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图3.4 系统看门狗电路
由上图可以看出，系统看门狗电路分为数据存储单元和故障保护部分，X5045是一个EEPROM,它是一个串行通信512字节，并且它还具有看门狗和电源监控功能，X5045有三种可编程看门狗周期，上电和Vcc低于检测门限时，输出复位信号，X5045输出复位高电平有效，为了使复位变得更加可靠，我们在它的复位输出端上接了10K的上拉电阻，使它与AT89S51的复位端相连接。看门狗在电源上电或者是掉电的时候会产生一个复位信号。另外这个芯片还有一个1.4s的看门狗定时器，我们可以通过它来监控单片机的工作。只要在1.4s之内还没有检测到其工作或者说系统出现了故障，那么内部定时器就会使看门狗WD1处于低电平，这样就可以起到保护系统的作用。 3.2.4 数据采集电路
对于数据采集，我们首先应该想到的是，此次研究设计主要是针对大学校园教学楼里的灯光控制问题，我们要采集的数据有教师的环境光强度以及人体是否存。一般情况下我们通过光敏二极管和光敏三极管来对室内环境光强度进行采集，由于要考虑到抗干扰的问题，所以最好选用灵敏度较高的光敏三极管。除此之外，我们要注意，一定要选用灵敏度高，可靠性强的传感器，可以减少误差。 一、环境光采集电路
光电传感器可以将光转换成电量。系统采用的光敏三极管除了可以把光信号转换成电信号外，同时它还可以对电信号进行放大。在无光的情况下，三极管的穿透电流很小，被称作暗电流。相反，当在有光照时，三极管的穿透电流会增大，它就变成了光电流。由此可以得出结论，光电流的大小与光照强度成正比，最终我们就在负载电阻上得到随室内光
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照强度变化而不断变化的电信号了。
环境光采集电路原理图如图3.5所示。自然光照强度只要高于一定程度(即设定参数），那么光敏三极管D6就会呈现低阻状态，随着电阻的减小三极管Q8的基极电压将会增大，三极管Q8就会饱和导通，最终三极管Q8集电极输出低电平，也就不参与工作。与之相反，光照强度一旦低于一定程度时(即设定参数)，光敏三极管D6就会立即呈现出高阻状态大于100 KΩ，那么三极管Q8就会截止，Q8的集电极就会输出高电平，最终也就参与电路的工作。可变电阻R9的作用是调节教室中环境光的光照强弱灵敏度参数，当它的阻值变化时，三极管Q8也会随着她阻值的不同在不同的环境光照强度下而导通。R10、C9组成的电路则是为了防止外界的干扰而精心设计的，它们具备了抗干扰的能力。
图3.5 环境光采集电路图
二、人体存在传感器的工作原理
我们大自然中各种各样的物体，如人体，木材，石头，等都会各自发出不同波长的红外线，所以我们可以利用红外线传感器对它们进行检测。红外传感器一般分为热型和量子型两类。与量子型相比，热型的红外传感器的优点就是波长范围较宽，并且可以在常温下正常工作。量子型与热型的恰好相反，并且要求冷却条件。本系统采用的是热释电红外传感器，人体存在传感器主要采用了红外传感器的原理。
人体存在传感器的热释电红外探头的工作原理及特性如下：
众所周知人的体温一般都在37℃左右，正是因为体温的存在，那么人体就会发出红外
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线，它的波长大概为10μM，那么被动式红外探头就可以根据人体发射出来的红外线来进行工作了。红外感应源采用热释电元件，一旦这种元件接收到人体红外辐射温度发生变化，它就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生有人体存在的信号
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。
1）这种探头就是专门被用来进行探测人体辐射，那么热释电元件就会对波长为10μM
左右的红外辐射极其的敏感。
2）为了增强使它只对人体红外辐射的敏感程度，可以在它的辐射照面上覆盖菲尼尔滤光片，这样它就不容易受到外界环境的干扰。
3）对人体是否存在进行探测，这个传感器是由两个互相串联的热释电元组成，而且这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。
4）只要有人进入到探测区域之内，那么人体发射出的红外线就会立即被部分镜面聚焦，人体存在传感器的热释电元就会及时的接收到它，由于两片热释电元各自接收到的热量不不一样，所以他们就不能相互抵消，最后经过信号处理以后就会输出人体存在信号。
5)当设计对菲尼尔滤光片性能的要求不一样时，它就会产生不一样的焦距（感应距离），因此也就会产生不一样的监控现场，随着视场的增多，控制就会变得越严密。
只要有人进入到特定区域之内，不断移动的人体就会发出红外线，红外传感器此时就会及时的接收到它，因此人体是否存在就会被及时感应到，一旦被感应到就会输出高电平。 三、人体存在信号采集电路
人体传感器HP-208基于红外线的智能产品，它的主要特性如下：
（1）感应的方式是全自动的，只要有人体进入到感应范围区域之内，它就会立即输出高电平（高3.3V）。与之相反，当人体不在感应范围区域之内时，那么它就会自动的延时及时关闭高电平，并且输出低电平（低0.3V），高低电平有利于信号的采集；
（2）通常一定要记着采用可重复这种触发方式来进行。即使有时它感应输出了高电平，只要在延时这段时间范围内，如果此时有人体依然在它能感应的范围活动之内，那么输出就会一直保持高电平，一直等到人体离开，延时15s之后高电平就会立即变为低电平；
（3）人体传感器工作电压宽为DC3V-DC24V； （4） 其静态电流小于50μA，功耗低；
（5）工作温度介于-15℃和+70℃之间，适应性强； （6）灵敏度高，可靠性强。
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正如下图所示，电源的信号端接在了人体传感器的1号引脚上面，接地信号端接在了3号引脚上面，采集信号输出端接在了2号引脚上面。电路中的电容可以使传感器的工作更加可靠，100KΩ的上拉电阻可以增加人体存在传感器输出信号的可靠性，其电路原理图如图3.6所示。
图3.6人体传感器电路图
3.2.5 系统时钟电路
为了满足教室灯光使用的要求，此系统在某些情况下还受到了时间的控制，因此为了使系统智能化的进行还应该加入时钟电路。
因为系统停电后，需要及时的为时钟电路提供电源、并且又不能占用太多单片机资源，所以本系统采用美国DALLAS公司推出的具有充电能力的低功耗1×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器的实时时钟芯片DS1302。这种芯片用到的是串行通信方式，它的作用是可以为掉电保护电源充电，我们有时也可将此项功能关闭。该芯片对年、月、日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V[13]。DS1302只需三根线即可与单片机进行通信，体积小，使用简单，时钟精度较高[14]，满足系统的要求。
可为掉电保护电源提供可编程的充电功能的时钟芯片DS1302的引脚图如图3.7所示。
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图3.7DS1302的引脚图
DS1302与单片机接口电路的连接原理图如图3.8所示。其中Vcc2为系统的备用电源，它外接了3.6V可以充电的锂电池。Vcc1外接系统供电模块的输出稳定电压+5V，为DS1302的主电源。DS1302由Vcc1和Vcc2两者中较大者供电。只要Vcc1大于Vcc2+0.2V，Vcc1就会给DS1302提供电能，此时系统就会正常的运行；主电源关闭时，Vcc1就会小于Vcc2，这时Vcc2就会给DS1302供电，这样时钟就可以持续的运行了。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST与单片机的复位信号相连接，当RST被置为高电平时，它就可以启动全部的数据传送。时钟输入端SCLK接单片机P1.5引脚，进行时钟控制。数据输入/输出端I/O接单片机P1.6引脚，进行数据传输。
图3.8 DS1302与单片机接口电路连接图
3.2.6 继电器驱动电路
继电器驱动接口电路如图3.9所示。开机时，由于单片机刚刚被初始化，所以P3.5/P3.6 为高电平，此时三极管就处于截止状态，因此开机后继电器将会处于释放状态。当P3.5/P3.6
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