基于单片机的照明控制系统设计毕业论文

基于单片机的照明控制系统设计毕业论文内容摘要：

集程序设计 AetAD TLC1549 数据采集 sbit ADOUT P11 sbit ADCS P12 Void AetAD uchar i 1wPickCount uint vol for w 1w PickCountw ADCLK ADOUT 0 vol 0 ADCS 0 开启控制电路使能 DATA OUT 和 IO CLOCKfor i 1i 10i 采集 10 位串行数据 给一个脉冲 ADCLK 1 vol 1 if ADOUT vol 0x01 ADCLK 0 ADCS 1 delay 21 两次转换间隔大于 21usP0 0xffP0 口置初始状态 37 人体信号采集电路 人体信号采集由人体红外检测探头和比较 电路组成 人体红外探头 人体红外检测探头由菲涅尔透镜热释红外传感器 P2288 组成 1．菲涅尔透镜 菲涅尔透镜作用有两个一是聚焦作用即将热释红外信号折射反射在 PIR 上第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在 PIR 上产生变化热释红外信号 当人进入感应范围人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离 A区或中距离 B区或近距离 C区的某个段的同心环上同心环与红外线探头有一个适当的焦距红外光正好被探头接收探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作整个接收人体红外光的方 式也被称为被动式红外活动目标探测器镜片主要有三种颜色一聚乙烯材料原色略透明透光率好不易变形二白色主要用于适配外壳颜色三黑色用于防强光干扰镜片还可以结合产品外观注色使产品整体更美观每一种镜片有一型号以年号系列号命名镜片主要参数一外观描述外观形状长方圆尺寸直径以毫米为单位二探测范围指镜片能探测的有效距离米和角度三焦距指镜片与探头窗口的距离精确度以毫米的小数点为单位长形和方形镜片要呈弧形以焦距为单位对准探头窗口镜片与探头的配合应用我们常用的是双源式探头揭开滤光玻璃片其内部有两点对714um 的红外波长特别敏感的 TO5 材料连接着场效管 静态情况下空间存在红外光线由于双源式探头采用互补技术不会产生电信号输出动态情况下人体经过探头先后被 A 源或被 B 源感应 Sa Sb 产生差值双源失去互补平衡作用而很敏感地产生信号输出见图当人对着探头呈垂直状态运动 Sa Sb 不产生差值双源很难产生信号输出因此探测器安装的位置与人行走方向呈平行为宜 图 312 a 传感器顶 b 传感器低 c 传感器侧 1 敏感单元 当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时由于 P1P2 自身产生极化在电容的两端产生极性相反电量相等的正负电荷而这两个电容的极性是相反串联的所以正 负电荷相互抵消回路中无电流传感器无输出 当人体静止在传感器的检测区域内时照射到 P1P2 上的红外线光能能量相等且达到平衡极性相反能量相等的光电流在回路中相互抵消传感器仍然没有信号输出同理在灯光或阳光下因阳光移动的速度非常缓慢 P1P2 上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的且在回路中相互抵消再加上传感器的响 应频率很低一般为 0110Hz 即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄一般为 515um 因此传感器对它们不敏感 从原理上讲任何发热体都会产生红外线热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度 所发生的变化而温度的变化导致电信号的产生环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号而传感器的低频响应一般为 0110Hz和对特定波长红外线一般为 515um的响应决定了传感器只对外界的红外线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感而这种变化对人体而言就是移动所以传感器对人体的移动或运动敏感对静止或移动很缓慢的人体不敏感它可以抗可见光和大部分红外线的干扰 2 滤光窗 制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料它的探测波长范围为02～ 14um 波长以外的红外线例如 SCA021 对 7514um 波长的红外 线的穿透量为70 在 65um 处时下降为 65P2288 的响应波长为 614um 中心波长为 10um 物体发射出的红外线辐射能最强波长和温度的关系满足λ mT 2989umk 其中λ m 为最大波长 T 为绝对温度人体的正常体温为 36375℃即 3093105K 其辐射的最强的红外线的波长为λ m 29893093105 967964um 中心波长为 965um 因此人体辐射的最强的红外线的波长正好落在滤光窗的响应波长 714um 的中心所以滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过而最大限度地阻止阳 光灯光等可见光中的红外线的通过以免引起 干扰 比较电路 比较电路如图 313 所示由两个运算放大器组成输入信号来自于红外人体探头输出比较电路中的基准电压分别由两个独立的分压电路得到供电路比较所用即运算放大器 D1 的 6 脚和 D2 的 1 脚电压 图 313 人体信号比较电路 通过比较电路将相应的电压比较结果以数字信号输出当被动红外探头在有效范围内感应到人体信号后运算放大器的 2脚或 5脚的电压降为 30V当被动红外探头在有效范围内没有感应人体红外信号时 2脚或 5脚的电压降为 10V探头故障断路时则 2 脚或 5 脚的电压降为 0V 1 探头工作正常 1 脚的电压恒定 为 20V2 脚的电压有 1V 或是 30V 两种状态 6 脚的电压恒定为 045V5 脚的电压与 2 脚的电压保持一致 探头将会根据有无人体信号在 2 脚 电压信号 2 探头工作不正常由于故障或没有安装探头 1 脚的电压恒定为 20V2 脚的电压为 0V 6 脚的电压恒定为 045V5 脚的电压为 0V 探头将只会产生一种电压信号 0V 具体的比较结果如下表 31 所示 表 31 探头采集信号输出状态表 探头工作状态 1 脚 电压 2 脚或 5 脚电压 6 脚 电压 P26 P25 正常 工作 无人状态 20V 10V 045V 1 1 有人状态 20V 30V 045V 0 1 断路或故障 20V 0V 045V 1 0 通过比较电路不仅解决了不同工作状态时被动红外探头的对外界人体红外信号的采集而且也实现了仅通过被动红外探头的两根电源线同时也传输了所采集的周围环境的红外信号一举两得 38 DS12887 时钟芯片接口电路设计 本设计中采用了 DALLAS公司的 DS12887芯片 DS12887 为 DALLAS公司生产的实时时钟芯片除具有实时钟功能外它还具有 114字节的通用 RAMCMOS技术制成具有内部晶振和时钟芯片备份锂电池而且它与目前应用广泛的时钟芯片MC146818B 和 DS1287 管脚兼容采用 DS12887 芯片设计的时钟电路无需任何外围电路和器件并具有良好的微机接口 DS12887 芯片具有微功耗外围接口简单精度高工作稳定可靠等优点可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟系统中 1DS12887 的原理及管脚说明 图显示了 DS12887 管脚排列图分别说明管脚功能 VCC 直流电源 5V 电压当 5V电压在正常范围内时数据可读写当 VCC 低于 425V 读写被禁止计时功能仍继续当VCC 下降到 3V 以下时 RAM 和计时器被切换到内部锂电池 MOT 模式选择 MOT 管脚接到 VCC时选择 MOTOROLA时序当接到 AFND时选择 INTEL时序 SQW 方波信号 SQW管脚能从实时时钟内部 15 级分频器的 13 个抽头中选 图 择一个作为输出信号其输出频率可通过对寄存器 A编程改变 AD0～ AD7 双向地址数据复用线 总线接口可与 MOTOROLA 微机系列和 INTEL 微机系列接口 AS 地址选通输入 用于实现信号分离在 ADALE的下降沿把地址锁入 DS12887DS 数据选通或读输入 DSRD 客脚有两种操作模式取决于 MOT 管脚的电平当使用 MOTOROLA时序时 DS 是一正脉冲出现在总线周期的后段称为数据选通在读周期 DS 指示DS12887驱动双向总的时刻在写周期 DS的后沿使 DS12887锁存写数据选择 INTEL时序时 DS称作 RD RD与典型存贮器的允许信号 OE 的定义相同 RW 读写输入 RW管脚也有两种操作模式选 MOTOROLA时序时 RW是一电平信号指示当前周期是读或写周期 DSO为高电平时 RW高电平指示读周期 RW低电平指示写周期选 INTEL时序RW 信号是一低电平信号称为 WR 在此模式下 RW 管脚与通用 RAM 的写允许信号 WE 的含义相同 CS 片选输入 在访问 DS12887 的总线周期内片选信号必须保持为低IRQ 中断申请输入 低电平有效可作微处理的中断输入没有中断条件满足时 IRQ处于高阻态 IRQ线是漏极开路输入要求外接上接电阻 RESET 复位输出 当该脚保持低电平时间大于 200ms 保证 DS12887 有效复位 范围 二进制数据模式 BCD 数据模式 0 秒 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 1 秒闹钟 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 2 分钟 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 3 分钟闹钟 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 4 小时 12 进制 1－ 12 1 －0CAM 81－ 8CPM 01－ 12AM 81－ 92PM 小时 24 进制 0－ 23 00－ 17 00－ 23 5 时闹钟12 时制 1－ 12 01－ 0CAM 81－ 8CPM 01－ 12AM 81－ 92PM 时闹钟 24 时制 0－ 23 00－ 17 00－ 23 6 星期星期天＝ 1 1－ 7 00－ 07 00－ 07 7 日期 1－ 31 01－ 0F 1－ 31 8 月份 112 010C 112 9 年 099 0063 0099 DS12887 内部有 128B 的非易失 RAM 其中地址 09 为时间日历闹钟信息存放单元具体见表 12 地址 1013 依次为寄存器 ABCD 的地址而剩下的 114B 则作为通用的 RAM 其中寄存器 CD 为只读寄存器 A 的 D7 位为只读 114 字节的非易失性通用RAM 没有特殊功能可以在任何时候读写 0xc00xff 为特殊的数如果小时闹钟为0xc00xff表示每小时中断一次如果小时闹钟和分钟闹钟都是 0xc00xff表示每分钟中断一次如果小时闹钟分钟闹钟和秒闹钟都是 0xc00xff 表示每秒中断一次 DS12887有 4个控制寄存器它们在任何时间都可访问即使更新周期也不例外寄存器 UIP更新周期正在进行位当 UIP为 1更新转换将很快发生当 UIP 为 0更新转换至少在 244μ s 内不会发生 DV0DV1DV2 用于开关晶振和复位分频链这些位的010 唯一组合将打开晶振并允许 RTC 计时 RS3RS2RS1RS0 频率选择位从 15 级频率器 13 个抽头中选一个或禁止分频器输入选择好的抽头用于产生方波 SQW 管脚 输出和周期中断用户可以用 PIE位允许中断用 SQWE位允许 SQAW输出二者同时允许并用相同的频率都不允许寄存器 BSETSET0 时时间更新正常进行每秒计数走时一次当 SET位写入 1时间更新被禁止程序可初始化时间和日历字节 PIE周期中断位 PIE 为 1 则允许 PIE 为 0 则禁止中断 AIE 定闹中断允许位 PIE为 1 允许中断否则禁止中断 SQWE 方波允许位置 1 选定频率方波从 SQW 脚输出置 0 时 SQW 脚为低DM 数据模式位 2412 小时格式位 24 小时 12 小时 DSEP 夏令时允许位当 DSE 置 1时允许两个特殊的更新在四月份的第一日时间从 15959AM 时改变为 10000AM 当DSE 位为 0 这种特殊修正不发生 3 寄存器 CIRQF 中断申请标志位当下列表达式中一个或多个为真时置 1PF PIE 1AF AIE 1UF UIE 1 即 IRQF PF178。 PIEAF178。 AIEUF178。 UIE只要 IRQF为 1IRQ管脚输出低程序读寄存器 C以后或 RESET管 脚为低后所有标志位清零 AF定闹中断标志位只读 AF为 1表明现在时间与定闹时间匹配 F更新周。