基于单片机的自动照明系统论文

基于单片机的自动照明系统论文内容摘要：

编程 双数据寄存器指针 表 1 主要功能 表 特性 复位电路 系统的复位电路是将核心控制芯片回到默认的硬件状态下，即使单片机的片内电路初始化，使得单片机能够从一种确定的默认的状态下开始运行，它是每个微机系统必须执 行的第一步。 单片机 AT89S51 的复位是 通过 外部的复位电路来实现的，其复 位信号是从 RST 引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。 复位电路工作原理 图 如图 5 所示， 在 VCC 上电 瞬间 ， 电容器 C3 随之 充电，在电阻 R1 上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒 之 后， 电容器 C3 充满， 通过 电阻 R2上 的 电流 将 降为 0，电压也为 0，使得单片机 进入工作状态。 工作期间，按下 按钮 ， 电容器 C3 放电 ， 松开按键 按钮 ， 电容器 C3 又 开始 充电，在 10K电阻上出现电压，使得单片机复位。 几个毫秒 之 后，单片机进入工作状态。 图 5 复位电路 时钟电路 单片机的时钟电路是用来配合外部晶体实现振荡的电路，这样可以为单片机提供时钟， 单片机中各功能部件的运行都是以时钟频率为基准 ，如果运行时钟为 0，单片机就不工作，当然超过单片机的工作频率 8 的时钟也会导致单片机不工作。 电路图 6 所示。 图 6 时钟电路图 人体红外检测模块 不管是什么物体其自身都会向外不发射出红外线，由于物体不同，发射出的红外线波长也不一样， 通过这一点的区分，我们就可以通过多红外闲的勘察，来做出判断，人体红外传感器就是一种能区分人与其他物体的传感器。 其 工作原理如下： 正常人体会发出波长为 10μ M 的红外线 ，被被探测到之后，先被 菲泥尔滤光片增强 ，然 后 被 聚集到红外感应源 ，引起感应源温度变化 ， 使得其向外 释放电荷，后续电路 检测到电荷后，就会显示为有人体存在。 人体红外传感器透镜的信号采集敏感区示意图如图 7. 有人进 来 时， 人体红外线 被红外传感器 所 接收，人体存在 就会 被感应， 并以 高电平 输出。 当人进入 到最不敏感 的 移动方向时， 那么 人体传感器所 检测到 的信号就会不 理想 ，有 的 时会产生误动作，所以 在安装人体红外传感器 时 方向 要特别注意。 传 感 器最 敏 感 移 动 区 域最 不 敏 感 移 动 区 域 图 7 信号采集敏感区 人体红外传感器的原理图如图 8 所示： 人体红外传感器的 1 号引脚 是 电源 的 信号端， 2 号引脚 是 信号采集输出端， 3 号引脚 是 地信号端。 在设计电路 时 ，为了 增加 人体传感器的工作 时的 可靠 性，在 引脚 2 与地引脚 3 之间加 入 一个 6800PF 的电容，此外 人体存在传感器的引脚 2 和 单片机的 连 接在一起 ， 再接一个 100 千欧 的上拉电阻， 这样就能使得 人体存在传感器 的 输出信号 更加的 可靠。 其电路原理图如图 9. 9 图 8 人体红外传感器的原理图 1 2 3H P 2 0 8C6 8 0 p fV C Cp 3 .3 图 9 人体 红外 传感器电路图 日光强度检测模块 是以 单片机作为核心， 由于单片机的体积小 、 成本低 ， 能够 满足实际需求。 传感器选择 的是 光敏电阻， 和 精密电阻串联 串联在一起， 分压得到 的 电压信号 传 送 到 A／ D 如图 10。 为了减小模块 的体 积 以及 降低成本 的价格 ， 本设计 选择 了 功耗 低 、方式工作 为串行 的 TLC549 作为 A／ D 转换器。 TLC549 采用 了 IinCMOSTM 技术并 且 以开关电容逐次逼近 的 原理 来 工作的 8 位串行 A／ D 芯片，可 以和通用微控制器、处理器通过 CS、 DATAOUT、 I／ OCLOCK 三条口线 来 进行串行 接口 的。 TLC549 有软、硬件控制电路和 4MHz 的片内系统时钟，转换 的 时间最长 是 17μ s， 最高可以达到 为 40000 次 /s转换速率。 总 的失调误差最大 是 177。 0． 5LSB，典型功耗值 是 6mW。 TLC549 采用 的是 差分参考电压高阻输入，抗干扰 性强 ，可 以 按 照 比例量程 来 校准转换 的 范围， 因为当 VREF接地时 ， (VREF+)(VREF)≥ 1V， 所以 较小信号 就可以用它来 采样， 另外 ，该芯片 的 电源供电 的 范围 是 3～ 6v。 总 而言 之， TLC549 具有时序简单，控制 的 口线少，价格便宜，转换速度快，功耗低等特点， 比较 适用于低功耗 的 袖珍 仪器上单路 A/D 的 采样，也可 以把 多个器件并联 在一起来 使用。 工作原理 为 TLC549 带有片内系统时钟，该时钟 和 I／ OCLOCK 是 彼此 独立工作的，对于 特殊速度 和 相位匹配 没有要求。 当 CS 为高 电平 时， DATA OUT 端口 是 高阻状态， 这 时 I／ OCLOCK 是 不起作用。 这种 CS 的 控制作用允许在使用多片 TLc549 时，共用 I／ OCLOCK， 来 减少多路 (片 )A／ D 使用时 I／ O 控制端口。 10 图 10 A/D 模块 1602 液晶显示模块 显示模块采用 1602 LCD 液晶显示器 ,显示控制方法简单 ,低功率 ,简单的硬件电路 ,可以 显示字符。 1602液晶模块字符在内存 (CGROM)有 160 个不同的点阵字符图形存储 ,这些字符 包括 阿拉伯数字和英文字母和常用的符号 ,和日本的假名 ,每个 字符 有一个固定的代码 ,如英文字母 “A”资本的代码是 01000001 B,显示模块取 41 H 点阵字符图形显示地址 ,我们可以看到字母 “A”。 1602 是有 一个标准接口 16 脚接口。 引脚分布和接口信号说明 (1)引脚分布 1602 液晶显示共有 16 个引脚，其引脚分布如图 11 所示。 图 11 1602 液晶显示模块引脚分布 (2)引脚功能 1602 引脚功能如表 2 所示 表 2 LCD1602 引脚功能 11 LCD 液晶电路 LCD 液晶电路连接如图 12 所示： 图 12 LCD1602 连接图 读写操作时序如图 13 和 14 所示： 12 图 13 读操作时序 图 14 写操作时序 继电器驱动模块供电电路 继电器 是整个系统的强弱电的中间体，其 驱动电路如图 14 所示， 这里友 ULN2020 来驱动继电器 ， 在系统 开机时， 单片机的 RESET 将 51单片机初始化 ， P2^1 管脚是低电平， ULN2020 内部的 三极管 为 截止 状态 ， 因此 开机 之 后继电器 始终处于常开状态 ，如果 人体红外传感器检测到有人体存在信号时， P2^1 管脚将输出高 电平， 此时 ULN2020 内部的三极管处 于导通状态 ，继电器得电 后立马处于常闭状态 吸合，从而 使负载得以 驱动， 最后 点亮电灯。 继电器都有一对触点， 它们都可以常开常闭。 继电器驱动接口电路如图 15所示。 13 图 15 继电器驱动电路图 系统供电电路 本系统的供电电源采用直流稳压电源供电。 首先先将 220V 的交流电经过变压、整流、一次滤波和稳压以及二次滤波后转换成稳定的 5V 直流电压后，在供给整个控制电路，驱动电路以及显示电路供电。 其所对应方框图 2 所示，以下就各部分的作用加以介绍。 [8] 电路的分析过程如下：如图 16 所示，首先在输入端输入为 220V 的交流电 压（即市电），在一般情况下，我们所需要的直流电压与市电的有效值有着很大的差别的差别，此时需要通过降压变压器降压后，再对降压后的交流电进行处理。 在选取变压器的时候也要注意铭牌的选取。 这样可以避免对后续的电路造成一定的影响。 变压器二次侧输出的交流电压对后面直流电也有着一定的影响。 通过整流电路可以将变压器二次侧输出的电压将转换为直流电，此整流电路可以通过 4 个二极管即可实现。 由于整流之后的直流电中均含有较大的交流分量，这样将会对负载电路的造成一定的冲击；例如，交流分量将混入输入信号被放大电路放大，甚至在放大电路的 输出端所混入的电源交流分量大于有用信号；因此不能将此直流电源电子电路的供电电源。 为了解决上述问题，需通过电容滤波电路滤波，将输出的直流电趋于平滑。 在理想情况下，交流分量应当全部滤除，使输出的电压就为稳定的直流电。 然而由于无源滤波电路的影响，所以负载对此滤波电路势必会造成一定的影响。 交流电压经过了上述的处理之后，虽然直流电压中交流分量较小，但当市电波动或者负载变化时，其直流电压还会随之变化。 此时需要接上一个稳压电路来使输出的直流电压基本不受市电或者负载变化的影响，从而使直流电源的稳定性能大大提高。 D1Bridge1Vin1Vout3GND3L17805470uFC4104C6470uFC5104C7123P1Header 3GNDVCC 图 16系统供电电路 14 系统。