校园路灯智能控制系统的设计与实现
化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。
工作原理如下：
光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到一定波长的光线照射时，电流就会随光强的增大而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少[6]。
2.2.2.2 人体红外传感器HC-SR501
HC-SR501是一种高灵敏度，自动延时的人体红外传感器，利用热释电效应来检测人体所发出的的红外辐射，其特点主要有：
（1）全自动感应：当检测到人体红外后输出高电平，当人体红外线消失之后自动延时并且输出低电平。
（2）具有感应封锁时间(默认设置：0.2秒)：感应模块在每一次感应输出后(高电平变为低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。
（3）两种触发方式：a.不可重复触发方式：即感应输出低电平后，延时时间段一结束，输出将自动从低电平变为高电平；b.可重复触发方式：即感应输出低电平后，在延时时间段，如果有人体在其感应范围内活动，低电平将一直被保持，直到人离开后至延时结束，低电平就变成高电平，另外，如果当第一个延时还没结束时，又检测到红外线则重新执行刚开始的程序，知道在规定的时间内没有检测到红外线为止。
HC-SR501的实物图如图2-3所示。
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图2-3 HC-SR501实物图
2.2.2.3 LM393电压比较器
LM393 是双电压比较器集成电路。输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用)，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。其电路图如图2-4所示。
876 -+5Vcc-+GND123图2-4 LM393原理图
LM393主要特点如下：
工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：2～36V，双电源:±1～
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±18V；消耗电流小，Icc=0.8mA；输入失调电压小，VIO=±2mV；共模输入电压范围宽，Vic=0～Vcc-1.5V；输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；输出可以用开路集电极连接“或”门。
LM393是高增益,宽频带的器件，像绝大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生电压振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，并且电源加旁路滤波并不能克服这个问题，减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量能导致快速转换，使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡。除非利用滞后,否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡,如果输入信号是脉冲波形,并且上升和下降时间相当快,这个时候滞回也就不需要了。
比较器的所有没有用的引脚必须接地。LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.0~30V无关。 通常电源不需要加旁路电容，差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件。保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V。LM393的输出部分是集电极开路,发射极接地的 NPN输出晶体管,可以用多集电极输出提供或功能。输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受 Vcc端电压值的限制。此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制。当达到极限电流(16mA)时,输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的γSAT限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许输出位在低电平。
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3 校园路灯智能控制系统各模块方案设计
3.1 STC89C52单片机最小系统
电路图如图3-1所示。
图3-1 控制系统STC89C52单片机最小系统
STC89C52单片机的时钟信号通常有两种方式：一是内部时钟方式，二是外部时钟。在单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体震荡器，就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。图中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在5-30pF，典型值为30pF，此系统采用12MHZ晶振，按键采用弹出式按键，并联10uF电解电容，当系统出现错误或断电不能回复时，按下按键是RST输出高电平，则单片机就可以恢复到初始状态，单片机采用5V直流电源供电，31端口接高电平说明单片机从内部ROM开始执行程序，晶振电路为单片机提供时钟信号[7]。
3.2 光敏模块与LM393模块
光敏电阻是将光信号转换成电信号的装置，由前面介绍光敏电阻器件可知，若是能检测到光敏电阻电阻值的变化就能利用其产生的信号，然后传输给单片机处理。其模块图如图3-2所示。
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图3-2 光敏电阻模块与LM393模块
本设计的原理是利用光敏电阻的阻值变化与R5电阻进行并联分压，将得到的电压值由LM393端口3输入，然后进行比较，通过10K可调电阻可以实现光线限值的调节，感受光线是否过弱，然后由端口1输出给单片机，单片机再根据编写的程序处理。LED1是光敏电阻是否工作的指示灯，当天黑时光敏电阻阻值增大，在LED1两端形成一个电压，使LED1点亮。
LM393的工作原理是：当+输入端高于-输入端的电压时，OUT输出端输出高电平；当 - 输入端高于 + 输入端的电压时，OUT输出端输出低电平。利用这个原理将原理图如上接法就构成了一个可调的光敏输入输出可控制单元。
3.3 人体感应模块设计
校园路灯智能控制系统的人体感应模块的原理图如图3-3所示。
人体的体温一般都是恒定在37度左右，所以会发出特定在10uM左右的红外线，红外探测器上的红外探头就靠探测人体发射的10uM左右的红外波长工作的，当有人经过时，10uM的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚焦在红外感应源上，其感应装置采用热释电元件，热释电元件在接收到红外辐射后温度发生变化失去电荷平衡，向外释放电荷，整个模块共同实现输出高低电平信号。这样既避免了不必要的干扰，也能够做到精准的测出判断。
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