《基于單片機(jī)的智能紅外感應(yīng)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)（附電路圖）》7900字

I基于單片機(jī)的智能紅外感應(yīng)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：傳統(tǒng)的照明燈基本都是以機(jī)械性開關(guān)控制開或關(guān)，使用時(shí)很不方便，譬如光線黑暗時(shí)難以找到開關(guān)等，為此，本文基于單片機(jī)和紅外人體傳感器以及光敏電阻和人體熱釋電傳感器，設(shè)計(jì)了一款智能人體紅外感應(yīng)燈，通過硬件電路和軟件編程，使得感應(yīng)燈可隨人體接近時(shí)，自動(dòng)亮，而隨人離開后，自動(dòng)滅。所設(shè)計(jì)的感應(yīng)燈可用于諸如家庭樓道、小區(qū)、酒店、庫房等地方，不僅僅用于照明，還起到預(yù)警作用。關(guān)鍵詞：紅外線；感應(yīng)開關(guān)；紅外輻射；探測(cè)區(qū)域目錄TOC\o"1-3"\u1綜述 11.1智能人體紅外感應(yīng)燈的設(shè)計(jì)背景 11.2智能化照明發(fā)展?fàn)顩r 11.3設(shè)計(jì)目的和意義 22系統(tǒng)整體方案 32.1系統(tǒng)總體框圖 32.2設(shè)計(jì)器件的選擇 32.2.1單片機(jī) 32.2.2感應(yīng)器 43系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 53.1硬件總體概述 53.2主控模塊設(shè)計(jì) 53.2.1概述 53.2.2單片機(jī)的主要特征 63.2.3單片機(jī)最小系統(tǒng) 63.3人體感應(yīng)模塊設(shè)計(jì) 73.4光敏電阻 93.5繼電器模塊設(shè)計(jì) 94系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 115系統(tǒng)分析與調(diào)試 126結(jié)束語 14參考文獻(xiàn) 15附錄一 17附錄二 18附錄三 191綜述如今，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，人們的生活水平以及生活質(zhì)量不斷提高，生活智能化日益成為主流，主要涵蓋了照明系統(tǒng)，安全系統(tǒng)到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。但如今，因?yàn)橘Y源浪費(fèi)問題日益嚴(yán)重，節(jié)能和環(huán)保成為當(dāng)今生活的兩大主題。所以對(duì)各學(xué)校公共場(chǎng)所的智能燈光控制的普及迫在眉睫，所以設(shè)計(jì)出基于紅外感應(yīng)技術(shù)的智能燈光系統(tǒng)，可以提高管理水平并且減少了維修費(fèi)用，方便人們的生活和工作。1.1智能人體紅外感應(yīng)燈的設(shè)計(jì)背景中國新能源開發(fā)發(fā)展相對(duì)落后。從照明系統(tǒng)方面來說，目前，其控制方式在我國以手動(dòng)控制和聲控為市場(chǎng)主導(dǎo)地位。而智能化照明系統(tǒng)還沒有完全融入人們的生活。所以，在現(xiàn)實(shí)生活中，會(huì)經(jīng)常發(fā)生資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，比如說居民樓樓道的聲控開關(guān)在無人情況下聽到響動(dòng)會(huì)開啟，空無一人的走廊燈依然明亮等情況。這些不只是會(huì)造成電能的浪費(fèi)，而且也無端增加了燈泡的損耗和財(cái)產(chǎn)的流失。但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷興起，生活中的方便人們生活的黑科技也不斷迭代。傳統(tǒng)照明方式已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于生活和工作的需求，也不能滿足國家節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境的基本國策。所以，普及智能人體紅外感應(yīng)燈的觀念迫在眉睫。近年來，中國建筑體系的不斷發(fā)展，智能化生活已經(jīng)漸漸進(jìn)入大家的視野。這就需要更高的照明技術(shù)相匹配。憑借智能家居市場(chǎng)化、大量電子技術(shù)的普及化以及智能住宅的快速發(fā)展的契機(jī)。人們對(duì)于智能照明系統(tǒng)越來越了解，也越來越接受。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速普及，我們對(duì)于便攜化生活的要求越來越高，所以，對(duì)于生活中常見的使用期間如燈光照面等的要求就會(huì)越來越高。本次設(shè)計(jì)通過不斷的改進(jìn)，自動(dòng)照明系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以減少電力浪費(fèi)，減少民眾和國家利益消耗，它已然成為現(xiàn)代住房實(shí)現(xiàn)的重要組成部分。1.2智能化照明發(fā)展?fàn)顩r傳統(tǒng)控制照明方式為手動(dòng)開關(guān)照明及聲控照明，這兩種照明方式最為普及，如今也運(yùn)用于大部分家庭。但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，萬物互聯(lián)的觀點(diǎn)逐漸深入人心。智能家居的普及使智能化照明技術(shù)逐漸步入普通民眾生活。從簡(jiǎn)單的智能照明燈到如今的魅族Lipro智能家居健康燈的發(fā)展，無不體現(xiàn)照明技術(shù)對(duì)于個(gè)人，家庭以及國家的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在國家大力倡導(dǎo)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和城市改造，而燈光照面技術(shù)是基本部分。所以，我們需要摒棄以往的非節(jié)能的手動(dòng)以及聲控照明方式，普及智能人體紅外感應(yīng)燈的設(shè)計(jì)。所以，緊跟時(shí)代的新發(fā)展理念是社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素。智能人體紅外感應(yīng)燈的設(shè)計(jì)是整個(gè)智能家居的基礎(chǔ)，現(xiàn)代的智能化照明設(shè)計(jì)方式主要器件是基于單片機(jī)和紅外人體傳感器，以及光敏電阻和人體熱釋電傳感器，通過設(shè)計(jì)硬件電路和軟件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)的功能是感應(yīng)燈隨人體接近自動(dòng)亮而隨人離開自動(dòng)滅。1.3設(shè)計(jì)目的和意義本文將探討智能人體紅外照明系統(tǒng)的技術(shù)。此設(shè)計(jì)目的可從個(gè)人家庭以及國家方面來說。隨著當(dāng)代科技的發(fā)展，各個(gè)產(chǎn)業(yè)對(duì)于用電消耗大大增加，如學(xué)校用電，基建用電和居民用電等情況。為了遵循可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，我們不僅僅是需要開發(fā)新能源，而且作為普通公民的我們也要時(shí)刻關(guān)注電能浪費(fèi)這個(gè)問題，貢獻(xiàn)自己的一份力量。對(duì)于國家減少資源浪費(fèi)，對(duì)于個(gè)人以及家庭減少生活成本并且方便大家的生活。本設(shè)計(jì)是對(duì)照明狀態(tài)的基本智能控制，其中熱釋電紅外傳感器也被廣泛應(yīng)用于居民樓道走廊燈等自動(dòng)照明控制系統(tǒng)。目的是方便人們的生活，提高用電效率的同時(shí)也提高了辦事效率。上升到國家層面來說，節(jié)約了資源，是大國之間的博弈。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來講，對(duì)于個(gè)人以及家庭，不僅僅是方便人們的日常生活，而且節(jié)省家庭。惠及人們的日常生活，提高生活水平和生活質(zhì)量。從國家戰(zhàn)略角度來說，是資源發(fā)展的重要一環(huán)，廣泛應(yīng)用后將會(huì)大大減少資源的浪費(fèi)。當(dāng)前國家間的競(jìng)爭(zhēng)是科技的競(jìng)爭(zhēng)，而作為科技的基礎(chǔ)便是能源，能源資源爭(zhēng)奪也是國家間的一大熱門。有效緩解資源浪費(fèi)問題的方法就是提高國民保護(hù)和節(jié)約資源意識(shí)以及構(gòu)建智能化體系。智能人體紅外感應(yīng)燈的設(shè)計(jì)必將會(huì)是增加人民福祉和促進(jìn)能源發(fā)展的重要組成部分。智能人體紅外感應(yīng)燈的設(shè)計(jì)只是整個(gè)家居智能的基礎(chǔ)，當(dāng)此設(shè)計(jì)深入人心，普及開來，智能家居也會(huì)慢慢融入普通大眾的家庭。這也體現(xiàn)了一個(gè)國家基建設(shè)施的發(fā)達(dá)。2系統(tǒng)整體方案2.1系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)控制的各個(gè)單位模塊就是以傳統(tǒng)單片化電機(jī)設(shè)計(jì)為技術(shù)基礎(chǔ)的一個(gè)控制系統(tǒng)模塊。此設(shè)計(jì)整體可分為輸入模塊和輸出模塊。輸入模塊中主要的是光敏電阻模塊以及熱釋傳感器模塊。本系統(tǒng)總框圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)總框圖通過整體框架的架構(gòu)，可以清晰了解到智能人體紅外感應(yīng)燈的整體設(shè)計(jì)思路。所需要的各個(gè)部分的元器件，以及電路組裝焊接?？梢酝ㄟ^此系統(tǒng)總框圖架構(gòu)下對(duì)照明燈的有效智能控制。系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)為是否檢測(cè)到人體以及光照強(qiáng)度等外界因素。當(dāng)外界光照強(qiáng)度達(dá)到一定閾值時(shí)，即使人體檢測(cè)模塊檢測(cè)到人體，照明燈也不會(huì)亮。當(dāng)外界環(huán)境光照強(qiáng)度低于一定臨界值并且檢測(cè)到有人的情況下亮燈。通過多次試驗(yàn)對(duì)比，智能人體紅外感應(yīng)燈的設(shè)計(jì)可靈活運(yùn)用于生活中的智能照明系統(tǒng)。2.2設(shè)計(jì)器件的選擇2.2.1單片機(jī)本科課程所學(xué)的單片機(jī)課程在此設(shè)計(jì)中足夠使用，STC單片機(jī)有抗干擾能力強(qiáng)以及很難破解等優(yōu)點(diǎn)，所以選用其作為核心架構(gòu)。STC單片機(jī)，執(zhí)行指令速度快，大約是AT的3-30倍。當(dāng)我們?cè)谑褂肧TC時(shí)，單片機(jī)時(shí)，應(yīng)該加長(zhǎng)其延時(shí)大約是AT的10-30倍，具體情況需要我們自行調(diào)試。STC單片機(jī)在各種工作條件和環(huán)境下的性能要求相對(duì)來說都是比較低的，當(dāng)U<5V時(shí)，正常工作。當(dāng)3V<U<4V時(shí)，它都還可以正常工作。但AT無法在這般情況下正常工作。所以當(dāng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)AT無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)而STC單片機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需檢查最小系統(tǒng)以檢查供電。本次測(cè)試中系統(tǒng)選用STC89C51單片機(jī)作為其主控制器。已就滿足了本設(shè)計(jì)正常工作運(yùn)行的要求，且其價(jià)格相對(duì)來說較為便宜，程序的下載也相對(duì)方便，節(jié)省了時(shí)間，大大減少了成本。2.2.2感應(yīng)器本次設(shè)計(jì)的感應(yīng)部分會(huì)包含人體感應(yīng)部分和燈光感應(yīng)部分。人體感應(yīng)部分用來檢測(cè)是否有人體存在，燈光感應(yīng)部分用來檢測(cè)燈光的強(qiáng)弱。二者相結(jié)合，硬件部分才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。人體感應(yīng)部分采用被動(dòng)式紅外熱式傳感器，原因就是它的靈敏度比較高，而且它的探測(cè)距離比較遠(yuǎn)，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)量可以達(dá)到2m-10m。它的工作原理是靠接收紅外線輻射來工作。燈光感應(yīng)部分采用光敏電阻來感應(yīng)燈光的強(qiáng)弱。當(dāng)入射光變強(qiáng)，電阻減小，入射光減弱，電阻就會(huì)增大。光敏電阻的靈敏性高，而且反應(yīng)迅速。人體感應(yīng)模塊的感應(yīng)器是用來感應(yīng)人體是否存在的，而光敏模塊的感應(yīng)是用來感應(yīng)光線強(qiáng)弱的，只有二者相互結(jié)合，感應(yīng)到人體存在且光線較暗時(shí)，繼電器吸合，LED燈亮。當(dāng)光線較亮或感應(yīng)不到人體存在，則繼電器斷開，燈光熄滅。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1硬件總體概述本次設(shè)計(jì)的主要輸入?yún)?shù)是自然光照強(qiáng)度以及是否檢測(cè)到人體飛存在。它能夠做到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和手動(dòng)控制并行相兼容。在現(xiàn)實(shí)生活中，當(dāng)白天的時(shí)候，自然光照充裕時(shí)，燈泡熄滅。在自然光照較暗時(shí)，并且感應(yīng)器檢測(cè)到有人存在時(shí)，燈泡會(huì)亮,直到其他人停止或離開之后再次延時(shí)某個(gè)一定的時(shí)間后才會(huì)關(guān)燈。本次設(shè)計(jì)研究的是智能人體紅外感應(yīng)燈系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)主要有硬件與軟件兩個(gè)方面。硬件部分是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)架構(gòu)，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)就是在硬件的架構(gòu)之上，軟件的程序編寫以及燒錄等各種步驟都是在硬件正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行。而對(duì)于硬件的最終運(yùn)行，需要對(duì)各個(gè)軟件正常運(yùn)行之后傳輸出的信號(hào)進(jìn)行接收，采樣，分析然后再加以處理，最終使各個(gè)模塊正常運(yùn)行。這種智能智能照明方式可以被廣泛應(yīng)用于居民樓道，地庫以及教室等各種地方。當(dāng)硬件中的人體感應(yīng)模塊檢測(cè)到人體存在并且光線感應(yīng)模塊感應(yīng)到燈光光線較暗達(dá)到一定閾值以后，繼電器就會(huì)吸合，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載通電。當(dāng)人體離開或者燈光變亮的情況下，會(huì)自動(dòng)延時(shí)10秒鐘，然后繼電器才會(huì)斷開，燈光熄滅。這種設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)照明方式的升級(jí)在于它的智能化，根據(jù)人們的需求相呼應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)燈光的智能化管理。充滿人性化。單片機(jī)外部可以手動(dòng)作用做為主部分控制器，單片機(jī)內(nèi)也可以自動(dòng)作為智能自動(dòng)化的各個(gè)主部分控制器，人體生理傳感器和基于智能指紋識(shí)別器的光線，用來自動(dòng)控制每個(gè)負(fù)載上的指示燈。硬件部分和軟件部分相互結(jié)合，整個(gè)設(shè)計(jì)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種安全設(shè)計(jì)管理方式不僅可以運(yùn)用到小區(qū)居民樓道等場(chǎng)所而且可以廣泛地的被應(yīng)用于大學(xué)教室，圖書館等各種大型公共場(chǎng)所。也是未來智能家居發(fā)展的重要組成部分。3.2主控模塊設(shè)計(jì)3.2.1概述本次設(shè)計(jì)選用STC89C5l作為步進(jìn)電機(jī)，控制芯片STC89C51的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并有可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。STC89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容[3]。3.2.2單片機(jī)的主要特征與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定、128*8位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路[4]。80C51單片機(jī)的內(nèi)部主要功能電路框圖設(shè)計(jì)如圖3.1所示：圖3.1MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在MSC-51系列的單片機(jī)中，我們用80C51作為一個(gè)實(shí)際案例，來詳細(xì)地介紹它的基本結(jié)構(gòu)和功能。3.2.3單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位自動(dòng)控制電路一般主要采用電路上下行供電自動(dòng)控制復(fù)位電路控制和上電按鈕自動(dòng)控制復(fù)位兩種。在最簡(jiǎn)單的一個(gè)典型上或下電自動(dòng)穩(wěn)壓復(fù)位系統(tǒng)控制電路中，上或下電自動(dòng)穩(wěn)壓復(fù)位系統(tǒng)控制電路是通過連接外部復(fù)位自動(dòng)控制電路元件中的一個(gè)穩(wěn)壓電容器來進(jìn)行自動(dòng)充電[5]。當(dāng)時(shí)鐘器的頻率在6MHz時(shí)，則C取22uf,R取1KW。除了在自動(dòng)上機(jī)通電后才能進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位外，有時(shí)還可能會(huì)根據(jù)上電按鍵位置進(jìn)行手動(dòng)上電復(fù)位。本次智能人體紅外感應(yīng)燈的設(shè)計(jì)一大特點(diǎn)就是無需手動(dòng)復(fù)位，但配備有手動(dòng)復(fù)位鍵，當(dāng)檢測(cè)到人體并且燈光較暗后，燈光會(huì)亮起。當(dāng)檢測(cè)不到人體或光敏電阻檢測(cè)到燈光較亮后，自動(dòng)延時(shí)一段時(shí)間后，燈光自動(dòng)熄滅。其中一個(gè)電源水平電阻復(fù)位主要指的是由于一個(gè)RST端電阻經(jīng)過一個(gè)有源電阻C的連接而得到與一個(gè)電源T端VCC的電阻連接而產(chǎn)生得到[6]。3.3人體感應(yīng)模塊設(shè)計(jì)全自動(dòng)直流電壓控制傳感：電流是一種指系統(tǒng)當(dāng)一個(gè)機(jī)器人的移動(dòng)電流沒有進(jìn)入它的系統(tǒng)檢測(cè)區(qū)域范圍時(shí)，輸出一個(gè)較小的高或低電壓；但是當(dāng)一個(gè)機(jī)器人電流離開被系統(tǒng)檢測(cè)到的區(qū)域時(shí)則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行延時(shí)或者自動(dòng)關(guān)閉一個(gè)小的低電平，高電平被自動(dòng)送到后臺(tái)待機(jī)[7]。兩種觸發(fā)方式：(1)不可重復(fù)地自動(dòng)觸發(fā)的延時(shí)方式：在被延時(shí)感應(yīng)器接到延時(shí)輸入的一個(gè)低電平后，當(dāng)延時(shí)的某個(gè)特定時(shí)間段自動(dòng)停止，它的插入輸出將自行從一個(gè)新的低電平轉(zhuǎn)換成一個(gè)高電平。(2)一種隨時(shí)可重復(fù)地自動(dòng)觸發(fā)的延時(shí)方式：如果在其所需要感應(yīng)的時(shí)間范圍內(nèi)仍然一直存在一個(gè)屬于人體的正常活動(dòng)，它的進(jìn)入輸出就有時(shí)會(huì)斷斷繼續(xù)地一直保持一個(gè)低電平，直到被稱為感應(yīng)的一個(gè)人物從被稱為感應(yīng)器手中離開后再返回去延時(shí)的主要時(shí)間段時(shí)才結(jié)束。具有多重感應(yīng)閉鎖時(shí)間：每個(gè)感應(yīng)輸入端上的多重感應(yīng)閉鎖模塊，在其輸出后，直到其延遲時(shí)間終止，可以繼續(xù)跟隨傳感器設(shè)定一個(gè)閉鎖周期，在此期間傳感器不需要接受任何多重感應(yīng)閉鎖信號(hào)。這個(gè)功能可以完成傳感器的輸出和鎖定時(shí)間之間的工作。它們可以用來檢測(cè)兩個(gè)產(chǎn)品之間的距離。同時(shí)，該函數(shù)還可以有效地減少和抑制電壓變化對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)換過程中所產(chǎn)生的各類干擾。(這個(gè)時(shí)間段可以設(shè)定為零點(diǎn)幾秒和幾十秒)[8]。(1)該類檢測(cè)探頭的主要用來檢測(cè)人體發(fā)出的輻射，紅外熱式傳感器對(duì)于人體發(fā)出的波長(zhǎng)為10μm左右的紅外線輻射非常敏感。(2)為了防止對(duì)其它紫外線敏感，僅僅用來吸收人體紫外線，在它的燈光照面處還蓋有一塊帶有特別大小的菲泥爾濾光片，作用是明顯地抑制對(duì)環(huán)境的影響。(3)為了準(zhǔn)確檢測(cè)所感到熱釋人體是否存在，由兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向大致相反的熱釋電極互相連接而成的電極子元件制成。兩個(gè)不同熱釋放光電輸入元件之間在輻射中心接觸點(diǎn)和輻射環(huán)境下的輻射背景光和輻射信號(hào)都會(huì)同時(shí)具有幾乎一樣的輻射效果，會(huì)直接導(dǎo)致元件彼此之間所連接產(chǎn)生的輻射信號(hào)與熱釋放輸入效應(yīng)相互作用抵消，所以通過檢測(cè)器得到的信號(hào)探測(cè)器不一定存在這個(gè)信號(hào)釋放輸入[9]。人體傳感器HP-208的主要特性如下:（1）感應(yīng)是一種全自動(dòng)的方式進(jìn)行感應(yīng)，當(dāng)檢測(cè)者發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)人或機(jī)器進(jìn)入感應(yīng)區(qū)域時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平(最多為3.3V)；（2）達(dá)到高電平的輸出在其延時(shí)時(shí)間段中，如果它的一個(gè)感應(yīng)活動(dòng)輸出進(jìn)入?yún)^(qū)域內(nèi)仍然有一個(gè)新的人體正在繼續(xù)進(jìn)行感應(yīng)活動(dòng)，那么它的感應(yīng)輸出就可能會(huì)始終一直保持一個(gè)高電平，直到這個(gè)感應(yīng)進(jìn)入輸出的那個(gè)人體完全離開后，才會(huì)有可能會(huì)在延時(shí)8秒-15秒后將一個(gè)高電平轉(zhuǎn)化成一個(gè)低電平[10]；圖3.3人體傳感器電路圖（3）民用機(jī)械和工業(yè)人體電壓傳感器的正常電壓工作在短時(shí)間內(nèi)的電壓波動(dòng)范圍一般為DC3V-DC24V；（4）其靈敏度高，可靠性強(qiáng)；（5）其在工作環(huán)境中的溫度一般在-15°和+700°之間，適應(yīng)能力很強(qiáng)[11]。在這種控制電路設(shè)計(jì)中，為了能夠提高和充分改善一個(gè)人體內(nèi)部傳感器的最高可靠性，特別多的是電路增加了一個(gè)三極晶體管作用來充分保證了在驅(qū)動(dòng)一個(gè)人體內(nèi)部的同時(shí)存在人體傳感器及其輸入控制信號(hào)的最高可靠性，同時(shí)還說明可以通過它作用來控制驅(qū)動(dòng)一個(gè)人的LED，從而起到充當(dāng)一個(gè)控制指令的作用[12]。其基本集成電路硬件結(jié)構(gòu)及線框圖顯示如圖3.3所示。3.4光敏電阻此設(shè)計(jì)輸入模塊中最重要的模塊之一就是光敏模塊，光敏模塊主要采用光敏電阻設(shè)計(jì)。光敏感應(yīng)部分使用光敏電阻來檢測(cè)燈光強(qiáng)弱，光敏傳導(dǎo)電阻也被廣泛稱為光敏電導(dǎo)管，常見的技術(shù)制作生產(chǎn)工藝和原材料主要為環(huán)氧硫化鎘。這些被加工制成的激光材料在特殊輻射波長(zhǎng)的紫外太陽光直接照射下，其中的阻抗變化系數(shù)迅速地大大減小。這是因?yàn)樵诠庹债a(chǎn)生的載流子參與導(dǎo)電，在電場(chǎng)力的作用下，電子會(huì)向電源正極的一端靠近，空穴電子會(huì)分別奔向其他電源的正和負(fù)極，從而直接導(dǎo)致光敏離子電阻器的電場(chǎng)阻抗系數(shù)值迅速降低[13]。管芯半導(dǎo)通過直接吸收這些光子而直接照射產(chǎn)生的這種光電輻射效應(yīng)，只能僅僅局限于直接受到這種光導(dǎo)體照射的一個(gè)物體內(nèi)部表面或一個(gè)薄層，雖然其中圖3.4光敏電阻結(jié)構(gòu)圖直接產(chǎn)生的一些載子和流子也只是可以在只有少數(shù)小的地方被擴(kuò)散照射到內(nèi)部或被除去，但由于其可以擴(kuò)散的物體深度有限，因此這些這種光電效應(yīng)導(dǎo)體通常都被直接制作為形成一種薄層[14]。為了保證能夠同時(shí)獲得高的開關(guān)靈敏度，光敏開關(guān)電阻器的電極通常一般會(huì)選擇采用極性二氧化碳或者二硫狀晶體結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)原理見圖如下圖3.4所示。3.5繼電器模塊設(shè)計(jì)電磁式自動(dòng)繼電器通常認(rèn)為是由電磁鐵心、線圈、銜接磁鐵、接觸點(diǎn)或者電磁簧片等主要部件所結(jié)合組成。只要將線圈銜鐵在連接線圈兩端附近分別加上一定的勵(lì)磁電壓，線圈中就可以有這種機(jī)會(huì)自動(dòng)流過一定的勵(lì)磁電流，從而可以產(chǎn)生圖3.5繼電器驅(qū)動(dòng)電路圖線圈相應(yīng)的回歸電磁彈簧效果，銜接帶鐵就可以有這種機(jī)會(huì)在被電磁力所直接吸引的外力作用下因?yàn)榭朔€圈回歸電磁彈簧的巨大拉力而將線圈鐵芯自動(dòng)吸向連接線圈，從而可以使原來銜接帶鐵的線圈動(dòng)觸的兩點(diǎn)與線圈靜觸的兩點(diǎn)(常稱為啟動(dòng)觸點(diǎn))相互發(fā)生吸合，繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路如圖3.5所示。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在硬件條件準(zhǔn)備充分情況下，我們開始探討系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)問題。在對(duì)智能紅外人體感應(yīng)燈設(shè)計(jì)目的了解后，首先，要明確思路，了解運(yùn)行步驟，畫出程序框架運(yùn)行圖。將整個(gè)設(shè)計(jì)劃分為不同模塊并整合逐一實(shí)現(xiàn)功能。最后完整運(yùn)行串聯(lián)，達(dá)到光亮有人燈亮，人走燈滅的效果。程序設(shè)計(jì)的任務(wù)就是用編程語言來控制設(shè)備，以方便設(shè)計(jì)的正常運(yùn)行。之所以采用程序語言設(shè)計(jì)。首先是其模塊化能力強(qiáng)。其次，程序語言設(shè)計(jì)靈機(jī)活性高。所以，系統(tǒng)正常運(yùn)行需要軟件的支持，軟件設(shè)計(jì)部分必不可少。通過深入地了解本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求，未了有效地保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作，在對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上采用模塊化編程方法，完善整個(gè)系統(tǒng)的功能以確保正常工作。該軟件設(shè)計(jì)的主要目的就在于使得單片機(jī)可以通過加載和執(zhí)行程序，對(duì)其中的距離、時(shí)間及光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)所得到的測(cè)量成績(jī)來控制一個(gè)繼電器的輸出。系統(tǒng)的軟件總流程圖如圖4.1所示。圖4.1系統(tǒng)軟件總流程圖5系統(tǒng)分析與調(diào)試這次的軟件應(yīng)用程序調(diào)試設(shè)計(jì)主要目的是在基于KeiluVision4的開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)進(jìn)行軟件開發(fā)的，KeiluVision4開發(fā)軟件主要用于支持各種C編程語言的基本編程及進(jìn)行應(yīng)用程序調(diào)試，運(yùn)用方便，工科本科生在本科期間開展過C語言程序設(shè)計(jì)課程。主程序主要通過if語句循環(huán)來編寫，首先判斷是否為晚上即燈光較暗時(shí)刻，其次判斷是否感應(yīng)到人體，只要二者同時(shí)滿足，繼電器會(huì)吸合，LED燈會(huì)亮。如果檢測(cè)到人體離開后，則燈光自動(dòng)延時(shí)10秒，再次感應(yīng)，未檢測(cè)到人體，繼電器會(huì)斷開，LED燈熄滅。設(shè)計(jì)的基本工作要?jiǎng)?wù)第一條就是通過軟件安裝和使用學(xué)習(xí)如何正確運(yùn)行使用安裝該軟件，在簡(jiǎn)單的安裝學(xué)習(xí)和直接熟悉軟件基礎(chǔ)上首先了解一套KeiluVision4后，在通過編譯和學(xué)習(xí)掌握一套完整的KeiluVision4后，再直接學(xué)習(xí)運(yùn)用STC_ISP_V480軟件將所有編程數(shù)據(jù)都自動(dòng)燒錄到自己的軟件開發(fā)者模板上，實(shí)現(xiàn)了一種基于虛擬化的真人機(jī)和虛擬計(jì)算機(jī)的互相互動(dòng)連接。所以在開始進(jìn)行磁盤燒錄之前就需要先對(duì)STC_ISP_V480進(jìn)行一些必須的硬件設(shè)定KeiluVision4部分程序運(yùn)行如圖5.1所示：圖5.1KeiluVision4運(yùn)行圖當(dāng)程序的調(diào)試和燒錄工作進(jìn)行完畢之后，將自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)與開發(fā)板進(jìn)行相互連接，設(shè)置相應(yīng)串口，完成了供電以及數(shù)據(jù)的下載。電源打開后，等待身體感應(yīng)器模塊進(jìn)行預(yù)熱10余秒。當(dāng)我們看到黃燈啟動(dòng)就開始閃爍說明人體檢測(cè)模塊正常工作。用瓷杯罩住光電傳感器，此時(shí)燈光變暗達(dá)到一定閾值，同時(shí)當(dāng)