基于单片机的楼道照明自动控制系统设计

1、基于单片机的楼道照明自动控制系统设计1 .设计内容本次设计的内容为楼道照明自动控制系统的设计。 它利用光敏电阻和热式电红 外传感器，单片机等器件对楼道照明灯具进行自动控制。 使电灯白天不亮，夜间 有人走动时自动点亮，人走后延时一段时间自动熄灭，从而达到节能的目的。2 .设计方案和主要元器件的选择2.1 设计方案本次设计的三个要求：第一电灯白天不亮，第二晚上有人走动时自动点亮， 第三人走后延时一段时间自动熄灭。针对，电灯白天不亮，我们采用光控，采用 光敏电阻，利用它的导电特性予以解决；针对行人走动电灯自动点亮，我们采用 热式电红外传感器，利用它将热转化为电压的特性予以解决； 针对延时，我们采 用

2、单片机的延时程序予以解决。2.2 主要元器件的选择（一）光敏电阻的结构和工作原理1结构光敏电阻的结构和电路图形符号如图 1所示。光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。 如图2所示 光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时即可加直流电压，也可加交流 电压。无光照时候，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流很小。当光敏电阻 收到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减少，电路中电流迅速增 大，一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实 际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级，亮电阻在几千欧以下。液璃菠片 V光敷电阻器的转构f甲） 和电路中网形持号（乙）

3、2工作原理用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物，硒化物等半导体。通常采用 涂敷，喷涂，烧结等方法在绝缘底上制作很薄的光敏电阻体及梳妆欧姆电极，然后接出引线，封存在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗 环境里，它的电阻值很高。当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带 宽度，则阶带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在阶带中产生一个带正电荷的空穴，这种有光照产生的电子-空穴对增加了半导体材料中载流子 的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入 射光消失后，由光子激发产生的电子-空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就 逐渐恢复原值。（二）热

4、释电红外传感器任何发热体都会产生红外线，辐射的红外线波长跟物体温度有关。表面温度 越高，辐射能量越强。人体的正常体温为3637.5C,其辐射的最强的红外线的波 长为9.679.64um,中心波长为9.65um。故考虑采用热释电人体红外传感器（PIP）热释电红外传感器由传感探测元、 干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。 其 内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及包酸锂、 硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化产生正、负电荷，随温度的变化而变化D端接电源 正极，G端接电 源负极，S端为 信号输出。由于 热电元输出的是 电荷信号，并不 能直接使用，因 而需要用电阻将 其转换为电压形式，该电

5、阻阻抗高达104MQ,故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源 极跟随器来完成阻抗变换。滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。初达)附(加曲(3C)传感器只对移动或运动的人体、体温近似人体的物体起作用。(1)人体经过探头先后被 A源或被B源感应，SaSb产生差值，双源 失去互补平衡作用而很敏感地产生信号输出，见图(3C)。(2)人对着探头呈垂直状态运动，Sa=SM产生差值，双源很难产生信号输出。径向移动反应最不敏感，而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏 感.在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测

6、灵敏度极为重要的一环。目前国内市场上常见的热释电红外传感器有上海尼赛拉公司的SD02 PH5324ffi德国海曼 LHi954、LHi958。菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”，它就象人的眼镜一样，配用得当与否直接 影响到使用的功效，配用不当产生误动作和漏动作，致使用户或者开发者对其失 去信心。配用得当充分发挥人体感应的作用，使其应用领域不断扩大。菲涅尔透镜的作用 有两个：一是聚焦作用，即将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足 2米，只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到 10米。 第二个作用是将探测区域内分为若干个

7、明区和暗区， 使进入探测区域的移动物体 能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。当人进入感应范围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离 AE或中距离B 区或近距离C区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距， 红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。（三）处理芯片处理芯片采用STC89C52RRC片机。STC89C52侬片机是宏晶科技推出的新一代 高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机。ISP（在 系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器

8、，无需专用仿真器，可通过 用口（RXD/P3.O, TXD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即一可完成一片。而且具有 看门狗功能。因此采用STC89C52RC片。（四）所应用元器件汇总STC89C52RCS释电红外传感器、TORCH_LDR敏电阻、11.059MHz的晶振、30pF 瓷片电容、1uF电解电容、5.1 Q电阻、300Q电阻、820Q电阻、510Q电阻、G5C-14-DC51电器、按钮开关、+5V电源、+10V电源、+6.5V电源3 .电路设计楼道照明自动控制电路设计总电路图如下图 3.它有4部分组成，复位电路, 时钟电路，光敏电阻控制电路，热释电红外传感器控制电路做成。：复位电路

9、（采用按键电平复位）按键电平复位原理：将复位端通过按键与VCCf连。当RSHI脚上出现连续两个 机器周期的高电平时，单片机就能完成一次复位。：时钟电路采用内部时钟方式。MCS-5俾片机片内有一个高增益反向放大器，用于构成振 荡器，其输入端为芯片引脚 XTAL1 (19)脚，输出端为引脚XTAL2 (18脚)。只 需在XTAL1和XTAL2两端跨接石英晶体和两个微调电容，就可以构成稳定的自激 振荡器并产生震荡时钟脉冲，这种方式称为内部时钟方式。T卜3OpFKTAL2T卜3OpF旧卜CK VSTAL振荡器的工作频率选择11.0592MHZ微调电容取30pF。该图为光敏电阻与单片机的连线图XTAL1

10、该图为热电式红外线传感器与单片机的连线。因为proteus中无法仿真热电式红 外线传感器故用滑动变阻器代替演示。4 .程序流程图开始rj人走后十秒左右灭灯人走后十秒左右灭灯人走后十秒左右灭灯第1路亮度与人体检5.程序代码第O路亮度与人体检程序如下：#include #include sbit P0_0=P0A0; sbit P0_1=P0A1; sbit P0_2=P0A2; sbit P0_3=P0A3; sbit P0_4=P0A4; sbit P0_5=P0A5； sbit P0_6=P0A6; sbit P0_7=P0A7； sbit P1_0=P1A0； sbit P1_1=P1A1

11、； sbit P1_2=P1A2; sbit P1_3=P1A3; sbit P1_4=P1A4; sbit P1_5=P1A5； sbit P1_6=P1A6; sbit P1_7=P1A7； sbit P3_0=P3A0; sbit P3_1=P3A1; sbit P3_2=P3A2; sbit P3_3=P3A3; sbit P3_4=P3A4; sbit P3_5=P3A5; sbit P3_6=P3A6; sbit P3_7=P3A7; job0 () _task_ 0 unsigned long i; P3=0;os_create_task； os_create_task(2);

12、os_create_task(3); os_create_task(4); os_create_task(5); os_create_task(6); os_create_task； while(1) if(P1_0=0) P3_0=0;if(P0_0=1)P3_0=0;if(P0_0=0)if(P1_0=1) P3_0=1;for(i=0;i10000;i+);jobl () _task_ 1unsigned long i;while(1)if(P1_1=0)P3_1=0;if(P0_1=1)P3_1=0;if(P0_1=0)if(P1_1=1) P3_1=1;for(i=0;i10000;

13、i+);job2 () _task_ 2unsigned long i;while(1)if(P1_2=0)P3_2=0;if(P0_2=1)P3_2=0;if(P0_2=0)if(P1_2=1) P3_2=1;for(i=0;i10000;i+);job3 () _task_ 3unsigned long i;while(1)if(P1_3=0)P3_3=0;if(P0_3=1)P3_3=0;if(P0_3=0)if(P1_3=1) P3_3=1;for(i=0;i10000;i+);job4 () _task_ 4unsigned long i;while(1)if(P1_4=0)P3_4

14、=0;if(P0_4=1)P3_4=0;if(P0_4=0)if(P1_4=1) P3_4=1;for(i=0;i10000;i+);job5 () _task_ 5unsigned long i;while(1)if(P1_5=0)P3_5=0;if(P0_5=1)P3_5=0;if(P0_5=0)if(P1_5=1) P3_5=1;for(i=0;i10000;i+);job6 () _task_ 6unsigned long i;while(1)if(P1_6=0)P3_6=0;if(P0_6=1)P3_6=0;if(P0_6=0)if(P1_6=1) P3_6=1;for(i=0;i1

15、0000;i+);job7 () _task_ 7unsigned long i;while(1)if(P1_7=0)P3_7=0;if(P0_7=1)P3_7=0;if(P0_7=0)if(P1_7=1) P3_7=1;for(i=0;i10000;i+);6 .参考文献1童诗白，华成英.数字电子技术基础(第四版)高等教育出版社2006.12张道德.单片机接口技术(C51版)中国水利水电出版社2007.13张岩、胡秀芳、张济国.传感器应用技术M福建科学技术出版社2006.14陈有卿.使用灯光控制电路M中国电力出版社2005.27 .设计心得与小结通过这次对楼道照明自动控制电路的设计， 我加深了对数字电路和模拟电路 的了解，同时对自动控制电路及所用元器件的选择和参数有进一步的认识，又增强了对电路分析及解决问题的能力，为以后的工作时间积累了许多经验。对于这次课程设计，一开始我不知所措，无从下手，一片茫然，但是经过和同学 一次次的帮助和讨论，我的思路开始清晰了，有头绪了。为了把课程设计做的好