智能台灯系统的设计单片机期末课程设计(2)

2019-03-28 08:31

到高电平,从而启动热释电红外传感器工作。热释电红外传感器1探测比较远的距离,当人体进入到传感器1的控测范围内且光强较弱时,信号检测电路处理信号,并向单片机发送一个中断,89C51启动灯光控制电路,使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时,且人体过于靠近桌面,热释电红外传感器2检测到信号,同时了在热释电红外传感器1的控测范围内,信号处理电路同时向89C51发送信号,89C51处理信号根据优先级顺序,屏蔽掉热释电红外传感器1的信号,启动延时电路,发出警报使人离开,若在设定的时间内未离开桌面,则启动灯光控制电路,使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电红外传感器2的控测范围且在热释电红外传感器1的控测范围内时,灯光又慢慢变亮。 2.1.3系统控制核心

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。它是51系列单片机的一个成员,是8051单片机的简化版,是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。因此,AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统,省去了外部的RAM、ROM和接口器件,减少了硬件开销,节省了成本,提高了系统的性价比,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

图2-2 单片机控制电路图

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图2-2是由单片机组成的报警及灯光控制电路。当外部无任何中断时,89C51控制74LS138的使能控制端,使后面电路不工作。当有中断一产生时,89C51启动74LS138,向P0脚低4位发送信号,控制灯慢慢亮。当中断1和中断0同时产生时,89C51屏蔽掉中断1,启动74LS138向P0脚低四位发送数据,使灯光慢慢变暗。这里采用74LS138控制DC832可以节省89C51的管脚,有利于扩展,以便于控制多盏灯。由于采有DC0832可以有效地使灯实现阶梯形的变化。

2.2 红外传感器电路

图2-3传感器组成的信号检测及处理部分

图2-3是由红热释电红外传感器、光敏电阻、BISS0001组成的信号检测及处理电路。红热释电红外传感器只对波长为10μm(人体辐射红外线波长)左右的红外辐射敏感,所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。探头内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相同的作用,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内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,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、电压比较器、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,禁止传感器infare1的信号。当外界光强较弱时,光

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敏电阻阻值很大,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。 2.2.1人体位置检测

图2-4

人体位置检测是靠一个红外发射管(二极管)向前方发射红外线,如果人坐在灯前面,那么发射的红外线就会反射回来,被红外接收头检测到后,就会向计算机传输一个指令,表示人已经到了。如果这时,环境光检测也符合要求,那么台灯就亮了。 2.2.2环境光检测

图2-5

环境光检测是比较重要的一个部分,其中关键的元件有两个,一个是光敏二极管,一个是50K的可变电阻(电位器)。光敏二极管的检测能力的强弱(灵敏度)是根据那个可变电阻来控制的,有的人认为天色还挺亮的,灯就开了,那你就把电阻变大些,光敏二极管的灵敏度就下降了,这样就可以达到等天再暗些再开灯。同样的,如果你觉的天色已经很暗了,灯还不亮,那你把电阻调小些就可以了。这样多调几次,你就能把智能台灯调到一个最理想的最适合你的状态了。

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2.2.3过零检测部分

图2-6

过零检测电路用于检测电源电压波形的过零点,产生过零脉冲。整流部分部分产生的全脉动直流电压送到过零检测电路,形成与电压过零点同步的负脉冲同步信号,送到单片机的中断输入端INT0,用于触发可控硅进行同步移项。

2.3 输出控制部分电路

输出控制部分分为两块:

图2-7

1继电器控制电路:(实框部分)

继电器想必大家在初中接触电学时已经学过了。它是通过磁力来控制电路通断,电磁铁通电时,小铁片被吸,于是电路导通。电磁铁不通电时,铁片具有的弹性势能

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使铁片碰到另一点,电路不通。所以使用继电器控制电路会发出轻微的啪嗒的声音,也被人们称为触点式技术。用它来控制台灯,台灯就只有通断两种可能,要么灯亮,要么灯暗,并不能调光。

2可控硅控制电路:(虚框部分)

比起继电器,可控硅就复杂的多。它是一种三态固件器件(SCR),其阳极相当于晶体管的集电极,阴极相当于发射极,门控极相当于基极。SCR只工作在导通和截至的状态,故可作为开关元件。可控硅和继电器只须其中的一个工作,智能台灯就可以正常工作。但是可控硅比继电器优越的地方在于可控硅使用的是无触点式技术,虽然它也只有通断两种状态,但是因为它是利用交流电正弦波的一部分,所以它不但开合动作时没有声音,而且可以对灯泡进行调光,因其调光时是处于“软”状态,所以比机械调光具有更好的优越性。

2.4 电源控制部分

图2-8

电源部分是将220V的交流电通过变压器转换成9V交流电,再通过整流桥转换成5V直流电(因为计算机工作需要5V直流电)。此时5V直流电很不稳定,不符合计算机工作的需求。因此还须将电流通过电解电容和集成稳压块7805, 逐步达到稳压、滤波的作用。

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