基于單片機(jī)的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化專業(yè)

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1、 摘 要 社會(huì)在發(fā)展，時(shí)代在進(jìn)步，人們對(duì)生活質(zhì)量需求更加膨脹，是否擁有高科技技術(shù)也最終決定著產(chǎn)品是否可以滿足人們的欲望，只有性價(jià)比更高，才可以得到更好的青睞?，F(xiàn)在的電子產(chǎn)品愈來(lái)愈多，龍蛇混雜，只有更加智能化、性價(jià)比更高的電子產(chǎn)品才能取得競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。普通的家電與利用了單片機(jī)的智能家電相較而言，更能方便的使用，有更強(qiáng)的功能，更高的安全性，還有關(guān)鍵的是更能節(jié)省電能，這樣家電的品質(zhì)就大大提升了。 智能臺(tái)燈的基礎(chǔ)是熱釋電紅外傳感器功用是感知人體的紅外輻射，處理電路的信號(hào)是BISS0001，處理方法是利用單片機(jī)處理，目的為了達(dá)成控制的便利性。當(dāng)臺(tái)燈附近有人且房間比較暗的時(shí)候，智能就會(huì)

2、自動(dòng)發(fā)光，就不用到處找不到開關(guān)，檢測(cè)到?jīng)]人的時(shí)候，等就會(huì)關(guān)閉。離桌子太近，則會(huì)自動(dòng)報(bào)警，調(diào)整坐姿。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 臺(tái)燈 性價(jià)比 智能 II Title： Design of intelligent desk lamp based on single chip microcomputer Abstract Along with the social steady, human beings can not stop the pursuit of ne

3、w things, continuous change of the market demand, whether to have high-tech technology makes the final decision on the prospects for the development of the product and competitive advantage, whether to have intelligence Accompanied by electronic products rapidly, intelligent home appliances are als

4、o more common, in practical applications have smart refrigerator, intelligent water heater, intelligent washing machines and other, in the enumeration of smart home has a similar feature, their central control unit is the monolithic machine. Ordinary household electrical appliance with the use of SC

5、M intelligent utensil,e, more functions, higher security and the key is to save energy, home appliances such quality is greatly enhanced. Intelligent desk lamp is based on pyroelectric infrared sensor function is to perceive the human body's infrared radiation, the signal processing circuit is BISS

6、0001, the way is single-chip processing, For reaching the convenience of control. When a typhoon near and dark room, intelligent will automatically light, there is no need to switch of groping in the dark; learning process may not consciously by the table too close, sitting posture is not correct,

7、the alarm will be sounded, reminded to adjust the posture and prevent myopia; when people leave, table lamp will automatically shut down, so that you can save power. Keywords：single chip. intelligent .desk lamp .cost performance III 目錄 摘 要 II Abstract III 1 緒論 1 1.1 智能臺(tái)燈系統(tǒng)概述 1 1.2

8、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 2 2.系統(tǒng)主要器件簡(jiǎn)介 3 2.1主要芯片簡(jiǎn)介 3 2.2 BISS0001 5 2.3 ADC0809的引腳及功能 5 2.3.2 ADC0809的組成及變換原理 7 2.3.3 芯片的連線圖 8 3.系統(tǒng)組成與電路設(shè)計(jì) 8 3.1 系統(tǒng)組成部分 8 3.2 電路設(shè)計(jì)部分 9 4.傳感器部分 11 4.1工作特征 11 4.2工作原理 12 4.3光敏電阻 12 4.4測(cè)距傳感器 14 5. 軟件程序設(shè)計(jì) 15 5.1 主程序流程圖 15 總結(jié)致謝 19 參考文獻(xiàn) 20 21 1 緒論 1.1 智能臺(tái)燈系統(tǒng)概述 科技在進(jìn)步，

9、人類在成長(zhǎng)，走進(jìn)人們生活的有著種類繁雜的家電和高科技產(chǎn)物，這種種不僅僅改善了人們的生活品質(zhì)也提高了工作的熱情和效率，電器人工智能是大勢(shì)所趨，這樣在使用時(shí)會(huì)更加便捷。伴隨人工智能的深入研究和智能控制的加強(qiáng)，很多智能家電也會(huì)更多的呈現(xiàn)在人類的眼球中，將單片機(jī)與智能化相輔相成，將改變?cè)屑矣秒娖鞯臓顟B(tài)，不斷的推陳出新，改進(jìn)與進(jìn)化。 與單片機(jī)的結(jié)合使家電面向智能化，而且人們的生活質(zhì)量日益漸升，也最終得到普及，智能家電也會(huì)慢慢改變我們的生活，生活更加舒適與健康。而小臺(tái)燈也是家電之一，也應(yīng)該當(dāng)仁不讓的隨著時(shí)代走向智能化的先驅(qū)。 臺(tái)燈在我們平常的生活當(dāng)中是不可或缺的家電。按款式可分兩個(gè)類型，一種是站立式的

10、，一種是帶夾子的。工作原理很簡(jiǎn)單，就是聚光于一處，這樣可以更方便的做自己想做的事。 據(jù)了解，很多臺(tái)燈都是用220V交流電供電，大部分都是有按鈕和開關(guān)，來(lái)使用此臺(tái)燈。這樣子的臺(tái)燈有許多不足之處，一則是電壓不安全，日常生活中有不確定因素；二則是日光燈會(huì)頻閃，這樣會(huì)對(duì)人的眼睛造成危害；三則是大的耗電、以日光燈為主的臺(tái)燈，瓦數(shù)都比較大；四則是人工化，開關(guān)都是依靠人手來(lái)操控，經(jīng)常出現(xiàn)忘記的現(xiàn)在，造成能源的浪費(fèi)。距今為止，在普遍的市面上，使用+5V直接電供電的智能臺(tái)燈是比較少見(jiàn)的，他的優(yōu)點(diǎn)也比較多，例如不會(huì)觸電，使用時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)污染不輻射等，它的優(yōu)勢(shì)相比普通臺(tái)燈有過(guò)之而無(wú)不及，智能臺(tái)燈不僅僅可以節(jié)省能源，

11、非常環(huán)保，而且可以用來(lái)糾調(diào)整坐姿，預(yù)防駝背和近視眼。與此同時(shí)，自動(dòng)開關(guān)的功能也為使用者省去了在漆黑中摸索按鈕的麻煩。 智能臺(tái)燈有兩種模式，分別是全自動(dòng)模式和手控模式。在全自動(dòng)模式下，智能臺(tái)燈會(huì)依據(jù)環(huán)境的亮暗和檢測(cè)人是否在來(lái)自動(dòng)控制臺(tái)燈。而此智能臺(tái)燈的原理是以9.5um波長(zhǎng)的人體紅外輻射來(lái)感應(yīng)電路。當(dāng)感應(yīng)電路感受到人體時(shí)，就會(huì)感應(yīng)后發(fā)光；紅外設(shè)定一個(gè)距離當(dāng)人體靠近小于這個(gè)距離，蜂鳴器就會(huì)響起，警告人應(yīng)該坐好。當(dāng)人離開了范圍之內(nèi)，燈會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，這個(gè)能節(jié)省電源。手控模式是環(huán)境的亮暗程度與燈的亮暗變化無(wú)關(guān)，是人為控制的亮暗，可以通過(guò)按鍵來(lái)改變亮暗程度。此智能臺(tái)燈，也有學(xué)習(xí)時(shí)間控制功能，設(shè)定的時(shí)間倒計(jì)

12、時(shí)，限定的時(shí)間到了，蜂鳴器就報(bào)警，想要停止報(bào)警只需要在紅外測(cè)距傳感器晃動(dòng)一下或按任意健就可以了。 臺(tái)燈是在家庭中不可或缺的物品，忘了關(guān)燈很容易造成能源的浪費(fèi)。從全球的角度來(lái)說(shuō)，說(shuō)一筆非常巨大的能源。正因?yàn)榕_(tái)燈被大部分的人所必需，我們也要改良他讓它變得更加便捷，要有自動(dòng)開燈功能，也要可以調(diào)整坐姿。熱釋電紅外傳感器是一個(gè)可調(diào)節(jié)距離的探測(cè)器，一般是4m左右，這也符合了從門到桌子的距離，所以當(dāng)人要進(jìn)來(lái)時(shí)，就不用去找開關(guān)了。紅外測(cè)距探測(cè)器也是一個(gè)可調(diào)節(jié)的探測(cè)器，現(xiàn)在設(shè)定的是20cm左右，這樣在自己調(diào)整坐姿的同時(shí)設(shè)置紅外測(cè)距探測(cè)器，這樣當(dāng)人不自覺(jué)離桌面太近，坐姿不足，這樣蜂鳴器就會(huì)開始報(bào)警，提醒人應(yīng)該調(diào)

13、整自己的坐姿。當(dāng)然離開了那個(gè)距離，報(bào)警就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。 1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)功能 內(nèi)容與要求: 制作一個(gè)紅外傳感控制電路，由單片機(jī)和BISS0001結(jié)合而成的智能臺(tái)燈。他的優(yōu)點(diǎn)是在自動(dòng)模式下可以根據(jù)環(huán)境的亮暗程度來(lái)改變臺(tái)燈的亮度，在沒(méi)有人的時(shí)候自動(dòng)關(guān)燈，達(dá)到節(jié)省電源的目的；而且可以調(diào)整坐姿，以防近視。要求具體如下： 1．熱釋電紅外傳感器是用BISS0001信號(hào)處理電路，接下來(lái)通過(guò)AT89C51進(jìn)行處理，這樣的目的是更加容易控制； 2．當(dāng)感應(yīng)的附近有人的時(shí)候，臺(tái)燈會(huì)根據(jù)當(dāng)前環(huán)境的亮暗程度來(lái)調(diào)節(jié)燈光，這樣也讓開開關(guān)更加容易，沒(méi)有黑暗摸索的麻煩； 3．接近了一定

14、的距離，蜂鳴器就會(huì)報(bào)鳴，讓你調(diào)整坐姿，以防近視； 4.當(dāng)檢測(cè)到?jīng)]有人的時(shí)候，臺(tái)燈會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，這樣就能節(jié)省電源。 5.可以自由的設(shè)定工作和學(xué)習(xí)時(shí)間，當(dāng)時(shí)間倒計(jì)時(shí)完成，蜂鳴器會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒應(yīng)該休息了。 1.2.2 系統(tǒng)分析 臺(tái)燈顯然已經(jīng)是人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾獰o(wú)可或缺的一部分，因?yàn)樽约旱氖韬鰶](méi)有關(guān)燈而造成電源浪費(fèi)。當(dāng)大陰天或者入夜十分，在黑暗中摸索開關(guān)也是比較麻煩。這樣我們用一個(gè)傳感控制電路，是以波長(zhǎng)為9.5um的人體紅外輻射為感應(yīng)。當(dāng)人進(jìn)入了這個(gè)范圍之內(nèi)，臺(tái)燈會(huì)以當(dāng)前環(huán)境的燈光，自動(dòng)開關(guān)和調(diào)節(jié)亮度；還有紅外測(cè)距傳感器，當(dāng)人身體太靠近桌面的時(shí)候，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警，警示人要調(diào)整姿勢(shì)。周圍沒(méi)

15、有人的時(shí)候，燈關(guān)閉。 2.系統(tǒng)主要器件簡(jiǎn)介 2.1主要芯片簡(jiǎn)介 STC89C51是耗能也低，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中可用來(lái)編程的有8K的控制器。從一個(gè)單獨(dú)芯片來(lái)說(shuō)，不僅擁有8位CPU還有Flash可以在系統(tǒng)中編程，這樣一來(lái)使STC89C51提高工作效率，更加靈便的提供解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 512字節(jié)RAM，8k字節(jié)Flash，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，32 位I/O 口線，復(fù)位電路是MAX810，還有二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)有6向量， 3個(gè)16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，串行口為全雙工。 STC89C51想操作靜態(tài)邏輯可以將頻率降到0Hz，用省電模式來(lái)支持兩種軟件。 圖1 STC

16、89C51引腳 此臺(tái)燈使用最新的51單片機(jī)。 STC89C51單片機(jī)的引腳說(shuō)明： VCC：供電。 GND：地線。 P0口：P0口是雙向開關(guān)。如果高電阻，P1口的管教首先寫1。P0能被界定在地址/數(shù)據(jù)的第8位，作為一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器應(yīng)用于外部程序。當(dāng)使用FIASH開始編程時(shí)，原碼的輸入口為P0口，在FLASH要檢驗(yàn)的時(shí)候，原碼由P0輸出，拉高P0的外部。 P1口：P1口是雙向I/O口用來(lái)為內(nèi)需供應(yīng)上拉電阻，四個(gè)TTL門電流可以在P1口的緩沖器中成功接受。當(dāng)P1口管腳讀入1，于內(nèi)部中被上拉成高，然后用來(lái)輸入。 P2口：P2口 是雙向I/O口，。當(dāng)P2口管腳讀入1，內(nèi)部上拉電阻將管

17、腳提高，并且用它輸入。P2想要實(shí)行存儲(chǔ)而被當(dāng)成有十六位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或者用于外面程序存儲(chǔ)器，則輸出高8位。P2口接收控制信號(hào)和來(lái)自高八位的地址信號(hào)當(dāng)FLASH進(jìn)行檢驗(yàn)和編程時(shí)。 P3口：P3口屬于一個(gè)雙向I/O口內(nèi)部為上拉電阻，可以將4門TTL電流接受輸出。當(dāng)P3口管腳讀入1，它用作輸入因?yàn)閮?nèi)部被上拉成高電平。因?yàn)樵谕獠勘幌吕傻碗娖?，則當(dāng)成輸出。 I/O口在輸入的時(shí)候工作方式有兩種，分別為讀端口還有讀引腳。端口的讀寫數(shù)據(jù)不是從外面來(lái)的，而讀寫進(jìn)總線內(nèi)部的是通過(guò)端口鎖存器讀寫，通過(guò)算術(shù)法則到端口鎖存器。這樣才能把從外部來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)部總線。 RST：復(fù)位輸入。維持RST腳高電平

18、時(shí)間2個(gè)周期，振蕩器產(chǎn)生復(fù)位。 ALE/PROG：只有用在鎖存的地址所需要的輸出電平被地址鎖存允可。這個(gè)引腳用來(lái)輸入編程脈沖在FLASH編程中。這里有一個(gè)需要注意的地方：把他當(dāng)成外面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，一個(gè)ALE脈沖跳過(guò)。與此同時(shí)，ALE正在執(zhí)行的只有MOVX，MOVX只有在ALE執(zhí)行才能發(fā)揮作用。而且也輕微提高引腳。 /PSEN：選通程序外部存儲(chǔ)器。在取值時(shí)期，所有機(jī)器的有效的周期為2次/PSEN。，而此2次/PSEN信號(hào)不會(huì)呈現(xiàn)當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 /EA/VPP：EZ低電平，使用外部存儲(chǔ)器。/EA把內(nèi)部鎖定成RESET當(dāng)他加密方式1的時(shí)候；如果以使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，則/EA端口已經(jīng)

19、維持著高電平。 2.1.1 時(shí)鐘電路 89C51單片機(jī)發(fā)生時(shí)鐘信號(hào)有內(nèi)部和外部時(shí)鐘。89C51部分內(nèi)結(jié)構(gòu)是一個(gè)振蕩電路，如果XTAL1（18）和XTAL2（19）的引腳外接石英晶體，所以可以在內(nèi)部生成時(shí)鐘脈沖信號(hào)從而形成自激振蕩器。圖2的電容C1和C2有使頻率穩(wěn)定和使起振快速的作用，5~30pF的電容值，30pF的典型值。1.2~12MHz間挑選的晶振CYS的振蕩頻率范疇，十二MHz和六MHz的經(jīng)典值。 圖2 內(nèi)部時(shí)鐘 2.1.2 復(fù)位電路 復(fù)位電路的方法有鍵位與上電清零。 通過(guò)外接的電容的充放能來(lái)清零，這就是上電復(fù)位。自動(dòng)上電復(fù)位的的條件是Vcc的上升時(shí)間低于1ms。

20、 按鍵清零。此臺(tái)燈就是通過(guò)按鍵來(lái)進(jìn)行清零。圖3為按鍵手動(dòng)復(fù)位。它的時(shí)鐘頻率用11.0592MHZ時(shí)，電容為10uF,電阻為10kΩ。 圖3 復(fù)位電路 2.2 BISS0001 BISS0001可以將信號(hào)集中處理的電路。與一些其他配件組裝就可以形成熱釋電紅外的開關(guān)，這樣也就可以快速度自動(dòng)開關(guān)各種裝置，例如：熒光燈、電風(fēng)扇、烘干機(jī)、和蜂鳴器等，在商場(chǎng)、酒店、倉(cāng)庫(kù)等區(qū)域都非常適用。B它的主體公用為： 1. 信號(hào)集中的集成電路； 2. 運(yùn)算放大器輸入的阻抗較高，有獨(dú)立性，允許同時(shí)和多個(gè)傳感器匹配；

21、 3. 有可以抑制干擾的雙向鑒幅器； 4. 內(nèi)置封存時(shí)刻的器件； 5. 穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單’可利用性好； 6. 2～6V的內(nèi)置參考電壓。 2.3 ADC0809的引腳及功能 A/D轉(zhuǎn)換器中的逐一比較型的價(jià)格、速度、精度上的性價(jià)比最高，是平常中最多人選擇的。而最重要的是芯片是ADC0809。圖4為芯片的引腳。 圖4 芯片的引腳 ADC0809的方案是一一比較，輸入為八路模擬，輸出為八位數(shù)字量。 完成了A/D轉(zhuǎn)后以后，就要把數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)來(lái)進(jìn)行處理，而且過(guò)程要快。 可靠的傳遞方法有3種： （1）定時(shí)傳遞法

22、 某一些轉(zhuǎn)換器它的時(shí)間作頻率是特有的，不可更改的。依靠這個(gè)理論上述制作1個(gè)延時(shí)的子程序，這樣以來(lái)當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換開啟則用這個(gè)子程序，轉(zhuǎn)換結(jié)束之后延時(shí)再用來(lái)數(shù)據(jù)的傳遞。 （2）查看方法 完成轉(zhuǎn)換與否，一般可以通過(guò)查看某個(gè)狀態(tài)信息，譬如ADC0809的EOC口。所以應(yīng)該通過(guò)咨詢EOC的狀態(tài)，來(lái)觀察是否轉(zhuǎn)換完結(jié)，然后在開始數(shù)據(jù)傳送，這就是查看方法。 （3）中斷方式 把EOC當(dāng)做中斷請(qǐng)求信號(hào)，這種數(shù)據(jù)傳送的方式是以中斷方式進(jìn)行的。 上述的三種方式中，都是轉(zhuǎn)完完成之后，就允許開始信息傳遞。通過(guò)接送口的OE是有效的，這樣就可以把轉(zhuǎn)變完成后的信息傳遞到總線上，接著使單片機(jī)接收。 有幾點(diǎn)注意事

23、項(xiàng)：ADC0809能于同一時(shí)間里輸入8路的模擬信號(hào)，卻于一個(gè)瞬間只可以更換1路，開始轉(zhuǎn)換的是共有的一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，依靠軟件更換C、A、B引腳上的代碼完成對(duì)各路的切換。圖5為通路表。 圖5 通路表 ⑷ 控制信號(hào)端為OE、START、CLK，輸出允許端為OE，啟動(dòng)信號(hào)輸入端START，時(shí)鐘信號(hào)輸入端為CLK。 ⑸ 參考電壓輸入端為VR(+)和VR(-)。 2.3.2 ADC0809的組成及變換原理 ADC0809結(jié)構(gòu)構(gòu)造如圖6。ADC0809的轉(zhuǎn)換則是使用一一比較法，供電電源是單一的+5V。八路選一有鎖存的功用，有模擬開關(guān)，取決選擇的通道是通過(guò)C、B、A引腳的功用。0809進(jìn)行1次

24、轉(zhuǎn)換需100μs左右，有TTL三態(tài)鎖存緩沖器來(lái)輸出，MCS-51信息總線則允許直接接入了。 如果有合適的用來(lái)外接的電路，則可以用來(lái)轉(zhuǎn)化模擬電路，0-5V。 圖6 ADC0809的組成 2.3.3 芯片的連線圖 圖7是此芯片與單片機(jī)的連接圖： 圖7 連接圖 3.系統(tǒng)組成與電路設(shè)計(jì) 此系統(tǒng)的創(chuàng)新靈感是源自生活，也正是要為平常處理一些問(wèn)題。為了達(dá)到便于控制的目的，單片機(jī)是處置的核心，BISS0001來(lái)集成電路，兩個(gè)傳感器是基本構(gòu)成。 3.1 系統(tǒng)組成部分 3.1.1 系統(tǒng)工作原理 圖8 系統(tǒng)框圖 這個(gè)系統(tǒng)是四個(gè)部位來(lái)組成的，如圖8： 1.通過(guò)光亮傳感器

25、、紅外測(cè)距傳感器、熱釋傳感器組合的傳感器部分； 2.處理的核心為89C51，只要對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行處理，從而給出控制命令； 3.通過(guò)89C51發(fā)出的命令來(lái)控制燈的開關(guān)還有亮暗程度，這個(gè)組成燈光的控制部分； 4.蜂鳴器，在設(shè)定的時(shí)間到了還有坐姿不正的時(shí)候報(bào)警。 3.1.2 系統(tǒng)控制核心 MCU單元、三個(gè)傳感器、顯示屏、鍵位、蜂鳴器還有燈組成了智能臺(tái)燈的系統(tǒng)。紅外測(cè)距傳感器、熱釋電紅外傳感器和光敏電阻組成了信號(hào)的檢測(cè)和處理部分；熱釋電紅外傳感器的作用就是檢測(cè)周圍是否有人在，采用這個(gè)傳感器的主要原因是它只對(duì)人體輻射出來(lái)的紅外的特定的波長(zhǎng)敏感，也就是波長(zhǎng)為10um的紅外，對(duì)于其他物品是不會(huì)產(chǎn)生

26、反應(yīng)的；感知臺(tái)燈當(dāng)前環(huán)境的燈光亮度是光敏電阻的作用；89C5l單片機(jī)作為MCU部分，傳感器接收處理后的信號(hào)，傳遞給單片機(jī)來(lái)處置，之后就發(fā)出控制的指令，這樣來(lái)掌控蜂鳴器、LED、顯示屏等工作；當(dāng)接收到來(lái)自MCU單元的命令，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出警告信號(hào)； 三極管驅(qū)動(dòng)控制著燈，輸出的是PWM脈沖。矯正坐姿的傳感器通過(guò)紅外測(cè)距，當(dāng)小于這個(gè)距離，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警 。顯示部分的構(gòu)成為三極管驅(qū)動(dòng)，四位一體的共陽(yáng)數(shù)碼管。 3.2 電路設(shè)計(jì)部分 3.2.1傳感器的處理部分和信號(hào)檢測(cè)部分 此智能節(jié)能臺(tái)燈的基本是三個(gè)組合傳感器。傳感器是不可或缺的一部分，傳感器的處理部分與信號(hào)檢測(cè)部分電路原理如圖9所示。 圖9傳感器

27、的處理部分與信號(hào)檢查部分電路是光敏電阻、BISS0001基礎(chǔ)電路、熱釋電紅外傳感器組合而成。而此傳感器則只會(huì)對(duì)人體輻射出來(lái)的紅外的特定的波長(zhǎng)敏感，也就是波長(zhǎng)為10um的紅外，對(duì)于其他物品是不會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)的。探頭里有2個(gè)相互并聯(lián)或者相互串聯(lián)的熱釋電元，且是剛好相反的2個(gè)電極化方向，這2個(gè)熱釋電元對(duì)環(huán)境的輻射用處大抵相同，則這兩個(gè)電元相互抵消，釋電反應(yīng)則就消逝，所以此探測(cè)器最終不會(huì)有信號(hào)。如果有人到了探測(cè)器的感應(yīng)圈中，則人體的紅外輻射就會(huì)聚集在一個(gè)點(diǎn)上，這個(gè)點(diǎn)在探測(cè)器的鏡面。熱釋電元開始接收，兩個(gè)熱釋電元所接收到的能量不等同，所以與之前的相反，沒(méi)有辦法做到相互抵消的效果，所以就會(huì)有信號(hào)輸出。BISS

28、0001是一個(gè)比較特別的集成的電路，構(gòu)成它的有電壓比較器、運(yùn)算放大器、封鎖時(shí)間定時(shí)器、延遲時(shí)間定時(shí)器與狀態(tài)控制器。光敏電阻如果阻值較小的時(shí)候，則環(huán)境光的強(qiáng)度比較高，這時(shí)芯片就會(huì)檢測(cè)到一個(gè)低電平，這時(shí)候鎖掉十四腳，傳感器的信息也都全部被禁止。而當(dāng)光敏電阻達(dá)到一個(gè)非常高的電阻時(shí)，這時(shí)候芯片則查到高的電平，十四腳也會(huì)啟動(dòng)；當(dāng)人體信號(hào)被infare1檢測(cè)到時(shí)，生出較弱的信號(hào)輸出，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大濾波電路從二腳輸出。 圖9 傳感器的各個(gè)部位 圖10 燈光電路 圖10為自己制成的核心為單片機(jī)的燈光的電路。用單片機(jī)與光敏電阻的配合來(lái)控制燈光的亮暗與開關(guān)，四個(gè)為一組的LED并聯(lián)在一起，然后將電源的負(fù)

29、極連接地表，如果有高電平用來(lái)輸出，則Q7導(dǎo)電通路，與此同時(shí)Q8隨之導(dǎo)通，LED的正極接電源，燈亮，如果改變成低電平來(lái)輸出，Q7則不導(dǎo)通，與此同時(shí)Q8也隨之不導(dǎo)通，LED就接不到電源，這時(shí)燈則滅。使PWM的占空比去掌控?zé)舻牧炼龋@時(shí)IO口變化很快。 3.2.2數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管為以發(fā)光耳極管為基本單元的半導(dǎo)體發(fā)光器件。它的段數(shù)有7段和8段，也就是多了1個(gè)發(fā)光二極管單元；如果按相接單元的方式，可分成共陽(yáng)極與共陰極。共陽(yáng)數(shù)碼管為發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連到一塊組成COM，在使用的時(shí)候+5V連接COM。點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的字段，如果發(fā)光二極管的陰極是在低電平，在一段字段中，如果它的陰極是低電平，此字段就發(fā)亮，反之

30、，如果陰極是高電平，就不亮。共陽(yáng)數(shù)碼管為發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連到一塊組成COM，在使用的時(shí)候GND連到COM，在一段字段中，如果它的陰極是低電平，此字段則發(fā)亮，反之，如果陰極是高電平，則不亮。它在家電領(lǐng)域的應(yīng)該是非常廣泛的，使用便捷，價(jià)格便宜。此設(shè)計(jì)用來(lái)顯示時(shí)間，使用共陽(yáng)極數(shù)碼管。 圖11 數(shù)碼管顯示 4.傳感器部分 顧名思義，傳感器的作用就是傳感，將我們需要信息傳到控制中心，將變化的量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，這樣會(huì)更加有效和便捷。 4.1工作特征 熱釋紅外傳感器通過(guò)將兩個(gè)相同特點(diǎn)的熱點(diǎn)元連成差動(dòng)平衡或者反向串聯(lián)的方法，來(lái)壓抑自身溫度改變的干涉，這樣就可以順利的檢測(cè)出外界的紅外能量的變化，

31、為系統(tǒng)提供一個(gè)電信號(hào)。熱釋電紅外傳器為了形成阻抗變化，在他的結(jié)構(gòu)上使用場(chǎng)效應(yīng)管。因?yàn)闊犭娫妮敵鰹椴辉试S直接使用的電荷信號(hào)，所以用高達(dá)104ＭΩ的電阻將它轉(zhuǎn)化成電壓的方式，為了完成電阻感抗的改變，這時(shí)候搬出源極跟隨器。它的構(gòu)成部位則是干涉透光片、場(chǎng)效應(yīng)管搭配器和傳感探測(cè)元。 4.2工作原理 在此智能臺(tái)燈中，此傳感器是沒(méi)有任何能量的，它的目的就是靠接收能量的變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。 當(dāng)人體到了熱釋紅外傳感器的范圍，所釋放的紅外輻射就通過(guò)透鏡聚焦在探測(cè)元上，這時(shí)即輸出電信號(hào)，電信號(hào)先通過(guò)一個(gè)帶通濾波器，此帶通濾波器的最高停止頻率為十六Hz，最低停止頻率為0.16Hz。它會(huì)輸出很小的電壓檢測(cè)信號(hào)，且此

32、信號(hào)是變化的，且透鏡讓輸出的信號(hào)以脈沖的方式發(fā)出，總而言之，輸出的電壓信號(hào)必須要放大。本設(shè)計(jì)為了得到足夠的增益，使用LM324兩級(jí)放大。 4.3光敏電阻 光敏電阻是由很多的特殊材料制造而成，也是又名光導(dǎo)管，當(dāng)有光照的時(shí)候，它的電阻就會(huì)很快的變小。它本身上的載流子的導(dǎo)電性能非常好，如果外加了一個(gè)電場(chǎng)，載流子就會(huì)迅速的移動(dòng)，漂移到自己的位置上來(lái)，很快，這樣則使電阻變得很低。 4.3.1 光敏電阻的運(yùn)營(yíng)原理 光敏電阻的運(yùn)營(yíng)的原理也簡(jiǎn)單，就是內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻很多都是用一些比較特使的光敏材料與半導(dǎo)體結(jié)合而成，然后封存在透光的管殼里，也有很多方法能讓靈敏度增加。硒化物、碲化物和硫化物這些半導(dǎo)

33、體都是以上說(shuō)的半導(dǎo)體之一，部分都是一些金屬材料。要想從絕緣襯底上制成梳狀歐姆電極或者極薄的光敏電阻電極，牽出引線，就要通過(guò)噴涂、燒結(jié)、涂敷燈方法。為了避免受潮，應(yīng)該封在有透光鏡切密封的空間中。如果環(huán)境較暗時(shí)，電阻值會(huì)很高高，如果環(huán)境變亮或者有光照時(shí)，這時(shí)半導(dǎo)體的禁帶寬度如果小于光子能量，這電子在價(jià)帶中躍遷至導(dǎo)帶只要吸收一個(gè)光子的能量，這時(shí)價(jià)帶中會(huì)生成空穴帶正電荷，這時(shí)候就產(chǎn)生電子—空穴對(duì)。光照愈強(qiáng)，光敏電阻的阻值愈低。當(dāng)光照消散后，之前生出的不同的載流子產(chǎn)生復(fù)合，那么就和原來(lái)的狀態(tài)一樣了。如果給光敏電阻施與電壓，那么則有電流通過(guò)，當(dāng)有光照射時(shí)，光強(qiáng)越大電流越大，這樣便可以光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻只是

34、1個(gè)電阻器件，沒(méi)有極性，所以允許外接一個(gè)電壓，無(wú)論是直接還是交流。 4.3.2主要特點(diǎn)和特性 光敏電阻的光譜特別，依此則可劃分成三種類型： 紫外光敏電阻器：顧名思義，對(duì)紫外線會(huì)分外的敏感，當(dāng)屬檢測(cè)紫外線的首選。 紅外光敏電阻器：大部分的光敏電阻器是硒化鉛、銻化鉛、硫化鉛、碲化銦等，應(yīng)用很多，不僅在農(nóng)業(yè)、商業(yè)中應(yīng)用廣泛，在國(guó)防和科學(xué)研究也是經(jīng)常使用。 可見(jiàn)光光敏電阻器，它的光敏電阻器包含硒化鎘、硫化鎘、硒、砷化鎵、硅、鍺、碲化鎘、硫化鋅。光電控制系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，比如照明器具的亮滅，自動(dòng)門的開關(guān)，自動(dòng)水的開水和停水設(shè)置，還有測(cè)量超薄零件的厚度等方面。 下面介紹一些重要的參數(shù)： 1

35、.光電流、亮電阻。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是有外接的電壓，同時(shí)也有光照，這時(shí)候的電流名為光電流，電阻就是亮電阻。 2.暗電流、暗電阻。與上述的相反，就是有外接的電壓，但是沒(méi)了光照，這時(shí)候的電流名為暗電流，電阻就是暗電阻。 3.靈敏度。靈敏度為上述的暗電阻與光電阻的相對(duì)改變的值。 4.光譜響應(yīng)。又稱為光譜靈敏度，它的靈敏度隨著照射的波長(zhǎng)不同的單色光的變化。 5.光照特點(diǎn)。當(dāng)光的強(qiáng)度有所更改時(shí)，電信號(hào)也會(huì)更改。而由實(shí)驗(yàn)可得，如果光照強(qiáng)度愈大，光敏電阻的阻值則愈小。但是到達(dá)一定的程度，就會(huì)慢慢趨向平緩。大體都是非線性的特性。 6.伏安特性曲線。伏安特性曲線為光電流與外加電壓之間的聯(lián)系，在光敏

36、器件的范圍中，當(dāng)電壓增加，它的電流隨之增加。 7.溫度系數(shù)。溫度對(duì)光敏電阻的光電效應(yīng)有很大的作用，當(dāng)溫度比較低，電阻的敏感度升高，如果相反，也是會(huì)降低。 8.額定功率。所允許消耗的特定的隨溫度變化的功率。 4.4測(cè)距傳感器 測(cè)距用的是光電傳感器，既可以發(fā)射也可以接收。可以根據(jù)自己的要求來(lái)調(diào)節(jié)距離。此傳感器的優(yōu)點(diǎn)也多，比如受可見(jiàn)光干預(yù)小、探測(cè)距離遠(yuǎn)、低廉的價(jià)格、組裝簡(jiǎn)單、便捷使用等，在流水線計(jì)件、機(jī)器人避障等多個(gè)地方都經(jīng)常使用。 光電元件將檢測(cè)到需要測(cè)量的事物改變，然后把他轉(zhuǎn)換成光信號(hào)傳輸，接著轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器是三個(gè)部分組合：光電元件、光源、光學(xué)通路。 光電檢測(cè)方式的特點(diǎn)

37、不僅速度比較快，效率高，操作簡(jiǎn)單，樣式也多，選擇也多，所以光電式傳感器于控制與檢測(cè)的領(lǐng)域中使用范圍廣。 光電傳感器在完成光轉(zhuǎn)換是一個(gè)不可或缺的元件，它能把紅外、可見(jiàn)光與紫外等光信息轉(zhuǎn)換成電信息的機(jī)器。 光電式傳感器不僅僅允許檢查電量直接引起光量改變，也允許用來(lái)檢測(cè)其他非電量，轉(zhuǎn)換為光量變化。在人工智能和自動(dòng)化中，它的優(yōu)點(diǎn)都被放大很多，都是非常經(jīng)常的使用。 光電傳感器為完成控制把光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)之間的變化。光電傳感器組成由：檢查部分、接受器與發(fā)送器。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光源。接收器的組成部分為光電三極管、光電二極管、光電池。在接收器的前，有例如光圈與透鏡等的光學(xué)元件。隨后是檢查部分，可以清

38、除無(wú)效的糟粕，提高效率。 圖12 測(cè)距電路圖 5. 軟件程序設(shè)計(jì) 5.1 主程序流程圖 主程序流程圖如圖13所示： 計(jì)時(shí)流程圖如圖14所示： 顯示函數(shù)如圖15所示： 開始 ADC0809函數(shù)如圖16所示： OE=0 ST=0 ST=1 ST=0 等待轉(zhuǎn)換結(jié)束結(jié)束后EOC=1 EOC=0 EOC=1

39、 OE=1 讀取AD數(shù)據(jù) OE=0 返回?cái)?shù)據(jù) 開始 圖16：ADC0809函數(shù) 總結(jié)致謝 在持續(xù)了一段時(shí)間的刻苦努力，終于完成了硬件與論文。這也意味著畢業(yè)已經(jīng)近在眼前了。在這四年期間，不管在教室里、宿舍里還是運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上，都讓我收獲了不少東西，即使時(shí)光飛逝，即使之后相見(jiàn)恨難，但也是值得回味的一段旅程，之后的路還很長(zhǎng)，即使天寒地凍，路遠(yuǎn)馬亡，也會(huì)不放下自己學(xué)習(xí)的心。 在論文還有硬件的完成中，雖然困難重重，自己的基礎(chǔ)比較薄弱，從開題報(bào)告、任務(wù)書，再到硬件設(shè)計(jì)和論文撰寫，

40、都不是一件簡(jiǎn)單的事情。感謝身邊的同學(xué)和老師，孜孜不倦的教導(dǎo)和努力，然后終于完成了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)，也是非常的辛苦他們了。 論文的結(jié)束可能代表著大學(xué)生涯的結(jié)束，但不是意味著學(xué)習(xí)生涯的末端，活到老，終將學(xué)到老，不管以后身在何處，都要不忘記心里的初衷，所有的努力就是為了沒(méi)有遺憾！ 最后謝謝專家們的批評(píng)和指導(dǎo)。 參考文獻(xiàn) [1] 趙國(guó)強(qiáng)，智能臺(tái)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(jì)，北京，北京科學(xué)出版社，2002.3，6 [3]黃繼昌，電子元器件應(yīng)用手冊(cè)，北京，北京人民郵電出版社， 2004年，5 [4

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