題目教室節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)教室節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)目前高校教學(xué)樓教室的電能資源浪費(fèi)嚴(yán)重，教室資源利用不合理，用電設(shè)備控制和教學(xué)管理不足的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的智能教室控制系統(tǒng)，以達(dá)到高校教室用電設(shè)備的合理使用，節(jié)約電能以及改善教學(xué)管理的目的。設(shè)計(jì)應(yīng)用先進(jìn)的電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及實(shí)用的軟件平臺(tái)，成功地設(shè)計(jì)了一套功能完善的智能教室自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。由傳感探測(cè)單元、通訊網(wǎng)絡(luò)RS232、控制單元構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)。智能教室控制系統(tǒng)核心采用AT89S51采集數(shù)據(jù)，并由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)教室光照度、自習(xí)學(xué)生人數(shù)、教室使用狀態(tài)等的監(jiān)控與顯示，并對(duì)教室內(nèi)部用電設(shè)備進(jìn)行合理控制和管理，達(dá)到高校教學(xué)樓教室控制的智能化和節(jié)約化的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)將單片機(jī)控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，本系統(tǒng)各組成部分包括硬件和軟件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、功能與實(shí)現(xiàn)方法。最后通過RS232方式實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸及上位機(jī)對(duì)教室照明狀態(tài)的控制，完成一個(gè)智能教室監(jiān)控系統(tǒng)。關(guān)鍵詞智能控制；熱釋電效應(yīng)；光照檢測(cè)；AT89S51ENERGYEFFICIENTSYSTEMDESIGNCLASSROOMABSTRACTTHEDESIGNISMAINLYTARGETEDATTHECLASSROOMFLOOR,HIGHEREDUCATIONANDSERIOUSWASTEOFENERGYRESOURCES,CLASSROOMUNREASONABLEUSEOFRESOURCES,THEREALIZATIONOFELECTRICALEQUIPMENTCONTROLANDINADEQUATEMANAGEMENTOFTHESTATUSOFTEACHING,DESIGNOFINTELLIGENTSINGLECHIPMICROCOMPUTERBASEDCONTROLSYSTEMFORTHECLASSROOMINORDERTOACHIEVETHEREALIZATIONOFCOLLEGESANDUNIVERSITIESCLASSROOMEQUIPMENT,THERATIONALUSEOFELECTRICITY,SAVINGENERGYANDIMPROVINGTEACHINGANDLEARNINGMANAGEMENTPURPOSESINTHISPAPER,THEAPPLICATIONOFADVANCEDELECTRONICTECHNOLOGY,NETWORKTECHNOLOGY,AUTOMATICCONTROLTECHNOLOGY,ANDPRACTICALSOFTWAREPLATFORM,HASSUCCESSFULLYDESIGNEDAFULLYFUNCTIONALSMARTCLASSROOMSAUTOMATICMONITORINGANDCONTROLSYSTEMDETECTIONSENSORUNIT,COMMUNICATIONNETWORKRS232,THECONTROLUNIT“CONSTITUTESAWHOLESYSTEMINTELLIGENTCONTROLSYSTEMUSINGAT89S51CLASSROOMDATACOLLECTIONANDCONTROLSYSTEMFORTHECLASSROOMCLASSROOMLIGHT,THENUMBEROFSTUDENTSSELFSTUDY,CLASSROOMUSE,SUCHASTHEMONITORINGANDDISPLAYANDELECTRICALEQUIPMENTWITHINTHECLASSROOMTOCARRYOUTCONTROLANDMANAGEMENTTOTHECLASSROOMFLOOR,COLLEGETEACHINGOFINTELLIGENTANDECONOMICALCONTROLOFTHETARGETTHESINGLECHIPCONTROLSYSTEMDESIGNANDNETWORKTECHNOLOGYCOMBINEDWITHSPECIFICONTHEVARIOUSCOMPONENTSOFTHESYSTEMINCLUDINGHARDWAREANDSOFTWAREDESIGNOFTHESTRUCTURE,FUNCTIONANDIMPLEMENTATIONOFMETHODSFINALLY,THEWAYTHROUGHTHERS232COMMUNICATIONWITHPCFORDATATRANSMISSIONANDTHEREMOTEHOSTCOMPUTERTOCONTROLCLASSROOMLIGHTINGSTATE,THECOMPLETIONOFANINTELLIGENTCLASSROOMMONITORINGSYSTEMKEYWORDSINTELLIGENTCONTROL；THERMOELECTRICEFFECT；LIGHTDETECTION；AT89S51目錄摘要IABSTRACTII第一章引言211課題背景212設(shè)計(jì)主要目的213設(shè)計(jì)研究內(nèi)容2第二章系統(tǒng)總體方案221控制系統(tǒng)總體構(gòu)成222系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能2第三章教室控制單元的設(shè)計(jì)與通信231教室控制單元的核心器件選擇232A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809233現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)交互模塊234RS232串口通信2第四章教室檢測(cè)單元數(shù)據(jù)采集與處理241光照信號(hào)采集與處理2411光電檢測(cè)器件選擇2412光敏電阻的工作原理2413光敏電阻的基本特性2414光照檢測(cè)接口電路242紅外數(shù)據(jù)采集與處理2421熱釋電傳感器檢測(cè)原理2422人體紅外傳感器電路243開關(guān)控制電路設(shè)計(jì)2431繼電器原理簡介2432繼電器模塊2433電燈開關(guān)控制電路2第五章教室節(jié)能系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)251光照度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序252顯示子程序253串行通訊程序設(shè)計(jì)254主程序設(shè)計(jì)2第六章總結(jié)2參考文獻(xiàn)2附錄2附錄A程序2附錄B設(shè)計(jì)仿真電路圖2附錄C設(shè)計(jì)原理電路圖2致謝2第一章引言11課題背景隨著能源的日益緊張，以及燃燒煤炭等資源帶來的社會(huì)和環(huán)境問題的日漸突出，黨和國家對(duì)節(jié)能工作的重視程度不斷提高，已經(jīng)將其列入“十一五”工作重點(diǎn)，提出了“建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”的號(hào)召。教育部也積極響應(yīng)，提出了“建設(shè)節(jié)約型高?！钡目谔?hào)，高校節(jié)能工作也在全國各地蓬勃開展起來。高校作為培養(yǎng)高素質(zhì)人才的搖籃，提倡節(jié)約的意義也就顯得更加重大而深遠(yuǎn)。教室作為高校教學(xué)的重要場(chǎng)所，一般采用開放式管理模式為主，學(xué)生學(xué)習(xí)基本上無固定的班級(jí)教室，無固定的座位；而樓層管理人員僅負(fù)責(zé)衛(wèi)生或保衛(wèi)工作。因此，造成了白天長明燈，晚上無人也開燈，人少燈全開以及在夏天電風(fēng)扇的無效運(yùn)行的浪費(fèi)現(xiàn)象在高校司空見慣。從早晨開放到晚上清場(chǎng)，教室照明燈具一直處于開啟的現(xiàn)象在不少高校中是普遍存在的。雖然教室的用電設(shè)備負(fù)荷在整個(gè)學(xué)校用電負(fù)荷中所占的比重不算太大，但是由于它們的數(shù)量眾多，使用時(shí)間最長，使得它們?cè)谡麄€(gè)學(xué)校用電量中所占的比重一直居高不下，從而帶來電力資源的極大浪費(fèi)。然而，有相當(dāng)一部分學(xué)校的有關(guān)部門，對(duì)此教室節(jié)能意義認(rèn)識(shí)還是不到位，總認(rèn)為教室就那么幾盞40瓦的日光燈和風(fēng)扇，不會(huì)造成多大浪費(fèi)，節(jié)不節(jié)能無所謂。他們可能會(huì)為水龍頭沒有擰緊，滴答水而心疼，會(huì)主動(dòng)地去關(guān)閉。但對(duì)用電設(shè)備浪費(fèi)卻熟視無睹，或者是視而不見。這主要是電能不像流水一樣能看得見，是一種無形的、無法用肉眼感知的東西，浪費(fèi)了也覺察不出來。但從整個(gè)學(xué)校來看的話，卻是一個(gè)不小的數(shù)字，我們可以估算一下，以某校教學(xué)樓照明燈的使用為例由于每個(gè)教學(xué)樓的教室大小不一，我們?nèi)≈械冉淌覟橹?，該教室總共有六盞日光燈，每個(gè)日光燈為40瓦，每層樓有30個(gè)教室，共有六層，則整個(gè)教學(xué)樓教室內(nèi)照明燈具負(fù)荷共計(jì)約為60KW，再加上走廊照明，整個(gè)大學(xué)教學(xué)樓照明燈具負(fù)荷約為200KW，每天如果按長明燈2小時(shí)計(jì)算這是保守的估計(jì)，1天就浪費(fèi)電能400千瓦時(shí)，以該地區(qū)電費(fèi)055元/千瓦時(shí)計(jì)算，折合電費(fèi)220元。再以學(xué)生一年在校270天計(jì)算，一年將浪費(fèi)電能10萬多度，折合電費(fèi)六萬元左右。以上估算還未包括線損和照明燈具長時(shí)間開啟而損壞的部分。從以上計(jì)算可以看出，教室照明節(jié)能絕不是微不足道的，即使單從經(jīng)濟(jì)效益來看，完全也是大有可為的。部分學(xué)校也意識(shí)到了教室照明中存在的巨大浪費(fèi)，采取了各種各樣的管理方式，企圖來杜絕這種浪費(fèi)。如費(fèi)用包干制、任課教師負(fù)責(zé)制、組織勤工儉學(xué)學(xué)生或聘用專職人員進(jìn)行專門管理，拉閘限電等等。許多學(xué)校都采取過這些方法，但始終沒能長久堅(jiān)持下去，也就沒有取得理想效果。我們分析有如下原因一、是從生理上來看，當(dāng)外界光照強(qiáng)度超過燈具光照度時(shí)，人眼就很難察覺有燈存在；二、是從心理上來看，教師和學(xué)生精力集中于教學(xué)和學(xué)習(xí)上，不可能分心來觀察教室光照度的變化，也就不可能主動(dòng)去關(guān)燈；三、教室管理人員很難了解各個(gè)樓層，各個(gè)朝向教室的實(shí)際情況，加上個(gè)人認(rèn)知差異的影響，很難做出科學(xué)和準(zhǔn)確的判斷，由他們來負(fù)責(zé)開啟和關(guān)閉燈具，不是關(guān)燈太早或開燈太晚造成學(xué)生看不清楚，就是關(guān)燈太晚或開燈太早而造成浪費(fèi)。其次，學(xué)生對(duì)教學(xué)樓教室的利用狀況的未知往往造成有些教室人滿為患，有些教室無人問津的狀況。從而由于管理不當(dāng)而影響教學(xué)資源分配等種種問題。12設(shè)計(jì)主要目的針對(duì)目前高校教學(xué)樓用電設(shè)備控制和教學(xué)管理不足的現(xiàn)狀，以提高教室用電設(shè)備控制的自動(dòng)化和教學(xué)管理的效率為目的，開發(fā)了一套功能較完善的基于總線的智能教室控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及實(shí)用的軟件平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)采用三層硬件兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，即“教室檢測(cè)控制單元、RS232串行通訊線、樓層顯示控制單元”。智能教室控制系統(tǒng)采用的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)教室光照、自習(xí)學(xué)生人數(shù)等的數(shù)據(jù)采集，并由RS232和上位機(jī)的通訊，實(shí)現(xiàn)教室使用狀態(tài)監(jiān)控與顯示，并對(duì)教室內(nèi)部用電設(shè)備進(jìn)行合理控制和管理，達(dá)到高校教學(xué)樓教室控制的智能化和節(jié)約化的目標(biāo)。13設(shè)計(jì)研究內(nèi)容本課題主要是針對(duì)目前高校教學(xué)樓教室的電能資源浪費(fèi)嚴(yán)重，教室資源利用不合理，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備控制和教學(xué)管理不足的現(xiàn)狀，開發(fā)了一套功能較完善的智能教室控制系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)主要完成如下工作1構(gòu)建一個(gè)由教室檢測(cè)控制單元的布局和控制器的數(shù)據(jù)傳輸；控制器與上位機(jī)的通信。形成計(jì)算機(jī)對(duì)單片機(jī)控制節(jié)點(diǎn)的集中管理和遠(yuǎn)程控制，有利于提高高校教學(xué)樓教室教學(xué)和管理的智能化、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化。2進(jìn)行教室檢測(cè)控制單元的軟硬件設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)長距離通信。即教室檢測(cè)控制單元和上位機(jī)的傳輸，通過RS232方式實(shí)現(xiàn)。3完成教室檢測(cè)控制單元數(shù)據(jù)采集模塊電路的設(shè)計(jì)，包括光照、熱釋電的選擇、配置及其在教室現(xiàn)場(chǎng)的最佳布置和與單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)。4完成教室檢測(cè)控制單元外圍電路的設(shè)計(jì)，人機(jī)交互模塊包括顯示模塊和按鍵模塊。本課題從提高高校教學(xué)樓管理和合理使用電能出發(fā)，應(yīng)用先進(jìn)的電子技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及實(shí)用的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)一套功能齊全的智能教室自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。要求該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，并且各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果均要達(dá)到基本設(shè)計(jì)要求。第二章系統(tǒng)總體方案21控制系統(tǒng)總體構(gòu)成教室節(jié)能系統(tǒng)采用單片機(jī)和上位機(jī)組成的系統(tǒng)對(duì)學(xué)校教室照明設(shè)備進(jìn)行控制和管理，教室亮度的檢測(cè)、教室學(xué)生人數(shù)的統(tǒng)計(jì)、教室室使用狀態(tài)的監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)由教室檢測(cè)單元、控制單元、顯示單元、通信單元組成。單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)的教室檢測(cè)控制元所采集到的信息的接收、處理，并且由LCD顯示教室狀態(tài)，從而可以很輕松的對(duì)教室用電設(shè)備開關(guān)狀況、照強(qiáng)度、自習(xí)學(xué)生人數(shù)，教室使用狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)。對(duì)于通訊網(wǎng)絡(luò)部分，教室信號(hào)通過RS232串行方式與上位機(jī)通信。檢測(cè)控制單元照強(qiáng)度采集是采用AD0809與單片機(jī)構(gòu)建的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，教室人數(shù)是用熱釋電傳感器通過檢測(cè)電路與單片機(jī)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。硬件電路是智能控制器的核心內(nèi)容之一，它主要分為三部分內(nèi)容一是傳感探測(cè)部分,二是微控制器部分，三是通訊網(wǎng)絡(luò)部分。下面具體闡述系統(tǒng)各級(jí)組成單元。1傳感探測(cè)單元熱釋電紅外探測(cè)傳感器組件，該組件由三個(gè)部分組成熱釋電傳感器，匹配低噪放大器，菲涅爾光學(xué)系統(tǒng)。該組件本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小、隱蔽性好、價(jià)格低廉。熱釋傳感器包括（1）截止波長為7至10M的濾光晶片，與人體輻射紅外中心線波長9至10M相對(duì)應(yīng)，起帶通濾波器的作用，從而把人體和其它物體區(qū)分開。（2）熱釋電陶瓷材料，將透過濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即熱電轉(zhuǎn)換。（3）場(chǎng)效應(yīng)管匹配器，起阻抗變換作用，使得輸入阻抗高而輸出阻抗低?？梢姽馓綔y(cè)組件，可見光探測(cè)組件由一些常用光敏器件和晶體管組成。特別說明這個(gè)組件必須置于本照明控制器控制照明的范圍之外，用于探測(cè)自然光的有無及強(qiáng)弱（可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整），為控制器提供控制燈具亮、滅的依據(jù)。2微控制器單元控制器單元主要對(duì)該教室檢測(cè)控制單元進(jìn)行集中操作管理、狀態(tài)顯示、通訊控制和維護(hù)該每間教室的用電對(duì)象，并協(xié)調(diào)各檢測(cè)控制單元之間的數(shù)據(jù)傳送，提高整個(gè)智能教室控制系統(tǒng)的可靠性。3通訊網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)是保證整個(gè)智能教室控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，所有的教室檢測(cè)的數(shù)據(jù)和教室使用狀態(tài)都連接在通訊網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)上，最終與計(jì)算機(jī)單元相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控與顯示。本系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)的串行口和單片機(jī)的串行通訊的功能，采用RS232向上位機(jī)完成信息傳輸實(shí)現(xiàn)教室控制單元顯示和集中管理。上位機(jī)通過RS232串行通訊線來讀取教室中的基本信息，同時(shí)每個(gè)教室控制單元中所采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并對(duì)所采集到的信息做基本顯示的功能，例如顯示教室狀態(tài)照明燈全開或全關(guān)，以及控制電設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)。22系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能智能教室控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的目的就是為了實(shí)現(xiàn)教室用電設(shè)備的合理使用，節(jié)約能源以及改善教學(xué)管理，提高教室使用效率。在設(shè)計(jì)過程中，作者將整個(gè)系統(tǒng)分為了上述的三個(gè)部分，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能則可以概括為以下幾個(gè)方面1教室檢測(cè)控制單元數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的底層設(shè)備教室檢測(cè)控制單元具有自動(dòng)采集和命令采集兩種模式。自動(dòng)定時(shí)采集就是教室檢測(cè)控制單元可以根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘設(shè)置對(duì)教室進(jìn)行循環(huán)采集數(shù)據(jù)，由控制器通過RS232通訊信道將根據(jù)需要采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳送到上位機(jī)，上位機(jī)再經(jīng)RS232通訊信道傳送把命令傳輸?shù)浇淌覚z測(cè)與控制單元。2教室遠(yuǎn)程端控制功能在遠(yuǎn)程控制中，往往都要使用遠(yuǎn)程控制軟件。而這樣的軟件一般分為兩部分，一部分在本地主機(jī)上安裝，使上位機(jī)成為控制端，另一部分在現(xiàn)場(chǎng)控制器上安裝，使現(xiàn)場(chǎng)控制器為服務(wù)端，也就是被控制端。通過網(wǎng)絡(luò)，在計(jì)算機(jī)與控制器之間建立起一條數(shù)據(jù)交換的通道，從而使得控制端可以向服務(wù)端發(fā)送指令，操縱服務(wù)端完成特定的工作。在此時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)控制器負(fù)責(zé)發(fā)送指令和顯示遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的結(jié)果，而運(yùn)行程序所需的系統(tǒng)資源均由上位機(jī)機(jī)負(fù)責(zé)。系統(tǒng)采用了原有的教室內(nèi)部用電設(shè)備控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上的教室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)對(duì)教室實(shí)施相應(yīng)的命令，使得教室的用電設(shè)備能夠及時(shí)地開或關(guān)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。3數(shù)據(jù)與教室狀態(tài)的顯示采用LCD顯示與LED相比它有功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，體積小，重量輕、超薄、顯示信息量大和接口方便等優(yōu)點(diǎn)。另外LCD在大小和形狀上更加靈活，接口簡單，現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和數(shù)字式儀表等領(lǐng)域，成為測(cè)量結(jié)果顯示和人機(jī)對(duì)話的重要工具。液晶顯示器按其功能可分為三類筆段式液晶顯示器、字符點(diǎn)陣式液晶顯示器和圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器。前兩種可顯示數(shù)字、字符和符號(hào)等，而圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達(dá)到圖文并茂的效果，其應(yīng)用越來越廣泛。這里使用LCD1602完成顯示任務(wù)。在這里顯示任務(wù)包括整個(gè)智能教室控制系統(tǒng)各采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)光照度、人數(shù)、照明燈的狀態(tài)。由于教室控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了自動(dòng)手動(dòng)按鍵，有特殊情況管理人員可不必去現(xiàn)場(chǎng)只需單擊此按鍵即可從上位機(jī)界面直接進(jìn)行調(diào)整，并隨時(shí)能獲知各個(gè)教室實(shí)際的總體情況。第三章教室控制單元的設(shè)計(jì)與通信教室檢測(cè)控制單元是智能教室控制系統(tǒng)中重要的部分之一，一方面，教室檢測(cè)控制單元具有對(duì)教室內(nèi)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)等功能，并響應(yīng)樓層顯示控制單元通訊查詢的命令，另一方面，教室檢測(cè)控制單元根據(jù)樓層顯示控制單元和中央計(jì)算機(jī)單元的具體要求控制照明燈和風(fēng)扇等用電設(shè)備。教室檢測(cè)控制單元硬件接口電路如圖31所示，教室檢測(cè)控制單元采用模塊化設(shè)計(jì)，其主要部分為數(shù)據(jù)采集模塊、繼電器開關(guān)模塊、現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)交互模塊、串口通訊模塊、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制模塊、電源模塊等。系統(tǒng)的電源采用專用芯片將220V交流電轉(zhuǎn)換成5V，從而給控制節(jié)點(diǎn)中的ADC0809及單片機(jī)和繼電器供電。教室檢測(cè)控制單元組成框如圖31所示。12MHZ晶振內(nèi)、外紅外檢測(cè)電路AT89S51分頻器光敏傳感器2AD0809LCD顯示繼電器組教室照明燈按鍵MAX232電源電路BA232通訊線220V5V供電5V供電光敏傳感器1圖31智能教室控制系統(tǒng)整體組成框圖本系統(tǒng)中教室檢測(cè)控制單元具體主要功能有1教室檢測(cè)控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)光照強(qiáng)度、進(jìn)入教室的學(xué)生人數(shù)的數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理，可送入到樓層顯示控制單元和計(jì)算機(jī)單元。2教室檢測(cè)控制單元中光照傳感器將采集到的電壓值和設(shè)定電壓相比較從而自動(dòng)完成對(duì)教室內(nèi)是否開啟/關(guān)閉照明燈組的操作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中節(jié)約電能的目的。3通過手動(dòng)控制教室檢測(cè)控制單元中的按鍵可對(duì)教室內(nèi)照明燈的現(xiàn)場(chǎng)開啟/關(guān)閉操作。4教室檢測(cè)控制單元中LCD顯示教室內(nèi)用電設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)。5通過RS232總線完成單片機(jī)與上位機(jī)控制單元的通訊。6可接收計(jì)算機(jī)的命令并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制信號(hào)的傳輸。31教室控制單元的核心器件選擇AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KBYTESISPINSYSTEMPROGRAMMABLE的可反復(fù)擦寫1000次的FLASH只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFLASH存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。它具有如下特點(diǎn)40個(gè)引腳，4KBYTESFLASH片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128BYTES的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0HZ并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。1主要特性8031CPU與MCS51兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器壽命1000寫/擦循環(huán)全靜態(tài)工作0HZ24KHZ三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定1288位內(nèi)部RAM32條可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路其管腳分布如圖32所示。圖32AT89S51引腳圖復(fù)位電路及復(fù)位引腳RST的連接RST引腳對(duì)地電阻為40220千歐姆，因此在RST引腳和電源VCC之間接一容量為1022微法的電容后，即可構(gòu)成最簡單的RC復(fù)位電路。如圖33復(fù)位電路所示。圖33復(fù)位電路32A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809A/D0809是8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100S左右。ADC0809引腳圖如圖34所示。圖34ADC0809引腳圖ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖35所示。圖35內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖圖中多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。如表31通道選擇表所示表31通道選擇表A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時(shí)傳送方式對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128S，相當(dāng)于6MHZ的MCS51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期。可據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測(cè)試EOC的狀態(tài)，即可確定轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址，RD信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接收。ADC0809應(yīng)用說明（1）ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。（2）初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。（3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。（4）在ST端給出一個(gè)至少有100NS寬的正脈沖信號(hào)。（5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。（6）當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)。33現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)交互模塊人機(jī)交互模塊包括按鍵、LCD顯示。人機(jī)交互部件可以實(shí)現(xiàn)在教室現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)對(duì)教室檢測(cè)控制單元進(jìn)行手動(dòng)操作控制，并通過LCD顯示觀察到當(dāng)前教室用電設(shè)備開關(guān)狀態(tài)。這里采用字符型液晶顯示模塊，它是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用161，162，202和402行等的模塊。下面以長LCD1602字符型液晶顯示器為例做介紹。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖36圖36LCD1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖1602LCD主要技術(shù)參數(shù)顯示容量162個(gè)字符芯片工作電壓4555V工作電流20MA50V模塊最佳工作電壓50V字符尺寸295435WHMM引腳功能說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表32所示表32引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳VSS為地電源。第2腳VDD接5V正電源。第3腳VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳背光源正極。第16腳背光源負(fù)極。人機(jī)交互模塊中使用兩個(gè)按鍵，這兩個(gè)按鍵都采用微動(dòng)開關(guān)，此開關(guān)一端通過與門接單片機(jī)的INT1腳，另一端接地；即通過單片機(jī)的外部中斷來執(zhí)行手動(dòng)操作，它也可做為一般的按鍵使用。按鍵接口電路圖如圖37所示。兩個(gè)按鍵分別是自動(dòng)手動(dòng)鍵、全開全關(guān)鍵。通過控制模塊上的開關(guān)按鍵并由第二排LCD顯示顯示O/C教室照明燈的開關(guān)狀態(tài)。圖37按鍵接口電路34RS232串口通信串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議。在進(jìn)行串行通信接口設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮的問題是接口方法、傳輸介質(zhì)及電平轉(zhuǎn)換等。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于RS232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS232口。同時(shí)，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。RS232C的RS的英文意思就是RECOMMENDEDSTANDARD的縮寫，意為推薦標(biāo)準(zhǔn)。C表示為此協(xié)議為第三版（1962年的版本）。P30和P31是STC89S51的兩根全雙工串行通信傳輸線，其中RXD（P30）為輸入線、TXD（P31）為輸出線。從理論上講，它是可以實(shí)現(xiàn)全雙工工作的，但CPU是不可能同時(shí)執(zhí)行“接收”和“發(fā)送”兩種指令的，因此該“全雙工”的定義只是對(duì)串行接口有獨(dú)立的接收通道和發(fā)送通道而言。AT89S51有兩個(gè)物理上獨(dú)立的發(fā)送緩沖器和接收緩沖器，它們是特殊功能寄存器SBUF，共用一個(gè)地址（99H），SBUF是不可位尋址的；發(fā)送緩沖器只能寫入發(fā)送數(shù)據(jù)，但不能讀出；接收緩沖器只能讀出接收的數(shù)據(jù)，但不能寫入。當(dāng)然也可以用其它口模擬串口協(xié)議實(shí)現(xiàn)串口通信，但沒有使用AT89S51自己提供的串口方便。接口如下圖圖38RS232通訊接口串口通信的概念就是串口按位（BIT）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（BYTE）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規(guī)定設(shè)備線總長不得超過20米，并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長度不得超過2米；而對(duì)于串口而言，長度可達(dá)15米。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成（1）地線，（2）發(fā)送，（3）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配A波特率這是一個(gè)衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的BIT的個(gè)數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個(gè)BIT。當(dāng)我們提到時(shí)鐘周期時(shí)，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時(shí)鐘是4800HZ。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800HZ。通常電話線的波特率為14400，28800和36600。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB設(shè)備的通信。B數(shù)據(jù)位這是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)是8位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0127（7位）。擴(kuò)展的ASCII碼是0255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼），那么每個(gè)數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個(gè)包是指一個(gè)字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。C停止位用于表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1，15和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。D奇偶校驗(yàn)位在串口通信中一種簡單的檢錯(cuò)方式。有四種檢錯(cuò)方式偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗(yàn)位也是可以的。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位位1，這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。第四章教室檢測(cè)單元數(shù)據(jù)采集與處理41光照信號(hào)采集與處理教室檢測(cè)控制單元數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)教室內(nèi)光照強(qiáng)度、自習(xí)時(shí)進(jìn)入教室的學(xué)生人數(shù)，教室內(nèi)的燈狀態(tài)，主要通過光照傳感器、紅外傳感器來完成，各器件將檢測(cè)到的非電量轉(zhuǎn)化成各自對(duì)應(yīng)的電量進(jìn)而傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)各傳感器的定時(shí)采集并根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行比較處理。同時(shí)通過通訊接口將處理后的數(shù)據(jù)向上位機(jī)控制單元傳送。也可通過該通訊接口，上位機(jī)單元發(fā)出的控制指令，現(xiàn)場(chǎng)控制單元實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制命令操作。411光電檢測(cè)器件選擇目前，在光電檢測(cè)技術(shù)中常用的一些光電檢測(cè)器件有光敏電阻、光電池、光電二極管、光電三極管等，選擇光照傳感器可根據(jù)參考表41來進(jìn)行比較選擇。表41各種光電器件特性比較特性器件光敏電阻光電池光電二極管光電三極管光譜和光電特性光譜響應(yīng)靈敏度可見光至紅外可見光至紅外可見光至紅外可見光至近紅外高低一般高線性度差一般好差伏安特性電阻型光伏型光伏型和飽和型飽和型電特性輸出電流大最大小大噪聲特性低低高高光敏電阻和其它光電檢測(cè)器件相比具有以下特點(diǎn)A光譜響應(yīng)范圍寬根據(jù)光電導(dǎo)材料的不同，光譜響應(yīng)可從可見光、近紅外擴(kuò)展到遠(yuǎn)紅外，尤其對(duì)紅外和紅外輻射有較高的響應(yīng)度。B靈敏度高，光電導(dǎo)增益大于1。C工作電流大，可達(dá)數(shù)毫安。D所測(cè)光強(qiáng)范圍寬度，既可檢測(cè)強(qiáng)光也可檢測(cè)弱光。其缺點(diǎn)是在強(qiáng)光照射下光電轉(zhuǎn)換線性較差，頻率響應(yīng)（器件檢測(cè)變化很快的光信號(hào)的能力）低。412光敏電阻的工作原理光敏電阻的工作原理是在其兩極加上一定的電壓后，當(dāng)光照射在光電導(dǎo)體時(shí)，由光照產(chǎn)生的光生載流子在外加電場(chǎng)作用下沿一定方向運(yùn)動(dòng)。在電路中產(chǎn)生電流，達(dá)到光電轉(zhuǎn)換的目的。光敏電阻的工作原理如圖41所示光照光電導(dǎo)體IP電極電極圖41光敏電阻工作原理光敏電阻隨光照強(qiáng)度的增加起導(dǎo)電性能變好，既光敏電阻的電導(dǎo)率增加，流過其內(nèi)的光電流增加，其本身的電阻值減小，隨光照強(qiáng)度的增加起導(dǎo)電性能變差，既光敏電阻的電導(dǎo)率減小，流過其內(nèi)的光電流增加，其本身的電阻值增加。根據(jù)熱平衡狀態(tài)下半導(dǎo)體電導(dǎo)率公式，在光照射作用下產(chǎn)生的光電流IPQNVTNNTPP/L241式4L中，QN是光電子形成的內(nèi)部電流，V是光敏電阻兩端的電壓，L是光電導(dǎo)體色長度，TN，TP是光輻射下每單位時(shí)間產(chǎn)生的N個(gè)電子一空穴對(duì)的各自壽命，N，P，分別是電子和空穴的遷移率。由此可見，光敏電阻的光電流與入射的光子數(shù)、量子效率和光電導(dǎo)體的長度L以及加在其兩端的電壓大小等因數(shù)有關(guān)，其電流大小與L的平方成反比。所以，在設(shè)計(jì)光敏電阻時(shí)，常設(shè)法將L減小，使光電流增大。光敏電阻主要參數(shù)A暗電阻在不受光照射時(shí)的阻值稱為暗電阻，此時(shí)流過的電流稱為暗電流。B亮電阻光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱為亮電阻，此時(shí)流過的電流稱為亮電流。C光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流。413光敏電阻的基本特性A伏安特性在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。B光照特性光敏電阻的光照特性是描述光電流I和光照強(qiáng)度之間的關(guān)系，不同材料的光照特性是不同的，絕大多數(shù)光敏電阻光照特性是非線性的。圖42為硫化鎘光敏電阻的光照特性。C光譜特性光敏電阻對(duì)入射光的光譜具有選擇作用，即光敏電阻對(duì)不同波長的入射光有不同的靈敏度。光敏電阻的相對(duì)光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光敏電阻的光譜特性，亦稱為光譜響應(yīng)。圖43為幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。對(duì)應(yīng)于不同波長，光敏電阻的靈敏度是不同的，而且不同材料的光敏電阻光譜響應(yīng)曲線也不同。002040608101214035030025020015010005圖42光敏電阻的光照特性015310080604020硫化鉛硫化鉈硫化鎘圖43光敏電阻的光譜特性通過對(duì)光敏電阻、光電池、光電二極管、光電三極管等光電傳感器的各種性能進(jìn)行比較，以及通過分析光敏電阻的工作原理、基本特性，發(fā)現(xiàn)光敏電阻的光譜響應(yīng)峰值比較接近人的視覺敏感區(qū)555NM波長以及當(dāng)光照強(qiáng)度減弱時(shí)，它的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)增加，這對(duì)光敏電阻在光照強(qiáng)度變化進(jìn)行檢測(cè)時(shí)輸出狀態(tài)保持相對(duì)穩(wěn)定十分重要，為避免光敏電阻受光面小的光敏電阻件應(yīng)在教室周圍進(jìn)行合理地分布，用于探測(cè)自然光的有無及強(qiáng)弱（可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整）。414光照檢測(cè)接口電路光敏電阻與電阻R構(gòu)成反向比例放大電路。由于光敏電阻是敏感性元件，對(duì)光照強(qiáng)度、距離等有一定的敏感性，以及電源的噪聲等引起的各種干擾都會(huì)隨設(shè)備進(jìn)入到單片機(jī)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的干擾影響了需要采集的真實(shí)信號(hào)，給光敏電阻檢測(cè)判斷和進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析處理帶來了不利因素，從而影響其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)光敏電阻的前端供電加上穩(wěn)壓管，以避免電源的噪聲的影響獲取更接近真實(shí)的信號(hào)，單片機(jī)的模擬信號(hào)輸入端GM口。當(dāng)光敏電阻的阻值發(fā)生變化時(shí)，GM端上的應(yīng)發(fā)生變化，該信號(hào)被單片機(jī)的模擬通道GM采集，采集的是光敏電阻上的暗時(shí)，光敏電阻上的電壓值接近5V，光強(qiáng)時(shí)，大約0V，模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后0255。圖44中可知IVCC/RRP（42）VRVCCRRP（43）圖44光電測(cè)量電路原理圖1當(dāng)RRP時(shí)，VVCC。因此光敏電阻電壓V近似等于VCC。此時(shí)為恒壓偏置。2當(dāng)RINCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTSBITRSP20SBITLCD_ENP21SBITEOCP32SBITADDRP25SBITBAOJINGP26SBITSTP27BITFLAG0SBITLED_1P22SBITLED_2P23SBITLED_3P24SBITKEY1P34SBITKEY2P35SBITKEY3P36SBITKEY4P37BITA_MBITQK_QGUCHARRENSHUUCHARSET_GZ0X78UCHARAD_DATA1,AD_DATA2UCHARBAI_1,SHI_1,GE_1,BAI_2,SHI_2,GE_2UCHARCODETABLE“RENSHU“UCHARCODETABLE1“D1“UCHARCODETABLE2“D2“UCHARCODETABLE3“D3“/VOIDDELAYUINTZUINTX,YFORXZX0XFORY1Y0Y/VOIDADC_0809EA0IFFLAG0ADDR0ELSEADDR1ST0ST1ST0DELAY10EA1VOIDEXT0VOIDINTERRUPT0IFFLAG0FLAG1AD_DATA1P1BAI_1AD_DATA1/100SHI_1AD_DATA1100/10GE_1AD_DATA110ELSEFLAG0AD_DATA2P1BAI_2AD_DATA2/100SHI_2AD_DATA2100/10GE_2AD_DATA210/VOIDKONGZHIIFA_M0IFAD_DATA10LED_20LED_30ELSELED_10LED_20LED_30/暗處沒有接近暗時(shí)/ELSEIFRENSHU0LED_20LED_30ELSEIFQK_QG0LED_10LED_20LED_30ELSELED_11LED_21LED_31/VOIDEXT1VOIDINTERRUPT2IFKEY10DELAY10IFKEY10IFRENSHU255BAOJING1RENSHU255ELSEBAOJING0RENSHUIFKEY20DELAY10IFKEY20IFRENSHU0RENSHU0BAOJING1ELSERENSHUBAOJING0IFKEY30DELAY10IFKEY30IFQK_QG0QK_QG1ELSEQK_QG0IFKEY40DELAY10IFKEY40IFA_M0A_M1ELSEA_M0/VOIDWRITE_COMUCHARCOMP00XFFDELAY5RS0LCD_EN0P0COMDELAY5LCD_EN1DELAY5LCD_EN0VOIDWRITE_DATEUCHARDIS_DATAP00XFFDELAY5RS1LCD_EN0P0DIS_DATADELAY5LCD_EN1DELAY5LCD_EN0VOIDLCD_INITP00XFFDELAY5P00X00LCD_EN0WRITE_COM0X38WRITE_COM0X0CWRITE_COM0X06WRITE_COM0X01/VOIDLCD_DISUCHARNUMUCHARBAI,SHI,GEBAIRENSHU/100SHIRENSHU100/10GERENSHU10/第一行顯示W(wǎng)RITE_COM0X80FORNUM0NUM7NUMWRITE_DATETABLENUMWRITE_DATEBAI0X30WRITE_DATESHI0X30WRITE_DATEGE0X30/第二行顯示W(wǎng)RITE_COM0XC0/；LED1FORNUM0NUM3NUMWRITE_DATETABLE1NUMIFLED_10WRITE_DATECELSEWRITE_DATEOWRITE_DATE/LED2FORNUM0NUM3NUMWRITE_DATETABLE2NUMIFLED_20WRITE_DATECELSEWRITE_DATEOWRITE_DATE/LED3FORNUM0NUM3NUMWRITE_DATETABLE3NUMIFLED_30WRITE_D