另外,還要選擇合適的照明方式和照明控制系統(tǒng)。因此,適應(yīng)不同個人和工作需要,結(jié)合自動調(diào)節(jié)與手動調(diào)節(jié)的的智能化照明系統(tǒng)已經(jīng)成為必不可少了[1]。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，在光線足夠強時也開燈，課上完離開教室后燈還亮著的現(xiàn)象普遍存在;而且，節(jié)能規(guī)劃極為欠缺，教室的燈光控制由管理人員手工代替，教室極多，管理人員忙不過來，這樣就造成不必要的電能浪費和經(jīng)濟損失[2]。再者，每所院校不斷的擴招，教室不斷的擴建，若再沒有改進教室的用電管理設(shè)備，那么用電負(fù)荷可想而知，浪費的電能就更驚人了[3]。因此，對照明電路的有效控制也就成了節(jié)約電能的首要方法。于是，開發(fā)一種簡單、實用而又節(jié)能的燈光自動控制系統(tǒng)便具有了十分重要的意義[4]。（本設(shè)計主要針對教室燈光的自動控制）。熱釋電紅外傳感器：被動式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性：在自然界，任何高于絕對溫度（-273度）時物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的[5]。圖1-1熱釋電紅外傳感器在被動紅外探測器中有兩個關(guān)鍵性的元件，一個是熱釋電紅外傳感器(PIR)，它能將波長為8一12um之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⒛軐ψ匀唤缰械陌坠庑盘柧哂幸种谱饔?，因此在被動紅外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動時，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進入警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應(yīng)移動物體與背景物體的溫度的差異[5]。另外一個器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個:一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入警戒區(qū)的移動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，這樣PIR就能產(chǎn)生變化的電信號[7]。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10微米左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10微米左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10微米左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上[8]。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號[11]。(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10微米左右的紅外輻射必須非常敏感。(2)為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。(3)被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(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。(4)人一旦侵入探測區(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，經(jīng)信號處理而報警[12]。(5)菲泥爾濾光片根據(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，控制越嚴(yán)密。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)當(dāng)今的燈光藝術(shù)已經(jīng)成為了一門走在時代前沿的時尚藝術(shù)。燈具的種類也由以前構(gòu)造簡單、功能有限的白熾燈、熒光燈、聚光燈等發(fā)展為今天的鏡片反射式電腦燈、搖頭式電腦燈、變色燈、電腦追光燈激光燈等構(gòu)造復(fù)雜、精密，功能豐富多樣的現(xiàn)代燈具。像我們經(jīng)常在電視節(jié)目上看到的舞臺燈光、城市景觀燈、舞廳的各種閃光燈、街道上的霓虹燈等，其藝術(shù)性和表現(xiàn)力都產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。在基本光滿足必要的照度和色調(diào)的基礎(chǔ)上，根據(jù)場景氣氛的需要可以自由地組合出千姿百態(tài)、絢麗多彩、變幻無窮的燈光景觀。實現(xiàn)了藝術(shù)上的創(chuàng)新與突破，不斷創(chuàng)造出令人驚嘆、叫絕的視覺藝術(shù)效果，給人們帶來了美的享受和心靈上的震撼。就連我們最常見的樓道燈也一改過去那種人不開不亮，不關(guān)不滅的形象。在我們生活的小區(qū)和工作的辦公樓等地，每到晚上我們上下樓梯時，只要我們用手輕輕一摸開關(guān)上的按鈕，燈就亮人走后沒一會燈又自動熄滅?；蚴翘旌谧哌^樓梯通道時，當(dāng)有腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明。當(dāng)人們進入房內(nèi)或離開樓梯，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音樓道燈也不會亮。之所以出現(xiàn)這種效果，要歸功于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展其中很重要的一點，就是現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。它主要是利用一些電子元件，應(yīng)用數(shù)字電子技術(shù)的邏輯器件設(shè)計電路進行控制。像舞臺上的燈光就是運用現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)，按照場景的需要通過電腦程序進行控制，像樓道的燈就是通過安裝一些電子開關(guān)進行控制。現(xiàn)在國家正在大力提倡節(jié)能減排，雖然關(guān)燈在有些人看來是件小事，也省不了多少電，但如果全國所有公共場所及家庭都使用新型節(jié)能開關(guān)，這樣既避免了人們在黑暗中摸索開關(guān)的不便，又可以避免人們忘記關(guān)燈而造成浪費。聚少成多，那也將是個驚人的數(shù)字，也一樣能達到很好的節(jié)能目的。電子開關(guān)的種類很多，有觸摸式延時開關(guān)、聲光控延時開關(guān)、紅外線感應(yīng)開關(guān)等。前面講的樓道燈就是安裝了觸摸式延時開關(guān)和聲光控延時開關(guān)這兩種新型的電子開關(guān)工作原理。觸摸式延時開關(guān)的工作原理其實很簡單。它就是由電源電路、晶閘管、可控硅、開關(guān)電路、延時電路等幾部分組成一個自動開關(guān)控制電路。平時，整個電路處于斷開狀態(tài)，燈不亮。當(dāng)人手觸摸一下電極，開關(guān)外殼上的金屬片時，人體泄漏電流形成回路，產(chǎn)生一個觸發(fā)電壓，使得電路中的觸發(fā)器發(fā)生變化，開關(guān)開通，燈亮，同時給延時電路中的電容充電。人手拿開后，電路失去觸發(fā)電壓，開關(guān)斷開，此時電容向外放電，即延時電路發(fā)生作用，延長一段時間后，即電容電量放盡，燈滅。若要延長或縮短延時時間，可以增大或減小電容數(shù)值來實現(xiàn)聲光控延時開關(guān)。聲光控延時開關(guān)，顧名思義，就是利用聲音和光來控制開關(guān)的開啟，若干分鐘后延時開關(guān)“自動關(guān)閉”。這種開關(guān)在電路中增加了一些與門電路、話筒和光敏電阻，由光控電路、聲控電路和延時電路三大部分構(gòu)成。簡單地說，就是利用話筒接收聲音信號（腳步聲、掌聲等）并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過耦合、放大等處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開關(guān)動作。白天光線較強時，光敏電阻阻值很小，兩端電壓幾乎為零，整個電路不具備光控條件，電子開關(guān)呈斷開狀態(tài)。此時，即使有再大的聲響，燈也不會亮。夜晚光線較弱時，光敏電阻阻值很大，兩端電壓高，光控電路呈導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)有外界聲音信號時，經(jīng)過聲控電路的處理，電子開關(guān)閉合，燈亮。然后通過延時電路的作用，持續(xù)一段時間后，開關(guān)斷開，燈滅。從聲光控開關(guān)的結(jié)構(gòu)上分析，開關(guān)面板表面裝有光敏二級管，內(nèi)部裝有柱極體話筒（或其它樣式的放射）。而光敏二極管的敏感效應(yīng)，只有在黑暗時才起到作用。也就說當(dāng)天色變暗到一定程度，光敏二級管感應(yīng)后會在電子線路板上產(chǎn)生一個脈沖電流，使光敏二級管一路電路處在關(guān)閉狀態(tài)，這時在樓梯口等處只要有響聲出現(xiàn)，柱極體話筒就會同樣產(chǎn)生脈沖電流，這時聲光控制開關(guān)電路就連通起作用。紅外線感應(yīng)開關(guān)的主要器件為人體熱釋電紅外傳感器。在被動紅外探測器中有兩個關(guān)鍵性的元件，一個是熱釋電紅外傳感器(PIR)，它能將波長為8一12um之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用，因此在被動紅外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動時，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進入警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應(yīng)移動物體與背景物體的溫度的差異。另外一個器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個:一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入警戒區(qū)的移動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，這樣PIR就能產(chǎn)生變化的電信號。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10微米左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10微米左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10微米左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能觸發(fā)開關(guān)動作。當(dāng)有人進入開關(guān)感應(yīng)范圍時，專用傳感器探測到人體紅外光譜的變化，開關(guān)自動接通負(fù)載，人不離開感應(yīng)范圍，開關(guān)將持續(xù)接通；人離開后或在感應(yīng)區(qū)域內(nèi)無動作，開關(guān)延時（時間可調(diào)TIME5-120秒）自動關(guān)閉負(fù)載。1.3研究內(nèi)容和目的本課題主要研究的是以AT89S52單片機為核心的燈光自動控制系統(tǒng)。實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率實現(xiàn)自動、手動燈光控制相兼容，以降低成本。研究內(nèi)容：(1)燈光自動控制器實現(xiàn)有效的教室燈光智能控制，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)境光的強度達到一定值（通過可變電阻按需要設(shè)置）時不開燈；(2)環(huán)境光強度在一定閥值以下且有人存在時開燈；(3)按作息時間來控制，夜晚超過11點，自動關(guān)燈；若還有人存在，有特殊情況要用教室則關(guān)閉自動控制器的運行，改用機械開關(guān)來手動控制，以解決因特殊情況下，自動控制器的不人性化運行。設(shè)計目的：(1)通過些次任務(wù)熟悉單片機結(jié)構(gòu)功能和工作原理；(2)熟練掌握protel制圖過程和proteus仿真，學(xué)會設(shè)計和調(diào)試電路；(3)了解熱釋電紅外傳感器，光敏元件，時間芯片等的原理；(4)實現(xiàn)對燈光的自動化和節(jié)能控制，以達到節(jié)省能源的目的。2硬件設(shè)計2.1設(shè)計思路時鐘模塊時鐘模塊人體存在模塊光控模塊51單片機LED照明模塊數(shù)碼管顯示時間模塊 圖2-1系統(tǒng)總框圖本設(shè)計主要包括幾個部分：單片機、硬件時鐘模塊、人體存在傳感模塊、光控模塊、LED照明模塊、數(shù)碼管顯示時鐘模塊。系統(tǒng)總框圖見圖2-1。分別把硬件時鐘模塊、人體存在傳感模塊和光控模塊的信號輸入單片機，用單片機去判斷LED照明模塊的開與關(guān)。判斷規(guī)則如表3-1所示：表2-1開燈條件表環(huán)境光參數(shù)人存在參數(shù)作息時間教室燈狀態(tài)00000010010001101000101011001111 設(shè)計原理圖如圖2-1所示： 圖2-1設(shè)計原理圖2.2硬件電路2.2.1單片機及基本外圍電路本系統(tǒng)的主控模塊擬采用Atmel公司的AT89C52作為主控芯片。（2）單片機電路單片機電路見圖2-2。圖2-2單片機電路（2）復(fù)位電路圖2-3單片機復(fù)位電路復(fù)位電路的作用是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號。復(fù)位是單片機的初始化操作，使CPU及各專用存儲器處于一個確定的初始狀態(tài)，其中把PC的內(nèi)容初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，除了系統(tǒng)的正常開機（上電）復(fù)位外，當(dāng)程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)時，為擺脫困境，可按復(fù)位鍵進行復(fù)位。復(fù)位電路見圖2-3.。復(fù)位原理：VCC上電時，C1充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復(fù)位；幾個毫秒后，C1充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機進入工作狀態(tài)。工作期間，按下S1，C1放電。S1松手，C1又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復(fù)位。幾個毫秒后，單片機進入工作狀態(tài)。（3）晶振電路圖2-4晶振電路每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器。他結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。晶振電路見圖2-4.。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步2.2.2硬件時鐘電路本設(shè)計硬件時鐘電路采用DS1302時鐘芯片存儲系統(tǒng)時間，跟現(xiàn)實作息時間保持一致。即始斷電后也不會影響時間，見圖2-5。圖2-5DS1302時鐘電路說明：SCLK（串行時鐘）接P1.0，I/O（數(shù)據(jù)線）接P1.1，RES（復(fù)位）接P1.2。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信。實時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時格式DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到三個口線(1)RES（復(fù)位）(2)I/O（數(shù)據(jù)線）(3)SCLK（串行時鐘）。時鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31個字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW。DS1302是由DS1202改進而來，增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，Vcc1為可編程涓流充電電源，附加七個字節(jié)存儲器。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合：●實時時鐘具有能計算2100年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力●31*8位暫存數(shù)據(jù)存儲RAM●串行I/O口方式使得管腳數(shù)量最少●寬范圍工作電壓2.0~5.5V●工作電流：2.0V時,小于300nA●讀/寫時鐘或RAM數(shù)據(jù)時，有兩種傳送方式：單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送（字符組方式）●8腳DIP封裝或可選的8腳SOIC封裝（根據(jù)表面裝配）●簡單3線接口●與TTL兼容Vcc=5V●可選工業(yè)級溫度范圍-40℃~+85℃●與DS1202兼容●在DS1202基礎(chǔ)上增加的特性―對Vcc1有可選的涓流充電能力―雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng)―備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入―附加的7字節(jié)暫存存儲器DS1302引腳圖見圖2-6。圖2-6DS1302引腳圖DS1302管腳描述：表2-2引腳功能說明X1，X232.768KHZ晶振管腳RST接地管腳I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK串行時鐘Vcc1,Vcc2電源供電管腳（詳見DS1302芯片資料）2.2.3鍵盤電路鍵盤電路見圖2-7。圖2-7時間調(diào)整鍵盤電路2.2.4光控模塊采用光敏電阻和變阻器分壓來驅(qū)動三極管的導(dǎo)通/截止。從而使輸出端輸出高/低電平，見圖2-8。圖2-8光控電路光敏電阻簡介：光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達1~10M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.4~0.76）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。（詳見光敏電阻資料）說明：PR1為光敏電阻，VR1為調(diào)節(jié)的電位器，P3.0輸出高/低電平。2.2.5熱釋電紅外傳感模塊圖2-9熱釋電紅外傳感模塊本設(shè)計采用熱釋電紅外傳感器與BISS0001芯片制作的成品紅外傳感模塊，進行人體存在的探測。如果探測到人體，DATA腳輸出高電平，否則為低電平。熱釋電紅外傳感模塊見圖2-9.。BISS0001簡介：BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動快速開啟各類白炙燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。功能敘述:CMOS數(shù)模混合專用集成電路具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配，進行信號與處理雙向鑒幅器，可有效抑制干擾內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器，結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)解范圍寬內(nèi)置參考電壓:工作電壓范圍2V~6V采用16腳DIP和SOP封裝APPLICATIONAPPLICATIONAPPLICATIONAPPLICATION產(chǎn)品應(yīng)用:用于多種傳感器和延時控制器（詳見BISS0001芯片資料）管腳功能、說明：圖2-10BISS0001引腳圖表2-3BISS0001引腳說明引腳名稱功能說明1A可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng)A為“1”時，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā)2VO控制信號輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間Tx之外和無VS的上跳變時，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端 續(xù)表2-35RC2觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS工作電源負(fù)端8VRF參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接“0”時可使定時器復(fù)位9VC觸發(fā)禁止端。當(dāng)Vc<VR時禁止觸發(fā)；當(dāng)Vc>VR時允許觸發(fā)(VR≈0.2VDD)10IB運算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD工作電源正端122OUT第二級運算放大器的輸出端132IN-第二級運算放大器的反相輸入端141IN+第一級運算放大器的同相輸入端151IN-第一級運算放大器的反相輸入端161OUT第一級運算放大器的輸出端2.2.6時鐘顯示模塊本設(shè)計采用八段數(shù)碼管顯示硬件時鐘，方便用戶能在板上就能直觀地看到系統(tǒng)時間，見圖2-11。圖2-11數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計采用的是四位一體的共陽極數(shù)碼管（四位一體，即四個數(shù)碼管的A,B,C,D,E,F,G,DP八個腳都接在一起，然后公共端是用來控制位選的四個封裝在一起數(shù)碼管），而單片機的輸出電流比較小，導(dǎo)致數(shù)碼管顯示不夠亮，因而在陽極上還因加上電流放大電路，即數(shù)碼管驅(qū)動電路，見圖2-12。圖2-12數(shù)碼管驅(qū)動電路2.2.7被控LED電路被控電路，本設(shè)計用了一個LED模仿被控電器進行智能控制和手動控制的操作，見圖2-13。 圖2-13被控LED電路軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計主要流程初始化DS1302初始化DS1302讀DS1302掃描鍵盤顯示時鐘寫DS130251單片機人體存在光控受控LED去寫保護圖3-1系統(tǒng)軟件設(shè)計框圖本產(chǎn)品的軟件設(shè)計主要包括三大部分，一是對時鐘芯片的讀寫操作，二是對四個按鍵的掃描，三是輸出顯示部分，系統(tǒng)軟件設(shè)計框圖見圖3-1。3.2對時鐘芯片DS1302進行讀寫主要了解DS1302內(nèi)部的各個寄存器分別存放的是什么數(shù)據(jù)，那樣就可對DS1302進行讀寫操作了。0x80//秒寄存器0x82//分寄存器0x84//時寄存器0x8A//周寄存器0x86//日寄存器0x88//月寄存器0x8C//年寄存器CH:時鐘停止位CH=0振蕩器允許工作；CH=1振蕩器停止。寄存器2的第7位：12/24小時標(biāo)志：Bit7=1,12小時模式；Bit7=0,24小時模式。WP：寫保護位WP=0允許寫入；WP=1禁止寫入。寄存器2的第5位：AM/PM定義：AP=1下午模式；AP=0上午模式。TCS：涓流充電選擇TSC=1010使能涓流充電；TSC=其它禁止涓流充電。DS:二極管先擇位DS=01選擇一個二極管；DS=10選擇兩個二極管；DS=00或11，即使TSC=1010,充電功能也禁止。表3-1RS位說明RS位電阻典型位00沒有沒有01R12KΩ10R24KΩ11R38KΩ讀DS1302時序的流程圖如圖3-2所示。否否是RST置高送地址寫1bit數(shù)據(jù)CLK高-低寫入1Byte數(shù)據(jù)RST置低8次圖3-2讀DS1302時序?qū)慏S1302時序的流程圖如圖3-3所示。否否是RST置高送地址寫1bit數(shù)據(jù)CLK高-低寫入1Byte數(shù)據(jù)RST置低8次圖3-3寫DS1302時序3.3掃描四個按鍵（1）按鍵的識別：由于鍵位未按下，輸出高電平，鍵位按下，輸出低電平，因此可以通過檢測輸出線上電平的高/低來判斷鍵位有無按下。（2）抖動的消除：本設(shè)計采用軟件消抖的方式，先執(zhí)行一段大于10ms的延時程序后在判斷按下的鍵位是哪一個。如果四個按鍵哪個鍵按下，單片機就對DS1302執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作和顯示操作。3.4時鐘顯示電路采用動態(tài)對數(shù)碼管進行動態(tài)掃描的方法輸出DS1302的時間。voiddisplay(second10,second1,minute10,minute1,hour10,hour1) //顯示子程序unsignedcharsecond10,second1,minute10,minute1,hour10,hour1;{P2=0xfe;P0=dispcode[second10];//顯示秒的十位delay(1);P2=0xfd;P0=dispcode[second1]; //顯示秒的個位delay(1);P2=0xfb;P0=dispcode[10]; //顯示"-"delay(1);P2=0xf7;P0=dispcode[minute10];//顯示分的十位delay(1);P2=0xef;P0=dispcode[minute1]; //顯示分的個位delay(1);P2=0xdf;P0=dispcode[10]; //顯示"-"delay(1);P2=0xbf;P0=dispcode[hour10]; //顯示時的十位delay(1);P2=0x7f;P0=dispcode[hour1]; //顯示時的個位delay(1);} 4系統(tǒng)調(diào)試4.1硬件調(diào)試分塊制作電路，分塊調(diào)試成功后再整裝成整個系統(tǒng)。4.2軟件調(diào)試用C語言編寫好程序后，生成HEX文件，用Proteus仿真調(diào)試程序，直至成功。如圖5-1是Proteus仿真時的截圖：圖5-1Proteus仿真結(jié)果4.3功能測試對本設(shè)計進行電路系統(tǒng)功能的測試，測試結(jié)果如下：A、在工作時間內(nèi)（即6：00-23：00），為了得到使光控電路得到一個較暗的工作環(huán)境，用一塊黑色布遮住光敏電阻再進行測試，人在5米內(nèi)行走時LED亮；而人體離開探測范圍后，延時若干秒后LED熄滅；B、在工作時間段外，即使在一個較暗的工作環(huán)境內(nèi)，探測到人體也不會點亮LED；C、在工作時間段外要用燈時，用手動開關(guān)打開LED。5結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計，把大學(xué)四年的知識又重新鞏固和復(fù)習(xí)了一遍。再一次地熟悉了一下制圖，制板，編程等