学校智能照明系统的研究与设计.doc

学校智能照明系统的研究与设计 摘 要随着智能建筑的兴起和电子信息产业的迅速发展，智能照明技术成为现代照明系统追求的目标，智能照明系统改善了照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高了功率因素，降低了灯具和线路的工作温度，使得供电更加安全、节能、舒适、高效，达到了优化供电的目的。根据人们的行为模式以及对住宅的光环境的要求，研制住宅智能照明控制系统对智能建筑的发展、提高人们的生活质量具有非常重要的意义。本文以学校为单位，以光敏电阻为感应器，以STC89C52单片机为主要硬件，简单阐述了一个完整的照明控制系统，内容包括设计原理和实现方法。用C语言编程，并采取有效的抗干扰措施以确保其运行的可靠性，经过调试和运行，该系统能够完全实现设计的系统功能。智能照明控制系统随着人们生活水平的提高将会有广阔的应用前景。关键词：光环境；智能照明；STC89C52 单片机 Abstract Along with the rise of intelligent building and the rapid development of electronic information industry, intelligent lighting technology to become modern lighting system pursuit of the goal, intelligent lighting system improve the lighting circuit not balance the load brought about by the extra power consumption, and improve the power factor and reduce the lamps and lanterns and line working temperature, makes the power supply more security, energy saving, comfortable, high efficiency, to optimize the purpose of the power supply. According to peoples behavior model and the light of the house to the demands of the environment, the development of intelligent lighting control system of the residence of the intelligent building development, improving peoples quality of life has the extremely vital significance.The article takes a school for an unit, the photoconductive resistance for sensors, to STC89C52 SCM as the main hardware, briefly elaborated a complete lighting control system, content including design principle and method. In the C programming language, and take effective anti-interference measures to ensure the reliability of operation, after the commissioning and operation, the system can fully realize the system function design.Intelligent lighting control system with the improvement of peoples living standard will have broad application prospects.Keywords: light environment；intelligent lighting；STC89C52 SCM 28目 录摘 要IAbstractII1 绪 论1 1.1 引言12 智能照明系统各功能部件工作原理2 2.1 STC89C52简介2 2.1.1 引脚功能3 2.1.2 时钟电路5 2.2 电源电路5 2.3 单片机工作的最小化配置6 2.4 复位电路7 2.5 晶振电路7 2.6 LED数码管显示原理8 2.7 发光二极管电路10 2.8 光敏电路113 智能照明系统的原理图设计15 3.1 智能照明系统实现原理15 3.2 智能照明系统原理图154 软件设计16 4.1 K e i l C51语言介绍16 4.2 主程序设计165 电路焊接及调试18 5.1 硬件的焊接和调试18 5.2 软件调试186 心得体会19参 考 文 献20附 录21 附录1 程序清单21 附录2 电路原理图26 附录3 实物图27致 谢28 1 绪 论1.1 引言在日常生活中越来越多的家庭及办公需要用上智能照明系统，智能照明系统的多样性能满足许多不同条件的需求。因此，多种多样的智能照明系统越来越受到人们的亲睐和重视。随着我国经济的繁荣、科学技术的发展、社会的进步以及人们生活水平的提高和对环境质量的要求，传统的照明系统已经远远不能满足现代人的需求，人们希望使用更加方便甚至是随心所欲，于是智能照明控制系统应运而生。它具有四大节能技术：智能稳压节电、消除浪涌谐波节电、提高功率因数节能、提高工作和生活质量。如今，智能照明控制系统已经被应用到宾馆、酒店、银行、广场等许多场所，其良好的使用效果和社会经济效应逐渐得到关注和重视。但长期以来，把智能照明控制系统应用到学校当中常常被疏忽，学校作为培育社会人才的摇篮，照明时学习、生活、工作中最基本最重要的需求，学校应该成为节约电能的一个重大突破口。使用智能照明控制系统代替传统的照明控制方式，扬长避短，也应该成为学校电气照明设计的焦点所在。通讯技术、网络技术、传媒业的飞速发展和高度紧密的结合，数字化家居将得到进一步的快速提升，技术也将进一步的成熟，各类通讯标准和市场也将得到进一步的规范，在不久的将来，智能照明将真正的飞入寻常百姓家，让全国人民都能享受美好的生活。智能照明控制系统相对于传统照明而言，既节能又方便，传统照明由于关灯不方便，造成关灯不及时而浪费电能，而房子大房间又多，开关一次灯还要上楼下楼来回的跑，该是多么烦恼，浪费体力和时间，给人们带来很多的不便。本文设计的智能照明控制系统是使用STC89C52单片机控制，光敏电阻作为控制信号检测光照。当系统检测到房间光线良好不需要电灯光照明时，系统不会运行，处于待机状态；当检测到房间内光线不好或者黑暗时，系统自动运行，使房间明亮，从而达到生活和办公更方便的目的,给人们营造一个和谐的气氛和舒适的生活环境。 2 智能照明系统各功能部件工作原理2.1 STC89C52简介 STC89C52是低功耗化、高性能化CMOS8位的微控制器，拥有片内集成8KB的Flash 存储器。使用宏晶公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在线可编程，也适于普通编程器。在单芯片上，具有灵活的8 位微处理器（CPU）和在线可编程Flash，使得STC89C52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 STC89C52芯片具有以下突出优点：增加了在线可编程功能，灵活的在线编程方式（字节和页编程）使现场程序调试和修改更加灵活方便； 数据指针增加到两个，方便了对片外RAM的访问过程；新增了看门狗定时器，提高了系统的抗干扰能力；增加了掉电标志；增加了掉电状态下的中断恢复模式。因此，STC89C52芯片成为了为众多嵌入式控制系统提供更灵活、高效的解决方案。STC89C52引脚分布如图2-1所示： 图2-1 STC89C52引脚分布图 资料来源: 张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用M.北京:高等教育出版社.2010: 引脚功能（1）并行I/O口引脚P0 口：8位，漏极开路的双向I/O口当STC89C52外扩存储器及I/O接口芯片时，P0口作为低8位地址总线及数据总线的分时复用端口。P0口也可用作通用的I/O口，需要加上拉电阻，这时为准双向口。作为通用I/O输入，应先向端口写入1，可驱动8个LS型TTL负载。P1 口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。准双向I/O口，作为通用I/O输入时，应先向端口锁存器写1。P1口可驱动4个LS型TTL负载。P1.5/MOSI、P1.6/MISO和P1.7/SCK可用于对片内Flash存储器串行编程和校验，它们分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。P2 口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。当STC89C52外扩存储器及I/O口时，P2口作为高8位地址总线用，输出高8位地址。P2口也可作为普通的I/O口使用。当作为通用I/O输入时，应先向端口输出锁存器写1。可驱动4个LS型TTL负载。P3 口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。可作为通用的I/O口使用。作为通用I/O输入，应先向端口输出锁存器写入1。可驱动4个LS型TTL负载。P3口还可提供第二功能，功能表如表2-1所示： 表2-1 P3口第二功能定义引脚第二功能说明P3.0RXD串行数据输入口P3.1TXD串行数据输出口P3.2INT0外部中断0输入P3.3INT1外部中断1输入P3.4T0定时器0外部计数输入P3.5T1定时器1外部计数输入P3.6WR外部数据存储器写选通输出P3.7RD外部数据存储器读选通输出 资料来源: 张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用M.北京:高等教育出版社.2010:20 . 综上所述，P0口可作为总线口，为双向口。作为通用的I/O口使用时，为准双向口，需加上拉电阻。P1口、P2口、P3口均为准双向口。 （2）控制引脚RST：(RESET，9脚)复位信号输入，在引脚加上持续时间大于2个机器周期的高电平，可使单片机复位。正常工作，此脚电平应 0.5V。当看门狗定时器溢出输出时，该脚将输出长达96个时钟振荡周期的高电平。ALE/：（Address Latch Enable/PRO Gramming，30脚）ALE为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供地址锁存信号，将低8位地址锁存在片外的地址锁存器中。此外，单片机正常运行时，ALE端一直有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率fosc的1/6。可用作外部定时或触发信号。注意，每当STC89C52访问外部RAM时（执行MOVX类指令），要丢失一个ALE脉冲。如需要，可将特殊功能寄存器AUXR（地址为8EH）的第0位（ALE禁止位）置1，来禁止ALE操作，但执行访问外部程序存储器或外部数据存储器指令“MOVC”或“MOVX”时，ALE仍然有效。即ALE禁止位不影响对外部存储器的访问。：引脚第二功能，对片内 Flash编程，为编程脉冲输入脚。：程序储存允许输出是外部Flash ROM的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器时，输出脉冲负跳沿作为读外部Flash ROM的选通信号。该端可驱动8个LS型TTL负载。/VPP：是引脚第一功能，外部Flash ROM访问允许控制端。 =1，在PC值不超出0FFFH（即不超出片内4KB Flash存储器的地址范围）时，单片机读片内程序存储器（4KB）中的程序，但PC值超出0FFFH （即超出片内4KB Flash地址范围）时，将自动转向读取片外60KB（1000H-FFFFH）程序存储器空间中的程序。 =0，只读取外部的程序存储器中的内容，读取的地址范围为0000HFFFFH，片内的4KB Flash 程序存储器不起作用。VPP是引脚第二功能，对片内Flash编程，接编程电压。（3）时钟引脚XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端。用片内振荡器时，该脚接外部石英晶体和微调电容；外接时钟源时，该脚接外部时钟振荡器的信号。XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器，该脚连接外部石英晶体和微调电容；当使用外部时钟源时，本脚悬空。2.1.2 时钟电路时钟电路会产生STC89C52单片机工作时所需要的控制信号，在时钟信号的控制下，严格按照时序执行指令。执行指令时，CPU首先到程序存储器中提取出需要执行的指令操作码，然后进行译码，并且由时序电路产生一系列控制信号来完成指令所规定的操作。CPU发的时序信号两类，一类是用于对片内各个功能部件控制；另一类是用于对片外存储器或I/O口的控制，这类时序对于分析、设计硬件接口电路相当重要。时钟频率直接影响单片机的运行速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。内部时钟方式STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接在石英晶体振荡器和微调电容之间，构成一个稳定的自激振荡器。 C1和C2的电容值一般选择为30pF。电容大小会影响振荡器频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶振频率范围通常是1.212MHz。晶体频率越高，单片机运行速度越快。速度快对存储器的速度要求就高，印制电路板的工艺要求也高，即线间的寄生电容要小。晶体和电容应尽可能与单片机靠近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定、更可靠地工作。为了提高温度稳定性，采用温度稳定性能较好的电容。STC89C52通常选择振荡频率为6MHz或12MHz的石英晶体。随着集成电路制造工艺技术的进一步发展，单片机的时钟频率也在逐步提高，已达33MHz。2.外部时钟方式 用现成的外部振荡器产生脉冲信号，常用于多片STC89C52同时工作，以便多片STC89C52单片机之间的同步，一般为低于12MHz的方波。 2.2 电源电路本设计电源电路如图2-2所示：220V市电经过变压器降压变成12V，再由四个IN4007二极管构成桥式整流将不稳定的交流变成不稳定的直流，然后由C4滤波电容滤除纹波电压，使直流电压稳定，IC7805把输入的直流电压稳压在+5V，由于输出的电压还含有输出纹波，需再经过电容C5将输出纹波中的高、低纹波滤除，使输出的+5V电压足够稳定。电源指示灯D10用发光二极管代替，并用R5起限流作用。 图2-2 电源电路 2.3 单片机工作的最小化配置单片机的最小化系统包含最基本的复位电路、晶振电路及微机本身，此最小系统主要是负责程序的存储与运行，如图2-3所示。本设计采用的是STC89C52芯片，它内部自带8K的Flash程序存储器，这8K的存储空间足够使用，所以将STC89C52芯片的第31脚（EA）固定接高电平，只用芯片内部的8K程序存储器，单片机的晶振电路由一个12M的晶振和两个30PF的瓷片电容组成，使单片机的工作时间精度为1微秒。 图2-3 STC89C52的最小化系统2.4 复位电路复位主要是在单片机进入系统的正常初始化之后，由于程序运行错误或操作错误使系统处于死锁状态，为摆脱死锁状态，通过按键复位使RST引脚低电平重新启动单片机工作，属于电平复位。复位电路是单片机最小系统的一部分，通常复位电路有两种：上电复位和外部按键复位，本设计系统用的是外部按键复位。该复位电路由一个轻触开关、一个10微法电解电容和一个10K电阻组成。 复位电路如图2-4所示： 图2-4 复位电路单片机的复位速率比外围I/O接口电路快，为保证系统可靠复位，在初始化程序时设置了一定的复位延迟时间。2.5 晶振电路晶振电路主要用于产生单片机工作时所必需的时钟控制信号。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器（简称晶振）和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。电路中的电容C1和C2典型值通常选择为30PF，对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性，此晶振为12MHz，晶振的频率越高，则系统的时钟频率也越高，单片机的运行速度也越快，但反过来运行速度快对存储器的速度要求就高：晶振和电容应该是尽可能安装得与单片机芯片靠近些，以减小寄生电容，更好地保证振荡器稳定、可靠地工作。晶振电路如图2-5所示： 图2-5 晶振电路2.6 LED数码管显示原理2.6.1 数码管的分类 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。本设计所使用的是八段共阴数码管，但是只用到了七段。 数码管电路图如2-6所示： 图2-6 数码管电路 2.6.2 数码管编码表 八段数码管可以包括小数点的09的数字和部分的英文字母，为了获得不同的字符，数码管各段所加的电平也不同，编码也不一样。共阴极数码管的字型，字段和编码的关系如下表2-2： 表2-2 数码管编码表十六进制数 h g f e d c b a 显示代码 0 0 0 1 1 1 1 1 10x3f 1 0 0 0 0 0 1 1 00x06 2 0 1 0 1 1 0 1 10x5b 3 0 1 0 0 1 1 1 10x4f 4 0 1 1 0 0 1 1 00x66 5 0 1 1 0 1 1 0 10x6d 6 0 1 1 1 1 1 0 10x7d 7 0 0 0 0 0 1 1 10x07 8 0 1 1 1 1 1 1 10x7f 9 0 1 1 0 1 1 1 10x6f . 1 0 0 0 0 0 0 00x80 2.6.3 数码管的驱动方式数码管如果要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出想要要的数字，根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 （1） 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O端口来驱动，但一个STC89C52单片机可用的I/O端口只有32个，在实际应用中必须要增加译码器驱动器进行驱动，这样便增加了硬件电路的复杂性。 （2） 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加了位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，虽然实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的感觉就是一组稳定的显示数据，并且不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是相比，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。在此设计中，采用的是1位动态显示的数码管，由单片机的P0口驱动显示，由P1口控制位选通。2.7 发光二极管电路LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片。晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED研发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（p=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。本设计使用8个普通发光二极管，通过一排9P排阻（470欧姆）作为8个限流电阻接至单片机的P2口。此电路用于显示教室明暗，一个发光二级管代表一个教室，总共8个房间。当光敏电阻检测到无光照时，教室亮灯；反之熄灯。P1口的转换开关用于切换房间。发光二极管电路如图2-7所示： 图2-7 发光二极管电路 2.8 光敏电路1.光敏电阻简介光敏电阻又叫光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是因为光照产生的载流子都参与了导电，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，从而使光敏电阻的阻值迅速下降。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的光照强弱变化而变化的电阻器，光照强，电阻减小；光照弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器为硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达110M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）只有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.40.76）m的感应非常接近，只要人眼可感受到的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作为控制光源，使设计简化。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，接触面积均匀，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，就会激发出电子空穴对，参与导电，使电路中的电流增大。为了获得更高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。光敏电阻器一般由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：对紫外线比较灵敏，有硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅、锑化铟等光敏电阻器，被广泛用于导弹制造、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱、红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。可见光光敏电阻器：包含硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动供水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄件零的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。 本设计所用的光敏电阻是可见光光敏电阻器。光敏电阻的主要参数：（1）光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”来表示。（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”来表示。（3）灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。（4）光谱响应。光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。（5）光照特性。光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。若进一步增大光照强度，则电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。在大多数情况下，该特性为非线性。（6）伏安特性曲线。伏安特性曲线用来描述光敏电阻的外加电压与光电流的关系，对于光敏器件来说，其光电流随外加电压的增大而增大。（7）温度系数。光敏电阻的光电效应受温度影响较大，部分光敏电阻在低温下的光电灵敏较高，而在高温下的灵敏度则较低。（8）额定功率。额定功率是指光敏电阻用于某种线路中所允许消耗的功率，当温度升高时，其消耗的功率就降低。2.光敏电路图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。本设计用一个轻触开关接在STC89C52单片机的P1.1接口上，用于切换房间。并用一个10K滑动变阻器和光敏电阻串联接在单片机的P1.0接口上，用于控制房间灯光的亮灭。当检测到有光源时，电阻变小，发光二级管熄灭；当检测到无光源时，发光二级管亮灯。光敏电路和切换电路如图2-8所示： 图2-8 光敏电路和切换电路3.光敏电阻参数表2-3 5537光敏电阻的基本参数基片尺寸5.10.2mm亮电组1-10（100LUX）暗电阻2M最大电压150V最大功耗100mW环境温度-30C - +70C光谱峰值540nm响应时间上升30ms;下降30ms 如表2-3，根据光敏电阻工作原理，当光照小于100LUX时，光敏电阻阻值大于等于2M；当光照大于100LUX时，光敏电阻阻值30ms内迅速变小最后阻值介于1与10之间。本设计选用的可调电阻型号3296，最小阻值接近0，最大为5M。单片机STC89C52引脚电压大于1.8V视为高电平，低于0.7V视为低电平。 该模块设计中，要求有光照（ 大于100LUX）时，输入信号为低电平；没有光照（小于100LUX）时，输入信号为高电平。根据公式： U=IR=5R1 /R1+R2当光照小于100LUX时，光敏电阻呈暗电阻（2M）。根据设计要求，单片机相应的引脚应该呈高电平(大于1.8V)，得出可调电阻R2小于3.6M。当光照大于100LUX时，光敏电阻呈亮电阻（1-10），单片机相应引脚应该呈低电平（小于0.7V），得出可调电阻R2大于6.1。根据计算数据，本设计实物中可调电阻调节为6K。3 智能照明系统的原理图设计3.1 智能照明系统实现原理数码管用于显示学校教室编号，发光二极管用于显示教室的亮灭情况。当接入+5V电压时，数码管显示0，所有灯都不亮。转换开关S1用于切换不同教室电灯，想要查看一号教室灯是否是亮的，则将光敏电阻置于无光环境下，这时一号教室灯亮；反之熄灭，依次来控制各个教室灯亮灭情况，达到节能省电的目的。在本设计中P1口和P2口都有数据输出功能，P1口采集数据，传输给芯片，再传给P2口，通过程序来实现功能。3.2 智能照明系统原理图智能照明电路原理图如图3-1所示： 图3-1 智能照明电路原理图4 软件设计对于软件编程，有汇编、C、C+等语言。汇编的时间精确，但容易出差错，汇编错了一个地方，需要从头到尾的查看和改动；而C+一般运用于面向对象；C比较简单，因此选择C编。此设计选用单片机编程的软件为Keil C51。4.1 K e i l C51语言介绍C语言是世界上广泛流行的计算机高级语言，它适合作为系统描述语言，既可以用来编写系统软件，也可以用来编写应用软件。C语言是美国国家标准协会（ANSI）制定的编程语言标准，1987年公布了87ANSIC，即现行的标准C（即ANSI C）语言。Keil C51语言是在ANSI C的基础上针对51单片机的硬件特点进行扩展，并向51单片机上移植，经过多年努力，C51语言已经成为公认的高效、简洁而又贴近51单片机硬件的实用高级编程语言。目前大多数的51单片机用户都在使用C51语言进行程序设计。用Keil C51进行单片机的软件开发，具有如下优点：（1）可读性好。C51程序比汇编语言的可读性好，因而编程效率高，程序便于修改。（2）模块化开发与资源共享。用C51开发出来的程序模块可以不经修改，直接被其他项目所用，这使得开发者能够很好地利用已有的大量标准C程序资源与丰富的库函数，减少重负劳动。（3）可移植性好。为某种型号单片机开发的C语言程序，只需将与硬件相关之处和编译连接的参数进行适当修改，就可以方便地移植到其他型号的单片机上。4.2 主程序设计在主程序中，接入电压后系统开始工作，单片机初始化，数码管显示0状态，光敏电阻检测光照情况，无光状态下，按下转换开关后，数码管显示1（N=1），1号房间亮，转换开关未按下，系统会一直处于等待状态，连续按下转换开关，数码管连续加1（N=N+1）,对应房间亮灯，当N=8时，若转换开关按下，则系统循环；反之，保持先前状态；有光状态下，系统一直处于等待状态。只有断电后，系统才会停止工作，反之循环。主程序流程图如图4-1所示： 开始单片机初始化有光吗N=1转换开关按下？N号房间亮数码管显示N有光吗？转换开关按下？N=N+1N=8?N=1断电？结束YNYNYNNNYYY图4-1 主程序流程图5电路焊接及调试5.1硬件的焊接和调试此次毕业设计实物的焊接也是很重要的一大部分，做出实物即就是把论文中的理论实践到实物中来，实物的成功能够让我们更加直观的了解设计的功能原理带来的结果。由于要做的实物元件不是很多，走线也方便，从经济方面考虑。选择了手工焊接。对此，在焊接前，我先规划了一下整个电路的布局，対元件一个一个的检测是否合格，了解清楚元件的引脚对应的解法，乘早发现有问题的元件，以避免在万能班上卸元件。在焊接时，先焊接小的，再焊接大的元件，便于操作。每焊好一个模块，就检测是否良好，以免整块焊好了以后，不知道哪出问题了。电路的调试可以分为以下三步：第一步：元器件在焊接之前用万用表对其进行检测。第二步：测试按键输入模块，用万用表接到按键的信号输入端口，如果按键按下信号肯定会有变化，并且会在万用表上直接测试读出，这样直接通过硬件测量按键是否能打到预期的效果。第三步：软件测试，可以编写一个功能小程序来检测电路模块是否能正常工作，若是不能正常工作，在来判断是硬件的焊接错误还是软件程序的编写错误。5.2 软件调试在软件编程过程中，先可以写出单元模块的程序然后在单元模块上进行测试，这样的做法是让我们思路更清晰不会混乱。然后，再整体在一起，调试整个程序是否正确无误。程序调试除了一点错误，要从头到尾一个一个模块程序检查，还有程序流程是否正确。6 心得体会 本次设计是对所学知识的一次综合性运用。其中包括对模拟电子技术基础、数字电子技术基础、单片机、计算机语言等知识的运用,从而完成了本次的设计。在设计的过程中发现了自身的不足，并且我认为只有具备了专业基础知识，才能成功的设计出一份合格的事物。这次设计收获颇多，体会也很深刻，并且对我们所学的东西也产生了浓厚的兴趣。在设计过程中，也加深了对一些软件的认识和运用，采用Altium designer 10软件进行绘制电路原理图，以及运用Keil C51编程软件对系统进行编程实现功能。当然最重要的是学到了关于基本电子设计的一些基本方法，同时也加深了对一些常用的电子元件的理解及其基本用法。除此之外，我觉得在这次设计的过程中，请教老师与同学是非常重要的，很多时候一个人的力量是有限的，一个人不可能什么都会，什么都能自己解决，还是有需要帮助的时候，我觉得人与人之间的互相帮助很有必要，这样不仅能帮助大家很快的解决问题，还能提高我们每个人的实际水平，也培养了我们的团队合作精神，这些能力对于我们今后的学习和工作至关重要。由于本人专业能力有限，本次设计中还有不尽完善之处。希望在以后的学习生涯中不断的完善和改进。 参 考 文 献1 张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社.2010.2 刘光斌，刘冬，姚志成.单片机系统实用抗干扰技术M.北京：人民邮电出版社.2004.3 华成英，童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社.2006.4 李金平，沈明山，姜余祥.电子系统设计M.北京:电子工业出版社.2007.5电路设计与制版Protel99入门与提高M.北京：人民邮电出版社.2002.6Intel,MCS-51 Family of Single Chip Microcomputer Users Manual,1990.7李朝青，单片机原理与接口技术M.北京：航空航天大学出版社，1999.8彭为，黄科，雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲R.北京：电子工业出版社，2005.9王曙霞，单片机实验与实训指导M.西安：西安电子科技大学出版社，2007.10何利民，单片机高级教程M.北京：航空航天大学出版社，2000.11李华，MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京：航空航天出版社，2000.12王福瑞，单片机测控系统大全M.北京：航空航天大学出版社，1998.13史久贵，基于Altium Designer 的原理图与PCB设计M.北京：机械工业出版社，2009.14阎石，数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2006.15曾兴雯，刘乃安，陈健.高频电路原理与分析M.西安：电子科技大学出版社，2006.16谭浩强.C程序设计CP.北京：清华大学出版社，2005.附 录附录1 程序清单#include #include sbit control = P10; /控制灯亮暗sbit switch_room = P11; /切换教室开关sbit f1=P20;/房