荐红外感光智能led台灯设计毕业论文［精选整理］

荐红外感光智能led台灯设计毕业论文［精选整理］内容摘要：

速放电，是 RST 引脚为高电平；当复位按键弹起后， +5V 电源通 过电阻对电容重新充电， RST 引脚端出现复位正脉冲。 其持续时间取决于 RC 电路的时间常数，从而实现手动复位。 复位电路如图 所示。 图 ：晶振电路 图 ：复位电路 ： HCSR501 模块电路 人体辐射的红外线中心波长为 9～ 10um，而热释电红外线传感器的波长灵敏度在 ～ 20um 范围内几乎稳定不变，所以实际系统中常采用的是热释电红外线传感器。 热释电红外线传感器主要是以非接触的形式对人体辐射的红外线进 行检测，将检测到的红外光谱转变成微弱的电信号，然后通过放大电路将微弱的电信号放大，最后经单片机处理以达到驱动电路从而达到使感应灯泡发光的效果。 由于 HCSR501 输出端直接接单片机 I/O 口会有干扰，因此在此搭建一个三极管电路，从而消除干扰。 电路图如图 所示。 图 ： HCSR501 电路 该电路具体分析如下：当检测到有人靠近时， OUT 输出高电平 1，未检测到时输出低电平 0，当 OUT 为 1 时，三极管导通，hw 为 0，当 OUT 为 0 时，三极管没有导通， hw 为 1，即检测到有人时单片机口接收到低电平，反之接收到高电平。 检测电路程序思想是当检测到人体靠近时，进入自动调光环节，由于 HCSR501 只有在人体动作时才会输出高电平信号，为了排除人体短时间内一直保持静止状态而产生的误判断，一旦检测到人体动作后延时一段时间，在这段延时时间内若一直检测不到人体动作则视为 人离开，台灯关闭并在此进入检测环节。 若在延时时间内检测到人体动作，则重新进入延时。 程序框图如图 所示。 图 ：检测流程图 检测 开始 人体动作。 进入调光模块， 延时一段时间，并在 这段时间内不断检测 ：调光模块电路 调光电路由一个光敏电阻和 PCF8591 芯片组成，光敏电阻的型号选用 5516，该模块的基础是光敏电阻具有光照越强，电阻越小的特性，采集光 敏电阻一端的电压值，将此电压值送入PCF8591，通过 AD 转化转化为数字信号，数字信号范围为 0~0XFF。 该电路具体分析如下：将光敏电阻一端的电信号送入 AIN1，通过 AD 转换转化为数字信号，将数字信号与设定的数值相比较，从而让灯显示不同的亮度。 数据写入和数据读取过程都是通过SCL（时钟总线）和 SDA(数据总线）实现的。 SDA 与 SCL 构成IIC 总串行总线，可发送和接收数据， IIC 总线是 Philips 公司推出的芯片间串行传输总线，以两根连线即可实现完善的全双工同步数据传送，具有规范完整、结构独立 和使用简单的特点。 图 ：调光模块电路图 IIC 总线协议最重要的是起始信号，终止信号和应答信号。 起始信号和终止信号由主机产生，应答信号是每次传输完成一个字节数据后必须有的 ，用于确认传输是否完成，主机向设备发一个字节数据后需要设备作应答，确认设备是否收到数据，主机收一个字节数据后需要向设备发一个应答信号，告诉设备数据是否收到。 （ 1）起始信号 :在时钟线保持高电平期间，数据线出现由高电平向低电平变化时启动 IIC 总线。 (2) 终止信号 :在时钟线保持高电平期间，数据线出现由低电平向高电平变化时停止 I2C 总线。 (3) 应答信号 :应答信号在第 9 个时钟位上出现，接收器输出低电平为应答信号 (A)，输出高电平则为非应答信号 (/A)。 IIC 数据传输 :SCL 为 高电平时将 SDA 上数据发走，所以 SDA上数据必须在 SCL 为高电平期间保持稳定， IIC 总线首先传输的是数据最高位，最后是最低位。 起始信号，终止信号时序图如图 所示，数据传输时序图如图 所示。 ：红外遥控模块电路 红外遥控电路由红外发射与红外接收两部分组成，红外发射即遥控器，红外接收即红外接收头 HS0038， HS0038 接收到遥控器的键值，然后将键值与设定的值比较，从而控制台灯工作。 红外发射电路如图 所示，很显然，当 TXD1=0 时，数据将被发射出去。 红外遥控电路图如图 所示。 图 ：起始信号，终止信号时序图 图 ：数据传输时序图 图 ： 红外发射电路 图 ： 红外遥控电路 ：发光电路的设计 发光电路图如图 （ a),(b),(c)所示。 由于单片机的驱动能力很弱，因此单片机在此电路中只做控制。 为了保护脆弱的主控芯片，通常在主控芯片的 并行界面 与外部受控设备的 并行界面 间添加 缓冲器。 当主控芯片与受控设备之间需要实现双向 异步通信 时，自然就得选用双向的八路 缓冲器 了， 74HC245 就是面向这种需求的。 常见于同并口液晶屏、 并口打印机 、并口 传感器或通讯模块等设备的界面上。 因此，本次驱动元件选用 74HC245。 由电路图可知，当单片机上 A0~A3 或者 D0~D3 上任意一个 I/O口为低电平时，对应的 LED 就会导通。 图 （ a）： 发光电路图 图 （ b）： 发光电路图 图 （ c）： 发光电路图 第 4 章：软件部分 ：软件思路总述 在完成硬件电路后软件的设计成了整个设计的核心问题，本次设计默认模式是自动调控模式，也就是说开启台灯马上进入人体检测，若检测到有人靠近即进入自动调光，在这不断的检测之中插入按键及遥 控的扫描，如果检测到遥控或者按键动作则优先进入相应的处理程序，按键和遥控键各有三个，相对应的功能分别是开关、模式调节、台灯亮度调节，开关即台灯的总开关，开关关闭则台灯灭，无法对台灯进行任何调节，模式调节负责在自动和手动两种方式之间调节，台灯亮度调节只有在手动模式下才能生效，用以手动调节台灯亮度，亮度分为四档。 ： PCF8591 的 A/D 转化的实现 ： PCF8591 程序介绍 PCF8591 程序是基于 IIC 协议的通信程序，它分为读与写两个部分。 写程序包括了开始信号（ iicstart），写字 节（ iicsendbyte），结束信号（ iicstop）及应答信号（ ACK==0），读程序包括了开始信号（ iicstart），写字节（ iicsendbyte），结束信号（ iicstop），应答信号（ ACK==0）和非应答信号（ ACK==1）。 :iicstart 程序 iicstart 的时序图如图 所示，由时序图可知，当 SCL 为高点平时， SDA 由高电平到低电平的跳变为起始信号，且对高低电平持续时间有要求，具体过程如下： SDA=1， SCL=1，延时 5us，SDA=0， SCL=0，延时 5us。 图 ： iicstart 时序图 :iicstop 程序 iicstop 的时序图如图 所示，由时序图可知，当 SCL 为高点平时， SDA 由低电平到高电平的跳变为终止信号，且对高低电平持续时间有要求，具体过程如下： SDA=0， SCL=1，延时 5us，SDA=1，延时 5us。 图 ： iicstop 时序图 ： iicsendbyte 程序 SDA 上传输的数据必须在 SCL 为高电平期间保持稳定，只有当 SCL=0 时 SDA 允许变化，由 IIC 协议知，写数据总是先写入高位，最后写入低位。 ：应答信号 ACK 应答信号（ ACK）：处理器把数据发给外接 IIC 设备，如何知道 IIC 设备数据已经收到呢。 就需要外接 IIC 设备回应一个信号给处理器。 处理器发完 8bit数据后就不再驱动总线了（ SDA引脚变输入），而 SDA 和 SDL 硬件设计时都有上拉电阻，所以这时候 SDA 变成高电平。 那么在第 8 个数据位，如果外接 IIC设备能收到信号的话接着在第 9 个周期把 SDA 拉低，那么处理器检测到 SDA 拉低就能知道外接 IIC 设备数据已经收到。 其时序图如图 所示。 其具体过程如下： SDA=1,SCL=0，延时2us， SCL=1， 延时 5us， if（ SDA==0),则产生应答信号，SDA=1,SCL=0。 ：非应答信号 ACK 在读程序结束时设备发出非应答信号（ ACK=1)，表明读取结束。 其时序图如图 所示。 图 ： 应答信号时序图 图 ：非 应答信号时序图 ： iicreadbyte 程序 iicresadbyte 和 iicwritebyte 一样，也是从高位先读取数据，最后读低位。 ：写数据 writeIIC IIC 总线系统中的每一片 PCF8591 通过发送有效地址到该器件来启动。 该地址包括固定部分和可编 程部分。 可编程部分必须根据地址引脚 A0、 A1 和 A2 来设置。 IIC 总线协议中地址必须是起始条 件 后作为第一个位元组发送。 地址字节的最后一位是用于设置以后数据传输方向的读 /写位。 如图 所示，由于 A0， A1，A2 都接地，即都为 0，写的时候最后一位为 0，即写数据时写的第一个位元组为 0X90。 发送到 PCF8591 的第二个位元组将被存储在控制寄存器，用于控制器件功能。 控制寄存器的高半字 节用于允许模拟输出，和将模拟输入编程为单端或差分输入。 低半字节选择一个由高半字节定义的 模拟输入通道。 如果自动增量（ autoincrement）标志置 1，每次 A/D 转换后通道号将自动 增加。 如果自动增量（ autoincrement）模式是使用内部振荡器的应用中所需要的，那么控制字中模拟输出 允许标志应置 1。 这要求内部振荡器持续运行， 因此要防止振荡器启动延时的转换错误结果。 模拟输 出允许标志可以在其他时候复位以减少静态功耗。 选择一个不存在的输入通道将导致分配最高可用 的通道号。 所以，如果自动增量（ autoincrement） 被置 1，下一个被选择的通道将总是通道 0。 两个半字节的最高有效位（即 bit 7 和 bit 3）是留给未来 的功能，必须设置为逻辑 0。 控制寄存器的所有位在上电复位后被复位为逻辑 0。 D/A 转换器和振荡 器在节能时被禁止。 模拟输出被切换到高阻态。 其控制字的各个位如图 所示，其中 D0， D1 是通道选择位，本设计选择 01， D2 为增量允许位，为1 时，每对一个通道转换后自动切换到下一个通道进行转换，为 0是不进行自动转换。 本设计选择 0， D3 是固定位 为 0， D4， D5为模拟量输入方式选择位， 00：输入方式 0，四路单端输入； 01：输入方式 1，三路差分输入； 10：输入方式 2，二路单端输入，一路差分输入； 11：输入方式 3，二路差分输入，本设计选择输入方式 0， D6 为模拟输出允许位，本设计置 1， D7 为固定位 0，因此第二个位元组应发送 0X41。 图 ：地址 图 ：控制字 ：读数据 readIIC 由上可知地址的读写方式和控制字的读写方式，读数据的第一个位元组写入 0X91，然后是读取数据。 ：红外遥控的实现 ： NEC 协议 NEC 协 议是众多红外遥控协议的其中一种，通过该协议实现了遥控器的红外通信功能。 NEC 编码的一帧由引导码，地址码，地址反码，数据码，数据反码组成，如图 所示，把地址码和数据码取反的作用是加强数据的正确性。 图 ： NEC 协议 ：引导码与连发码 引导 码顾名思义就是起始码，引导码一来，数据输送就开始了，在 NEC 协议中，引导码是由 9ms 高电平 + 低电平组成，如图 所示。 当一个键按下超过 36ms，振荡器使芯片启动，将发射一组 108ms 的 编码脉冲 ,这 108ms 发射代码由一个引导码 ,低 8 位地址码（ 9ms~18ms） ,高 8 位地址码（ 9ms~18ms） ,8 位数据码（ 9ms~18ms）和这 8 位数据的反码（ 9ms~18ms）组成。 如果键按下超过 108ms 仍未松开，接下来发射的代码将仅由起始码（ 9ms）和结束码（ ） 组成，这就是连发码，连发码波形如图 所示。 实际上人手的动作是很慢的，即使你快速的按下按键，可能对于芯片来说还是超过 108ms，所以如何处理连发码是很关键的。 图 ：引导码。