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1、- -2014届毕业生毕业论文题目: 基于51单片机的智能台灯设计院系名称：专业班级：学生：学 号：指导教师：教师职称：2014年 9月1日- - word.zl- -摘 要社会在不断进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高科技应用含量决定着产品开展的新趋势和前景，智能化技术在电子产品领域的应用意义深远。随着电子产品的快速开展，家用电器也越来越偏向智能化，已经应用于实际中的有智能洗衣机，智能电饭锅，智能电磁炉等，而所用的智能化家用电器都用一个共同的特点，都是利用单片机作为中央控制单元。结合了单片机的智能家用电器和普通家用电器相比，功能上更强，使用更方便，平安可靠性也更高，最重要的是更节省电能，
2、提高了家用电器的品质。智能台灯以专门感应人体红外信号的热释电红外传感器为根底，以BISS0001信号处理电路，利用单片机进展处理，以到达便于控制的目的。当房间亮度不够时，且有人在附近时，台灯便会自动点亮，省去了黑暗中摸开关麻烦；当学习时由于靠桌面太近，造成坐姿不正，系统就会提示，以纠正坐姿，防止近视；学习太累了时，趴在桌子上睡会儿时，台灯就会自动熄灭；当无人在时，系统也会使台灯自动熄灭，以到达节省能源的目的。关键词：智能台灯 BISS0001 单片机 AT89C51- - word.zl- -Title：Intelligent desk lamp design Based on MCUAbst
3、ractSocial progress and human in the constant pursuit, the market in a constantly changing, high-tech application content decided the new trend of development of the product and prospects, intelligent technology in the electronic products in the fields of application of meaning. With the rapid devel
4、opment of electronic products, household appliances, has more and more is also turn to intelligent applied in practice of intelligent washing machine, intelligent electric, intelligent induction cooker etc, and the intelligent household appliances are used with a mon characteristics, are using singl
5、e chip microputer as the central control unit. bined with MCU intelligent household appliances and ordinary household appliances, stronger than on the function, use more convenient, safety reliability also higher, the most important is the more to save electric energy, improve the quality of the hou
6、sehold appliances.Intelligence desk lamp for specifically induction human heat-releasing infrared signal based on infrared sensors, BISS0001 signal processing circuit, using single chip puter processing, in order to achieve the purpose of easy control. When the room and someone when insufficient bri
7、ghtness around, desk lamp will be lighted, tell the darkness touch switch trouble; When learning on the desktop is too close, due to causes posture is not straight, the system will hint, in order to correct posture, preventing myopia; Learning too tired, sleep on his desk lamp when, it will automati
8、cally out; When no one in, the system also can make desk lamp extinguishes, in order to achieve automatic save energy purposes Keywords：Intelligence desk lamp BISS0001 microcontrollerAT89C51- - word.zl- -目录摘要. IIAbstractIII1 绪论11.1 智能台灯系统概述11.2 毕业设计容22.系统主要器件介绍42.1 AT89C5142.2 BISS000172.3 DAC083282
9、.4 74LS13893.系统组成及电路设计123.1 系统组成局部123.2 电路设计局部134.传感器局部184.1热释电红外传感器的原理特性184.2热释电红外传感器的工作原理184.3光敏电阻195. 软件程序设计215.1 总体程序框图215.2 主程序流程图21总结及展望23致24参考文献25附件26- - word.zl- -1绪论1.1 智能台灯系统概述随着科技的高速开展，各种各样的科技产品、家用电器开场走入人们的生活，这一切都大提高了人们的工作效率、改善了人们的生活，现在电器的开展趋势是智能化，这样会使人们使用起来更加方便。随着智能控制理论和人工智能研究的深入，各种更加逼真地
10、模拟人类智能的家用电器会更多地出现，而单片机和智能理论的结合，将来不但更多地改良现行家用电器，而且将会产生全新的家用电器。 家用电器因为单片机的参加而走向智能化，并且随着人们生活水平的提高日益走向平民化，我们的生活也随着家用电器的开展越来越方便、舒适。随着家用电器的开展，作为家用电器当中的小台灯也要顺应科技的开展步伐走向智能化。台灯是人们生活中用来照明的一种家用电器。它一般分为两种，一种是立柱式的，一种是有夹子的。它的工作原理主要是把灯光集中在一小块区域，集中光线，便于工作和学习。一般台灯用的灯泡是白炽灯或者节能灯泡，有的台灯还有应急功能，用于停电时无电照明。目前，灯具市场上出售的灯具种类繁多
11、，一般台灯均采用220V交流电源供电，日光灯管、白炽灯泡为光源，手动开关或触摸感应式开光来控制。但这类台灯存在很多弊端，一是电压是不平安电压，给人们使用带来不平安因素；二是日光灯还具有频闪效应，经常使用会给人的眼睛带来一定的伤害；三是耗电量大、台灯通常都是以日光灯为主，在几瓦到几十瓦之间；四是人工化，人们由于手工操作，往往会忘记关灯，这也造成电能的浪费，到目前为止，在灯具市场上，很少见到采用+5V的直流电源供电的一种人体智能台灯，它具有既不会出现触电，使用寿命长、无辐射、又不污染等优点，有许多普通按键台灯所无法比及的优势，智能化台灯一方面可以更节省电能，有利于环保，另一方面可以纠正使用者的坐姿
12、，预防脊椎变形和眼睛近视。同时，智能台灯在黑暗的时候自动开关灯的功能也让使用者使用起来更方便，省去黑暗摸灯的麻烦。智能台灯可分为自动和手动两种模式。在自动模式下，台灯能根据环境光的明暗与人是否被台灯所检测到来自动开启台灯。在这里设计了以人体红外辐射波长为9.5um传感控制电路。当人体在台灯的围时，台灯自动感应环境光线，调节发光亮度，自动感应开灯；当人体太靠近桌面时，台灯自动感应，警告纠正坐姿，假设在一定时间未离开桌面那么自动熄灭。当人离开时那么自动关灯，到达节约能源的目的。手动模式是灯光亮度不随环境光线变化而变化，可以手动按下调节亮度按键来调节灯光亮度。本设计还有学习时间计时的功能，可手动设置
13、学习时间，当时间到时，台灯报警，提醒学习时间到了该休息了，此时可以用手或者其他障碍物在红外测距传感器前晃一下或者按一下任意按键就可以停顿报警。台灯是一般家庭的生活必需品，但由于经常忘记关灯而造成巨大的能源浪费。全球这么多台灯，估算一下，消耗能源可观。另一个是作为一个必需品，当然要使生活变得更方便，省去了黑暗中开灯的麻烦，并且可以纠正坐姿。本系统在实验室进展了实物实验。热释电红外探测器1的距离是4m左右距离可调，主要是因为般来说是门离书桌的距离;以便黑暗中时人一到门口那么启动，省去了开灯的麻烦，用户可以根据自己的实际情况进展距离调节。红外测距探测器的距离是20cm左右距离可调，主要考虑是当学习时
14、，有时坐姿不正，引起身体离桌面太近，容易引起近视，此时台灯发出警告，提醒注意，假设在设定的时间未离开，那么强制熄灭。有时人学习累了，趴在桌子上睡觉，而忘了关灯,这时系统就会检测到，从而启动延时程序，一段时间过后，台灯就会自动熄灭。1.2 毕业设计容1.2.1设计容和实现功能名称：基于AT89C51的智能台灯容及要求: 设计并制作一种智能台灯，主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其特点是在有人时根据环境光线调节灯光的亮度，无人时关灯，节约能源；且能纠正坐姿，防止近视。具体要求如下：1以专门感应人体红外信号的热释电红外传感器为根底，以BISS0001信号处理电路，利用单片机进展
15、处理，以到达便于控制的目的；2有人在附近时，台灯便会根据环境光线调节灯光亮度，省去了黑暗中摸开关麻烦；3当学习时由于靠桌面太近，造成坐姿不正，系统就会提示，以纠正坐姿，防止近视； 4.学习太累了时，趴在桌子上睡会儿时，台灯就会自动熄灭；5.当无人在时，系统也会使台灯自动熄灭，以到达节省能源的目的6.可以设置学习时间，时间到时，会蜂鸣器报警，提醒休息。1.2.2系统分析台灯已是千家万户的必需生活用品，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚降临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便。在这里设计了以人体红外辐射波长为9.5um传感控制电路。当人体在台灯的围且环境光强较弱时，自动感应开灯；当人体太靠近
16、桌面时，台灯自动感应，警告纠正坐姿，假设在一定时间未离开桌面那么自动熄灭。当人离开时那么自动关灯，到达节约能源的目的。单片机在本次智能节能台灯设计中的主要控制单元，主要控制电路灯光，控制电路是在单片机的控制下工作。2.系统主要器件介绍2.1主控芯片介绍STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，置4KB E
17、EPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断构造，全双工串行口。另外 STC89X51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停顿工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停顿，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。图2 STC89C51单片机引脚图单片机是美国STC公司最新推出的一种新型51核的单片机。片含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、PWM等模块。一STC89C51主要功能、性能参数如下：
18、1置标准51核，机器周期：增强型为6时钟，普通型为12时钟;2工作频率围：040MHZ，相当于普通8051的080MHZ;3STC89C51RC对应Flash空间：4KB;4部存储器RAM)：512B;5定时器计数器：3个16位；6通用异步通信口UART1个；7中断源:8个；8有ISP(在系统可编程IAP(在应用可编程),无需专用编程器仿真器；9通用IO口：3236个；10工作电压：3.85.5V；11外形封装：40脚PDIP、44脚PLCC和PQFP等。二STC89C51单片机的引脚说明：VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电
19、流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进展校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1时，其管脚被部
20、上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进展存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进展读写时，P2口输出其特殊功能存放器的容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流ILL这是由于上拉的缘故。 P3.0 RXD串行输入口 P3
21、.1 TXD串行输出口 P3.2 /INT0外部中断0 P3.3 /INT1外部中断1 P3.4 T0记时器0外部输入 P3.5 T1记时器1外部输入 P3.6 /WR外部数据存储器写选通 P3.7 /RD外部数据存储器读选通 P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的容读入到部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到部总线。上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作。这
22、是由硬件自动完成的，不需要我们操心，1然后再实行读引脚操作，否那么就可能读入出错，为什么看上面的图，如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q为1加到场效应管栅极的信号为1，该场效应管就导通对地呈现低阻抗，此时即使引脚上输入的信号为1，也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1。假设先执行置1操作，那么可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入，由于在输入操作时还必须附加一个准备动作，所以这类I/O口被称为准双向口。89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高
23、电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想制止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE制止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PS
24、EN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，那么在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH，不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源VPP。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.1 时钟电路89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一是部时钟方式，二是外部时钟方式。部时钟方式如图3所示。在89S51单片机部有一振荡电路，只要在单片机的XT
25、AL118和XTAL219引脚外接石英晶体简称晶振，就构成了自激振荡器并在单片机部产生时钟脉冲信号。图中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在530pF，典型值为30pF。晶振CYS的振荡频率围在1.212MHz间选择，典型值为12MHz和6MHz。图3 89c51部时钟电路2.1.2 复位电路当在89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机部就执行复位操作假设该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充放电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1
26、ms,就可以实现自动上电复位。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST9端与电源Vcc接通而实现的。按键手动复位电路见图4。时钟频率用11.0592MHZ时C取10uF,R取10k。图4 89C52 复位电路2.2 BISS0001BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件即可构成被动式热释电红外开关，故能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域，或用于平安
27、区域的自动灯光、照明和报警系统。BISS001的主要功能如下： 1. 为CMOS数模混合专用集成电路； 2. 具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配进展信号处理； 3. 带有双向鉴幅器，可有效抑制干扰； 4. 设延迟时间定时器和封锁时间定时器； 5. 构造新颖，稳定可靠，调解围宽； 6. 置参考电压，工作电压围为26V。2.3 ADC0809的引脚及功能逐次比拟型A/D转换器在精度、速度、和价格上都适中，是最常用的A/D转换器件。芯片采用的是ADC0809，以下介绍ADC0809的引脚及功能。芯片如图3-4所示。图3-4 ADC0809的引脚ADC0809是一种逐次比拟式8路模拟输
28、入、8位数字量输出的A/D转换器。由图可见，ADC0809共有28个引脚，采用双列直插式封装。主要引脚功能如下： IN0-IN7是8路模拟信号输入端。 D0-D7是8位数字量输入端。 A、B、C与ALE控制8路模拟通道的切换，A、B、C分别与3根地址线或数据线相连，3位编码对应8个通道地址端口。ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如下图。下面说明各引脚功能。IN0IN7：8路模拟量输入端。2-12-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START： A/D转换启动脉冲输入端，输
29、入一个正脉冲至少100ns宽使其启动脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换。EOC： A/D转换完毕信号，输出，当A/D转换完毕时，此端输出一个高电平转换期间一直为低电平。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换完毕时，此端输入一个高电平，才能翻开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF+、REF-：基准电压。Vcc：电源，单一+5V。GND：地。首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比拟器。START上升沿将逐次逼近存放器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变
30、低，指示转换正在进展。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换完毕，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门翻开，转换结果的数字量输出到数据总线上。转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进展处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进展传送。为此可采用下述三种方式。1定时传送方式对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是的和固定的。例如ADC0809转换时间为128s，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时
31、间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进展数据传送。2查询方式A/D转换芯片有说明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进展数据传送。3中断方式把说明转换完成的状态信号EOC作为中断请求信号，以中断方式进展数据传送。不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进展数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机承受。需要注意的是：ADC0809虽然有8路模拟通道可以同时输入8路模拟信号，但每个瞬间只能换1路，共用一个A/D转换器进展转换，各路之间的切换由软件改变C、A
32、、B引脚上的代码来实现。地址锁存与译码电路完成对 A、B、C 3个地址位进展锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连，图3-5为通道选择表。图3-5 通道选择表 OE、START、CLK为控制信号端，OE为输出允许端，START为启动信号输入端，CLK为时钟信号输入端。 VR(+)和VR(-)为参考电压输入端。2.3.2 ADC0809的构造及转换原理ADC0809的构造框图如图3-6。ADC0809采用逐次比拟的方法完成A/D转换的，由单一的+5V电源供电。片有锁存功能的8路选1的模拟开关，由C、B、A引脚的功能来决定所选的通
33、道。0809完成一次转换需100s左右，输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连接到MCS-51的数据总线上。通过适当的外接电路，0809可对0-5V的模拟信号进展转换。START CLKOEVR(+) VR()VCCGNDEOCD0.D7三态输出锁存器8位A/D转换器地址锁存与密码CBAALE8 路模拟量开 关IN7.IN0图3-6 ADC0809的构造框图2.3.3 ADC0809连线图ADC0809与单片机的连线图如图3-7：图3-7 ADC0809的连线图3.系统组成及电路设计本系统制作的主要设计源泉来源于生活，因此创新之处也在于处理生活中一些比拟常见的问题。以专门感应人体红外信号的热释
34、电红外传感器为根底，以BISS0001信号处理电路，利用单片机进展处理，以到达便于控制的目的。3.1 系统组成局部3.1.1 系统工作原理89C51热释电红外传感器1红外测距传感器光敏电阻蜂鸣器提醒电路灯光控制电路晶振电路复位电路图3-1系统示意图本系统组成如图3-1所示，主要由四局部组成：1.传感器局部：热释电传感器、红外测距传感器、光线传感器 ；2.以89C51组成的中央处理单元：处理信号并发出控制命令；3.灯光控制电路局部：根据89C51给出的命令控制灯光亮灭和亮度；4.蜂鸣器报警局部，用于学习时间到达报警和坐姿矫正报警。3.1.2 系统控制核心该智能台灯的系统主要由传感器、MCU单元、
35、蜂鸣器、显示局部、按键和灯等局部组成。信号检测与处理局部由热释电红外传感器、光敏电阻和红外测距传感器组成；传感器的作用是感知是否有人在，故采用的是热释电红外传感器，该传感器只对波长为10m(人体辐射红外线波长)左右的红外辐射敏感，而对除人体以外的其他物体不会引发探头动作；光敏电阻的作用是感知台灯周围环境的光照强度；MCU局部采用的是89C5l单片机，该单片机具有价格低廉、开发简单、操作方便及可以加密等优点，因此市场占有量非常大。该单片机作用是接收传感器返回信号，处理后控制显示、报警、灯等电路工作；蜂鸣器单元主要是根据MCU单元发出的命令给出警告信号； 灯的控制是有三极管驱动，通过单片机的IO口
36、输出脉冲，控制灯的亮度。坐姿矫正传感器是有红外测距传感器测量障碍物与系统距离，小于报警距离时，蜂鸣器就会报警。显示局部是由4位1体共阳数码管，通过9012三极管驱动构成。3.2 电路设计局部3.2.1传感器组成的信号检测及处理局部在电路设计局部中，单片机在本次智能节能台灯设计中的主要控制单元，主要控制电路灯光，控制电路是在单片机的控制下工作。传感器在设计中起着重要的作用，传感器组成的信号检测及处理局部电路原理如图3-2所示。图3-2是由热释电红外传感器、光敏电阻、BISS0001组成的信号检测及处理电路。红外热释电红外传感器只对波长为10m人体辐射红外线波长左右的红外辐射敏感，所以除人体以外的
37、其他物体不会引发探头动作。探头包含两个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有一样的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域，人体红外辐射通过局部镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。BISS0001是由运算放大器、电压比拟器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。当外界光强较强时，光敏电阻阻值很小，BISS0001检测到低电平，从而封锁14脚，制止传感器infare1的信号。当外界光强较弱时，光敏电阻阻值很
38、大，BISS0001检测到低电平，开启14脚；infare1检测到人体信号时，产生微弱的信号输出，经R5、R1005、R4、C1、C6、C7组成的信号放大滤波电路。R1000、R1001、C1000和C1001组成的延时电路。信号经处理后从2脚输出。图3-2 传感器组成的信号检测及处理局部单片机灯光控制电路如图3-3所示。图3-3 单片机灯光控制电路图3-3是由单片机组成的灯光控制电路。LED的负极接地，所有灯并联，正极接在三极管的集电极，当单片机的口输出高电平时，导通，的基极被导通的拉低，导通，并联的LED灯的正极就接在了电源上，灯就亮了，当单片机的io口led低电平时，Q7截止，Q8的基极
39、被R12的10k电阻拉高，Q8截止，并联的正极不接电源，熄灭。当单片机的口很快的变化时，就可以通过PWM的占空比控制灯的亮度了。3.2.2数码管显示数码管是一种半导体发光器件，其根本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元多一个小数点显示；按能显示多少个“8可分为1位、2位、4位等等数码管：按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极()的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，
40、相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极()的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。由于它的价格廉价使用简单在电器特别是家电领域应用极为广泛。本设计采用共阴极数码管来显示时间。图3-4 数码管显示4.传感器局部传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。它主要被用于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态，为有效地控制系统的动作提供信息。4.1热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同
41、的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化 并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在构造上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用 因而需要用电阻将其转换为电压形式 该电阻阻抗高达104，故引入的沟道结型场效应管应接成共漏形式 即源极跟随器 来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干预滤
42、光片和场效应管匹配器三局部组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进展极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。4.2热释电红外传感器的工作原理在该探测技术中，所谓“被动是指探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。被动红外报警器的特点是能够响应入侵者在所防区域移动时所引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能。图所示是该报警器的工作电路原理图。当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出
43、电压信号，然后使该信号先通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为16Hz，下限截止频率为0.16Hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱通常仅有mV左右，而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为0.110Hz左右，所以应对热释红外传感器输出的电压信号进展放大。本设计运用集成运算放大器324来进展两级放大，以使其获得足够的增益。4.3光敏电阻光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小
44、的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。4.3.1 光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理是基于光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，那么价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正