1.4.2 教室人数检测模块的功能实现
热释电红外传感器采集到的信号首先由BISS0001芯片[1]在不可重复触发工作方式下经一、二级运算放大器、双向鉴幅器、延时器等处理后变成比较标准的高低电平后，将此标准信号接到单片机上的P2口上，并对相应引脚通过软件方法对引脚信号进行检测来统计进入教室的学生人数。另外也可以将它接到中断引脚采用外部中断的方法将采集到得信号转化成统计的进入到教室里的人数。对于本系统，采用普通引脚信号检测的方法用两个热释电红外传感器：一个放在前门用来感应进来教室的人体信号；另一个放在后门用来感应从教室出去的人体信号，来实现对进出教室的人数的检测。若此部分通过两个开关来模拟热释电红外传感器感应信号的情况如下图所示：
U1D0D1D2D3D4D5D6D7393837363534333221222324252627281011121314151617P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDAT89C52XTAL119X1XTAL218X2RST9RSTCHUP2.7P2.6FORCEP2.5MODEP2.4P3.0FMP3.2STARTEOCRSWRLCDENP1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.712345678VCCJINP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7PSENALEEA293031P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7
图6 红外检测模块示意图
1.5 教室光照强度检测模块
1.5.1 光敏三极管的选择及功能简述
光照强度检测采用的是光敏三极管[2]。光敏三极管与普通半导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制成的具有NPN 或PNP 结构的半导体管它在结构上与半导体三极管相似，它的引出电极通常只有两个，也有三个的。
光敏三极管的结构为适应光电转换的要求，它的基区面积做得较大，发射区面积做得较小，入射光主要被基区吸收。和光敏二极管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透镜金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片上。
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将光敏三极管接在图6所示的电路中，光敏三极管的集电极接正电位，其发射极接负电位。当无光照射时，流过光敏三极管的电流，就是正常情况下光敏三极管集电极与发射极之间的穿透电流Iceo 它也是光敏三极管的暗电流，其大小为Iceo =(1 + hFE) I式中: Icbo---集电极与基极间的饱和电流;hFE ---共发射极直流放大系数。
当有光照射在基区时，激发产生的电子--空穴对增加了少数载流子的浓度，使集电结反向饱和电流大大增加，这就是光敏三极管集电结的光生电流。该电流注入发射结进行放大，成为光敏三极管集电极与发射极间电流它就是光敏三极管的光电流。可以看出，光敏三极管利用普通半导体三极管的放大作用，将光敏二极管的光电流放大了( I + hFE) 倍。所以，光敏三极管比光敏二极管具有更高的灵敏度。
光敏三极管产品特点：
(1) 灵敏度高，响应速度快，易与晶体管、集成电路相匹配；
(2) 带有基极引出线的光敏管，可以在基极上施加相应偏置电压，进行信号调制；
(3) 体积小，重量轻，寿命长，可靠性高；
(4) 金属玻璃封装的器件，具有玻璃表面耐磨性好、光洁度高、耐焊接、耐高低温性能好等。
1.5.2 光敏三极管检测光强原理及其模拟形式
光敏三极管本身就是一个放大器，但是由于外界环境（如温度等）对其干扰较大，我们需要另外一个集成运放电路对它的信号进行进一步的放大，使其检测转化的范围大一点[11]。另外再放大的电流信号后面接上一个电阻（范围在1K-3K之间），将电流信号转化成电压信号。该电压信号通过AD转换后变成相对稳定的值后通过软件设置定值并与其进行比较，从而达到对光信号的检测目的。
此部分由一个滑动变阻器、AD转换芯片(ADC0808)[12] 构成，由滑动变阻器来模拟光线的强弱控制，通过AD转换后蒋模拟量转化为单片机可以处理的数字量并且信号通过P1口来传递给AT89C52单片机进行处理。
如图所示：
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+5vSTARTU2RV1RV1(3)42%U2(CLOCK)CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT81067212019188151417EOCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0262728123452524232212161kIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADD AADD BADD CALEVREF(+)VREF(-)ADC0808OE9 图7 感光信号采集模拟电路
1.6 灯控模拟模块
本控制系统用四个按钮分别来表示进出门情况、强制开关、模式开关。强制控制与自动控制模式的转换按钮功能如下：先按下MODE再对FORCE键进行控制，当按下MODE后第一次按下FORCE时灯控区有一半的灯亮，第二次按下FORCE时灯控区灯全亮，第三次按下FORCE时灯控区的灯全部熄灭；当你再次按下MODE键时FORCCE键就失效了，只有再次按下MODE它才可以控制。 如图所示：
CHUP2.7+5v灯控区D1P3.0LED-REDJINP2.6FORCEP2.5D2P3.2LED-REDMODEP2.4
图8 灯控区模拟
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1.7 液晶显示和报警模块
本设计使用的LM016L液晶模块采用HD44780控制器[8]。HD44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动、闪烁等功能。LM016L与单片机MUC通信可采用8位或者4位并行传输两种方式。HD44780控制器由两个8位寄存器、指令寄存器（IR）和数据寄存器(DR)、忙标志显示数据(BF)、字符发生器(ROM)、显示数据（RAM）、地址计数器等组成。IR用于寄存器指令码，只能写入不能读出；DR用于寄存数据，数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM，或者暂存从DDRAM和CGRAM读出数据。BF为1时，液晶模块处于内部处理模式，不响应外部操作指令和接受数据。DDRAM用来存储显示字符，能存储80个字符码。CGRAM由8位字符码生成5*7点阵字符160种和5*10点阵字符32种。AC可以存储DDRAM和CGRAM的地址，如果地址码随指令写入IR，则IR自动把地址码装入AC，同时选择DDRAM或者CGRAM单元。LM016液晶模块的引脚功能如下：
VDD——工作电源正端。范围为3~5V。 VSS——工作电源负端。一般接0V。
RS——高电平时数据线上为数据信号；低电平是为指令信号。 RW-——高电平时为读数据模式；低电平时为写数据模式。 E——使能信号端。 DB0~DB7——数据线。 如图所示：
LCD1LM016L人数显示VSSVDDVEERSRWE456RSWRLCDEN123GNDVCCRV21kD0D1D2D3D4D5D6D77891011121314D0D1D2D3D4D5D6D7 8
图9 液晶显示图
系统软件设计主要完成采集红外传感器的信号和根据当前设置状态自动对教室内灯光系统进行控制。主要包括处理、键盘扫描、数据处理、结果显示。
1.8 系统主程序流程图
该流程图描述的是整个流程的控制情况。首先上电复位后系统处于自动控制状态。此时当有人进出教室时液晶显示屏会自动显示人数的加减情况，并且根据人数的多少与光强的大小来控制教室里灯的亮灭。按下强制转换按钮后系统转化为强制控制状态，此时通过人工来控制教室灯的点亮情况。
启动初始化系统处于强制控制状态lig-mode加一YesNo强制按钮按下？系统处于自动控制状态NoYesLig-mode=0NoNoLig-mode=1Yes人数减1有人出去？Yes人数加1Flag=1No有人进入？NoYesLig-mode=2NoYes灭灯显示人数室内光强很强？人数》1？NoNo亮灯Flag=1？Yes报警图10 系统主流程
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