1、題 目 室內(nèi)空間燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 本文針對的是室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)提出的設(shè)計，在本文中敘述了室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的原理依據(jù)，敘述了室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容。在完成本設(shè)計的過程當(dāng)中，我對本專業(yè)的知識有了更進(jìn)一步的了解，同時也提高了知識的應(yīng)用能力。本設(shè)計以AT89C51單片機(jī)為系統(tǒng)的控制核心模塊，采用光線傳感器對外界自熱光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測，采用人體釋熱紅外線傳感器來檢測室內(nèi)的人員進(jìn)出情況，通過系統(tǒng)分析來控制室內(nèi)燈亮的個數(shù)，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。本設(shè)計包含LCD顯示電路和照明燈控制電路等。設(shè)計的過程是漫長而艱難的，但是最終將交出一份滿意的答卷。關(guān)鍵詞：AT89C51，光線傳感器，智能控制，節(jié)能。

2、 Abstract In this paper, the indoor lighting control system is proposed for the design, the indoor lighting control system based on the principle and system design ideas, describes the indoor lighting control system proposed in this paper. In the process of the completion of the design, I have a bet

3、ter understanding of the professional knowledge, but also improve the ability of the application of knowledge. The design AT89C51 single-chip microcomputer as the core module of the control system by light sensor outside since the thermal radiation intensity were detected by human release thermal in

4、frared sensor to detect the indoor staff out of the situation, through the analysis of the system to control the indoor lights the number, from and achieve the purpose of saving energy. This design includes LCD display circuit and lighting lamp control circuit, etc. The design process is long and di

5、fficult, but will eventually produce a satisfactory answer.Key words: AT89C51, light sensor, intelligent control, energy saving 目 錄摘 要4Abstract5目 錄6引 言7第一章 緒論81.1 課題研究背景81.2 課題研究的主要內(nèi)容9第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)備設(shè)計102.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)核心102.2 系統(tǒng)主要電路設(shè)計102.2.1 單片機(jī)控制電路設(shè)計102.2.2 外界自然光采集電路設(shè)計122.2.3 熱釋紅外人體傳感器電路132.2.4 驅(qū)動燈光電路142.2.5

6、 LCD顯示電路152.2.6 自動報警電路16第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計183.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計183.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計193.2.1 自然光采集電路193.2.2 熱釋紅外人體傳感器電路213.2.3 LCD顯示電路21第四章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真234.1 仿真軟件234.2 仿真方法234.3 仿真結(jié)果23結(jié) 論27參考文獻(xiàn)28附 錄29后 記34 引 言 在當(dāng)今這個電氣化的時代，我們無時無處不用電，很難想像沒有電這個世界會變成什么樣。但是現(xiàn)實的情況確實不容樂觀的，盡管資源枯竭的問題越來越嚴(yán)重，但是資源浪費(fèi)的問題也非常突出，這對于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是一大障礙，我們應(yīng)該越來越認(rèn)識到節(jié)約能源的重要性，節(jié)約

7、能源，緩解矛盾。那么如何節(jié)約電能呢。我們不僅要養(yǎng)成走時隨手關(guān)燈的好習(xí)慣，還要從技術(shù)上研究出一個系統(tǒng)，達(dá)到人走燈滅的目的。其實隨著科學(xué)的進(jìn)步，這樣的系統(tǒng)并沒有什么設(shè)計上的難度，只是由于市場的原因并沒有在全社會推廣，但是我相信這一切只是時間問題，隨著節(jié)約電能的緊迫性，我們一定可以在公共場所的各個角落看到這種系統(tǒng)的應(yīng)用。在現(xiàn)在的各個學(xué)校，教室是學(xué)生和老師教學(xué)的重要場所，但是很多時候教室內(nèi)一個學(xué)生也沒有，教室內(nèi)的燈卻亮著或者教室內(nèi)就一兩個學(xué)生燈卻全亮著，這其實很大程度上浪費(fèi)了電，因此學(xué)校應(yīng)該制定一個方案改變這種情況，以提高室內(nèi)照明系統(tǒng)的利用效率，節(jié)約電能。 本系統(tǒng)就是針對于室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)提出的設(shè)計，

8、根據(jù)外界自然光照強(qiáng)度和教室內(nèi)人員的多少來綜合控制室內(nèi)燈具亮的個數(shù)，從而達(dá)到了節(jié)約能源的目的。 第一章 緒論1.1 課題研究背景 在當(dāng)今這個電氣化的時代，我們無時無處不用電，很難想像沒有電這個世界會變成什么樣。但是現(xiàn)實的情況確實不容樂觀的，盡管資源枯竭的問題越來越嚴(yán)重，但是資源浪費(fèi)的問題也非常突出，這對于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是一大障礙，我們應(yīng)該越來越認(rèn)識到節(jié)約能源的重要性，節(jié)約能源，緩解矛盾。那么如何節(jié)約電能呢。我們不僅要養(yǎng)成走時隨手關(guān)燈的好習(xí)慣，還要從技術(shù)上研究出一個系統(tǒng)，達(dá)到人走燈滅的目的。其實隨著科學(xué)的進(jìn)步，這樣的系統(tǒng)并沒有什么設(shè)計上的難度，只是由于市場的原因并沒有在全社會推廣，但是我相信這一切只是

9、時間問題，隨著節(jié)約電能的緊迫性，我們一定可以在公共場所的各個角落看到這種系統(tǒng)的應(yīng)用。 在現(xiàn)在的各個學(xué)校，教室是學(xué)生和老師教學(xué)的重要場所，但是很多時候教室內(nèi)一個學(xué)生也沒有，教室內(nèi)的燈卻亮著或者教室內(nèi)就一兩個學(xué)生燈卻全亮著，這其實很大程度上浪費(fèi)了電，因此學(xué)校應(yīng)該制定一個方案改變這種情況，以提高室內(nèi)照明系統(tǒng)的利用效率，節(jié)約電能。本系統(tǒng)就是針對于室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)提出的設(shè)計，根據(jù)外界自然光照強(qiáng)度和教室內(nèi)人員的多少來綜合控制室內(nèi)燈具亮的個數(shù)，從而達(dá)到了節(jié)約能源的目的。 在科學(xué)越來越發(fā)達(dá)的今天，世界各國也正在研究各種智能燈光控制系統(tǒng)，并且已經(jīng)有了很多出色的設(shè)計項目。這對于方便人們的生活是一個福音。但是，和室

10、內(nèi)燈光控制系統(tǒng)相關(guān)的研究卻比較少，可能是市場還沒有過多關(guān)注室內(nèi)方面的燈光控制，這一點是比較遺憾的。固然，由于電子科學(xué)技術(shù)的普及應(yīng)用和多類化產(chǎn)品的推廣，從而為室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計創(chuàng)造了良好的條件。而今，研究出使室內(nèi)燈具能夠自行控制的系統(tǒng)是很是急需的。我國一直以來就是一個人口大國，每天要消耗的電能是難以估計的，加之我國快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對于能源的大量需求，從而導(dǎo)致我國比世界上的很多國家面臨著更重要的能源矛盾危機(jī)，因此，緩解不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)需要和能源供應(yīng)量之間的矛盾，成為了我國要面臨的主要問題，這不僅是經(jīng)濟(jì)問題，還是社會問題，更是國家的大問題。從2001年到2014年，每年用于照明的電量每年都有增加。而

11、對于全國的各個學(xué)校來說，主要的用電量還是在教室這個學(xué)生和老師的主要教學(xué)場所。教室所用的電量是非常大的。這個數(shù)據(jù)告訴我們，在充分滿足學(xué)校教室內(nèi)的燈光照明度的基礎(chǔ)上，對教室內(nèi)的燈光系統(tǒng)實現(xiàn)智能控制是何其重要。這不僅能節(jié)約大量的電能，為構(gòu)建節(jié)約型社會貢獻(xiàn)出重要的力量，還能創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 我國政府一直以來倡導(dǎo)建立綠色節(jié)約型社會，今年來也出臺了很多綠色智能化燈光方面的意見和規(guī)劃。而對于室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的也是非常重視的，這可以從我國各省市，各地區(qū)的很多地方中看到政府所做的的努力。當(dāng)然，政府的倡導(dǎo)和政策的制定只是第一步，社會各界應(yīng)該響應(yīng)政府的號召和政策，做出實際的行動出來，這不僅僅是為了應(yīng)付，而是為了

12、我國乃至全世界的未來出力。各個學(xué)校也正在推廣這一節(jié)能的計劃，通過對學(xué)生的宣傳教育學(xué)生們的節(jié)能意識也比以前有所加強(qiáng)。但是由于存在于學(xué)生中的浪費(fèi)意識還是很難在短時間根除，因此就應(yīng)該在另一個角度去節(jié)約電能，減少不必要的電能浪費(fèi)。設(shè)計一個室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)，在光線強(qiáng)的時候燈不亮，光線比較暗的時候，根據(jù)室內(nèi)人數(shù)的多少來自動控制燈具亮的個數(shù)。這樣可以大大地節(jié)約電能。1.2 課題研究的主要內(nèi)容 課題研究包含五個主要部分，它們分別是信號采集處理部分、單片機(jī)控制核心部分、自動報警部分、驅(qū)動燈光部分和LCD顯示部分。其中單片機(jī)使用AT89C51型單片機(jī)，AT89C51作為整個室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的控制核心，承擔(dān)了“大腦

13、司令部”的作用，其它四個模塊都需要通過AT89C51來發(fā)揮作用。整個系統(tǒng)的大概工作原理是：通過光線傳感器來檢測外界自然光強(qiáng)度，將采集到的信號傳給AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器再將信號傳給AT89C51來進(jìn)行處理。通過人體熱紅外傳感器來檢測室內(nèi)人員的進(jìn)出情況，把信號傳給AT89C51單片機(jī)來處理，在LCD顯示器中顯示室內(nèi)人數(shù)。單片機(jī)通過綜合分析外界自然光強(qiáng)度和室內(nèi)人數(shù)的多少來決定最終燈具亮的個數(shù)。 本課題研究主要的技術(shù)問題如下。 （1）在外界自熱光比較強(qiáng)的時候，無論室內(nèi)有沒有人燈都不會亮，在外界自然光比較弱的時候，則是根據(jù)室內(nèi)人員的進(jìn)出情況（也即室內(nèi)人員的數(shù)量）來決定燈具亮的個數(shù)。 （2）LCD顯示器要

14、顯示室內(nèi)人員的個數(shù)。 （3）當(dāng)室內(nèi)沒有人在的時候，報警器將自動報警響會兒后燈全部熄滅。 （4）通過光線傳感器來檢測外界自然光強(qiáng)度，通過AD轉(zhuǎn)換把信號傳遞給單片機(jī)。 （5）通過人體熱紅外線傳感器來檢測室內(nèi)人員的進(jìn)出情況，將信號傳給單片機(jī)進(jìn)行處理。由于本系統(tǒng)需要在Proteus中進(jìn)行仿真，因此只能用開關(guān)來模擬，通過按鍵輸入的人的個數(shù)來模擬人體熱紅外傳感器檢測到的人數(shù)。 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)備設(shè)計2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)核心 本系統(tǒng)是以AT89C51為控制核心，通過光線傳感器來檢測外界自然光強(qiáng)度，光線傳感器將信號傳遞給AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器通過對將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，把它傳給單片機(jī)進(jìn)行處理，另一方面熱

15、紅外人體傳感器檢測到的室內(nèi)人員的個數(shù)來進(jìn)一步傳給單片機(jī)進(jìn)行分析處理，單片機(jī)通過對兩者的綜合分析將信號傳遞給驅(qū)動動燈光模塊和自動報警模塊，使整個系統(tǒng)的功能得以實現(xiàn)。 本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2-1所示。 圖2-1 硬件結(jié)構(gòu)圖2.2 系統(tǒng)主要電路設(shè)計2.2.1 單片機(jī)控制電路設(shè)計在本系統(tǒng)控制電路模塊中，使用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心控制器。AT89C51單片機(jī)是現(xiàn)今使用最廣泛的單片機(jī)之一，它具有很多單片機(jī)無法比擬的優(yōu)點。單片機(jī)AT89C51含有內(nèi)部存儲器RAM，它能夠充當(dāng)各種數(shù)據(jù)區(qū)來使用，同時AT89C51單片機(jī)還是一種功耗非常低、性能很高的8位的微控制器。AT89C51單片機(jī)是由AT

16、MEL公司研發(fā)生產(chǎn)的一種在當(dāng)前來講最新的8位單片機(jī)，更為重要的是它還能完全兼容于MCS-51系列單片機(jī)，同時具有良好的加密功能，AT89C51具有如此多的優(yōu)點，有了它其實很多時候都能用它來代替其它很多類型的單片機(jī)。此外，AT89C51的價格還非常的便宜，購買這種單片機(jī)是非常值的，因此AT89C51單片機(jī)受到了用戶的熱烈歡迎。在本系統(tǒng)設(shè)計中，AT89C51單片機(jī)需要和其它外圍元件一起構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)主要含有這幾個模塊：AT89C51、晶振電路和復(fù)位電路。該系統(tǒng)設(shè)計的單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖2-2所示。 圖2-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖AT89C51單片機(jī)有很多引腳，它們的功能各不相同，為

17、了較為清晰詳盡地敘述AT89C51與其它外圍器件的連接情況，現(xiàn)列出以下表2-1。單片機(jī)I/O口引腳外圍電路引腳說明P0.0-P0.7D0-D7LCD數(shù)據(jù)口P1.0-P1.7DB0-DB7ADC0804輸出P2.0-P2.1按鍵端P2.2-P2.71B-7BULN2003A輸入P3.0RSLCD數(shù)據(jù)選擇端單片機(jī)I/O外圍電路引腳說明P3.2ELCD讀寫信號P3.3INTR轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號P3.4buzzerP3.5CS片逐信號輸入端P3.6WR表2-1 AT89C51引腳說明2.2.2 外界自然光采集電路設(shè)計 如何通過檢測來測出外界自然光的強(qiáng)度，并將外界自然光信號轉(zhuǎn)化為電信號，并通過AD轉(zhuǎn)換器將

18、模擬信號轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識別的數(shù)字信號，這一點是完成本系統(tǒng)的關(guān)鍵。那么作為本系統(tǒng)和外界的聯(lián)系媒介的光線傳感器則能夠?qū)⑼饨缱匀还庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號?，F(xiàn)在簡要介紹一一下光線傳感器LDR的功能和用途。 光敏電阻LDR是一種通過利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制作而成的電阻隨著照射在其表面的光的強(qiáng)弱而發(fā)生變化的特殊電阻，因而又稱為光線傳感器或者是光電探測器。光敏電阻遵循著這一規(guī)律：當(dāng)照射在其上的光線增強(qiáng)的時候，電阻值減?。划?dāng)照射在其上的光線減弱的時候，電阻值增大。此外光敏電阻LDR對光的敏感程度（也即光敏特性）與人的眼睛對外界自然光的敏感程度是非常接近的，這一點非常重要，用它來檢測外界自然光的強(qiáng)度是非常合適的，通常

19、情況下光敏電阻器是由半導(dǎo)體材料制作而成的，并且光敏電阻器通常都制成薄片式的結(jié)構(gòu)物，這樣一來方便吸收更多的光能，也能夠進(jìn)一步的提高它的靈敏度水平。根據(jù)光敏電阻器LDR的以上這些特點再設(shè)計自熱光采集電路就比較容易了。當(dāng)然在外界自熱光采集電路中除了要使用到光敏電阻器LDR以外，還要使用到AD轉(zhuǎn)換器將光敏電阻器LDR輸出的電信號轉(zhuǎn)換為AT89C51能接收的數(shù)字信號，因此AD轉(zhuǎn)換器在這里起到了橋梁的承接作用，在這里AD轉(zhuǎn)換器使用ADC0804。ADC0804是一種單片集成類的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它的價格非常低廉，具有單一通道、8位。它具有的特點是：A/D轉(zhuǎn)換時間大概在100us左右；具有兩個模擬信號輸入端，能夠

20、接收雙極性、單極性和差模輸入信號；它含有參考電壓輸入端；在里面含有時鐘發(fā)生器；只有單電源工作的時候她的輸入電壓范圍在0-5V之間；并且它不需要調(diào)零。ADC0804是一種逐次逼近式的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這種模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度非常之快，同時它的分辨率非常高，此外價格非常便宜，因此它的應(yīng)用非常廣泛，在很多要求并不是特別精確的場合得到了很高的青睞。 通過對光敏電阻LDR和A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804的分析，設(shè)計出了外界自然光采集電路如圖2-3所示。 圖2-3 外界自然光采集電路2.2.3 熱釋紅外人體傳感器電路熱釋紅外人體傳感器其實是一種能夠探測出人體的信號，無論人是處于運(yùn)動狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)都能探測出來的一種紅

21、外熱釋探測器，它主要包含這幾部分：感光器件、透視鏡、感光電路、機(jī)械控制部分和機(jī)械部分這幾部分。它是通過機(jī)械和機(jī)械控制的相互作用并結(jié)合紅外感應(yīng)做出細(xì)微的運(yùn)動，把位置進(jìn)行移動，這樣一來感應(yīng)器和人體之間就能夠出現(xiàn)相對位置的移動，因此無論人是處于運(yùn)動狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)，熱釋紅外人體感應(yīng)器都能夠感測到人體，產(chǎn)生識別人體的信號，進(jìn)而達(dá)到探測人體的目的。熱釋紅外人體感應(yīng)器好比一只貓的眼睛，無論是白天還是黑夜都能夠?qū)崟r監(jiān)測動情，只要人體與熱釋紅外人體感應(yīng)器之間的距離在8米以內(nèi)，視野角度120度，就能夠開啟監(jiān)視器顯現(xiàn)出燈光，因此熱釋紅外人體感應(yīng)器經(jīng)常用于防盜報警和紅外控制方面，如此一來，大大擴(kuò)大了熱釋紅外人體感應(yīng)

22、器的應(yīng)用范圍。特別在高層和多層建筑的燈光防盜報警上得到了很多的應(yīng)用。熱釋紅外人體傳感器的工作電壓是180-250V；它的頻率是50HZ;負(fù)載頻率是15-200W。在使用熱釋紅外人體傳感器的時候應(yīng)該要注意一些問題，以減少誤差。安裝熱釋紅外人體感應(yīng)器的地方應(yīng)該避免強(qiáng)烈的陽光直接照射在其表面，當(dāng)然還應(yīng)盡量遠(yuǎn)離發(fā)熱源，比如火爐、空調(diào)、暖氣片等空氣變化明顯的地方，這樣做可以盡量避免外界自然光強(qiáng)的劇烈變化而造成參數(shù)的不準(zhǔn)確甚至明顯的錯誤。熱紅外人體傳感器和人體之間不應(yīng)當(dāng)有物體遮擋，否則會影響探測結(jié)果。此外熱釋紅外人體傳感器應(yīng)該裝在離地面高度大約在2米的地方，不應(yīng)裝在有強(qiáng)烈氣流的地方。這些問題在設(shè)計和安裝的

23、過程當(dāng)中應(yīng)該特別注意。在本系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中，由于要在proteus中仿真，而proteus中沒有熱釋紅外人體感應(yīng)器，因此在這里只能用按鍵模擬，根據(jù)按鍵輸入的人的個數(shù)來亮燈。設(shè)計出的按鍵電路如圖2-4所示圖2-4 按鍵電路2.2.4 驅(qū)動燈光電路 單片機(jī)處理自然光采集電路的信號之后，將信號傳給驅(qū)動燈光電路。在外界自然光比較強(qiáng)的時候燈全都不亮，當(dāng)外界自然光比較暗的時候則根據(jù)人數(shù)的多少來決定燈具亮的個數(shù)。在這個電路中要使用到ULN2003A來作為單片機(jī)AT89C51和燈泡之間的連接器件。ULN2003A其實是一種反向器。具體來講就是說當(dāng)其輸入端口是低電平的時候那么輸出端口就是為高電平，反之，輸出端口則

24、為低電平。ULN2003A里面含有7個不同的單元，此外它還具有流通電流大、能耐高電壓、能夠承受的溫度范圍比較大、連接負(fù)載能力非常強(qiáng)等等眾多特點，因此它特別適合有大功率高速要求的電路系統(tǒng)。ULN2003A應(yīng)用在許多不同的電路當(dāng)中。比如它在顯示、電磁閥、照明燈、各種電機(jī)當(dāng)中都作為驅(qū)動使用。在介紹了ULN2003A的特點之后，并且清楚了它的這些特性，就可以設(shè)計驅(qū)動燈光電路了。在這里我使用6個燈泡和ULN2003A相連，驅(qū)動燈光電路如圖2-5所示。圖2-5 驅(qū)動燈光電路2.2.5 LCD顯示電路 在本系統(tǒng)設(shè)計的過程中，把LCD顯示電路作為了一個比較重要的環(huán)節(jié)來考慮，LCD顯示電路中無疑顯示屏的選擇是重

25、中之重，經(jīng)過認(rèn)真地考慮，準(zhǔn)備選擇LMO16L作為本次設(shè)計的顯示屏。LMO16L采用的控制器是HD44780,這種控制器的指令集比較簡單并且功能較強(qiáng)，它還具有閃爍、字符可以移動等多種功能?？刂破鱄D44780里面有兩個8位的寄存器，它們分別是數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器。LMO16L在和單片機(jī)通訊連接的時候采取的方式是并行傳輸。在了解了LMO16L的這些特點之后，再設(shè)計出LCD顯示電路也就比較容易了。LCD顯示電路如圖2-6所示。圖2-6 LCD顯示電路圖2.2.6 自動報警電路 在本系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中，加入自動報警系統(tǒng)，在室內(nèi)人員都走光了的時候，蜂鳴器開始響，燈也隨之滅掉。在這里要用到蜂鳴器buzzer

26、，buzzer其實是一種結(jié)構(gòu)非常簡單、一體化的電子訊響器，buzzer采用的電壓供電方式是直流供電，蜂鳴器主要分為兩種類型：壓電式和電磁式。壓電式蜂鳴器的組成部分有：振蕩器、蜂鳴片、外殼和共鳴箱，它的工作原理是當(dāng)接通電源后（當(dāng)然要達(dá)到它的啟動電壓，一般buzzer的電壓范圍在1.5-15V之間），多諧振蕩器就會發(fā)生起振響應(yīng)，這樣一來就會輸出一種音頻信號，這種音頻信號的頻率大概在1.5-2.5KHZ這樣一個范圍里面，然后阻抗匹配器就會在推動作用下使壓電蜂鳴器發(fā)出身響。而電磁式蜂鳴器的組成部分是：電磁線圈、能產(chǎn)生振動效應(yīng)的膜片、磁性鐵制物體、振蕩器和外殼，它的工作原理是：在接通到有效電源后，振蕩器

27、就會產(chǎn)生一種一定頻率的音頻信號電流，這種電流會通過電磁線圈，在電磁線圈中由于電磁原理產(chǎn)生磁場，振動膜片由于受到了電磁線圈和磁鐵的共同影響，而呈現(xiàn)周期性規(guī)律地振動發(fā)聲。在介紹了蜂鳴器buzzer的結(jié)構(gòu)組成和原理之后， 下面就要來設(shè)計自動報警電路了，在這里用到另外一個器件PN3646來和蜂鳴器buzzer連接，一起構(gòu)成自動報警電路。設(shè)計出的自動報警電路如圖2-7所示。 圖2-7 自動報警電路 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計在第二章已經(jīng)對室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了一個較為完整的設(shè)計，但是要知道僅僅只有硬件設(shè)計是無法完成本系統(tǒng)的設(shè)計要求的，就好比一臺電腦在生產(chǎn)出來之后還要給它裝上系統(tǒng)

28、這樣才能工作，否則就只是一個一無是處的破銅爛鐵。那么如何設(shè)計出本系統(tǒng)的程序出來呢，這是一個厄待解決的問題，經(jīng)過再三地分析研究試驗，最終完成了系統(tǒng)主程序的設(shè)定。人時等全亮。當(dāng)人陸續(xù)離開房間時，系統(tǒng)也會根據(jù)人數(shù)的多少來決定燈具亮的個數(shù)。系統(tǒng)程序的主要內(nèi)容是：首先光電系統(tǒng)進(jìn)入初始化狀態(tài)，光線傳感器檢測外界自然光強(qiáng)度，當(dāng)外界自然光強(qiáng)度大于20時，無論室內(nèi)有沒有人，燈都不會亮，但是當(dāng)外界自然光強(qiáng)度小于20時則根據(jù)室內(nèi)人員示off狀態(tài)。當(dāng)室內(nèi)有1-2個人時，亮兩個燈，室內(nèi)有3-4個人時亮4個燈，5個人或者超過的多少來亮燈，室內(nèi)沒有人時，燈不會亮，LCD液晶顯示屏上第一行顯示0人，第二行顯五個后沒有人的時候

29、，蜂鳴器會響2秒，LCD液晶顯示屏的第二行就會變成off。當(dāng)室內(nèi)有人且燈還亮著時，當(dāng)外界自然光強(qiáng)度大于20時，燈又會全部滅掉。本系統(tǒng)的主程序流程圖如圖3-1所示，而本系統(tǒng)的C語言程序則在本文的附錄2中。 3-1 系統(tǒng)主程序流程圖3.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計3.2.1 自然光采集電路 在外界自然光采集電路中，首先應(yīng)用到的是光敏電阻LDR，在進(jìn)行程序設(shè)定的時候，首先需要考慮到的是外界自然光強(qiáng)在超過某一臨界值的時候，燈不會亮，在小于這個臨界值時燈則根據(jù)人數(shù)的多少來亮燈，在光敏電阻器LDR和單片機(jī)之間還有一個AD轉(zhuǎn)換器。通過C語言程序的設(shè)定，完成了自然光采集電路的設(shè)計要求。以下是這部分的程序。 #inclu

30、de <reg52.h>#include "ADC.H"void delay_1ms(unsigned int DELAY_T0) unsigned int DELAY_T1;for(DELAY_T0;DELAY_T0>0;DELAY_T0-)for(DELAY_T1=110;DELAY_T1>0;DELAY_T1-);void delay_10us(unsigned int DELAY_T0) while(DELAY_T0-);/*寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/void Analog_to_digital_write_data() ADC_CS = 0;ADC_W

31、R = 0;delay_10us(1);ADC_WR = 1;ADC_CS = 1;/-/*讀數(shù)據(jù)函數(shù)*/unsigned char Analog_to_digital_read_data()unsigned char ADC_DAT;ADC_DATA = 0XFF; ADC_CS = 0;ADC_RD = 0;ADC_DAT = ADC_DATA;delay_10us(1);ADC_WR = 1;ADC_CS = 1;return(ADC_DAT);/-/void Dinshiqi_Initialize(void) TMOD=0X01; TH0=(65536-45872)/256; TL0=

32、(65536-45872)%256; IT0=1; TR0=1; EX0=1; EA=1; ET0=1;3.2.2 熱釋紅外人體傳感器電路在本系統(tǒng)的設(shè)計中由于考慮到要在proteus系統(tǒng)中進(jìn)行仿真（而proteus中沒有紅外人體傳感器），因此只能用兩個按鍵開關(guān)來替代紅外人體傳感器，當(dāng)人數(shù)為0時，燈一個也不亮，當(dāng)人數(shù)為1-2個人時亮2個燈，3-4個人時亮4個燈，5個人以上時6個燈全亮。該分程序的流程圖如圖3-2所示。 圖3-2 紅外人體傳感器流程圖3.2.3 LCD顯示電路 LCD顯示電路主要是對于LCD顯示屏顯示的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，在本子程序中，LCD顯示屏第一行顯示人數(shù)，第二行顯示on和off兩

33、種狀態(tài)。LCD顯示電路程序的流程圖如圖3-3所示。 圖3-3 LCD顯示電路程序流程圖 第四章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真4.1 仿真軟件在系統(tǒng)設(shè)計的最后一個環(huán)節(jié),也就是最終實現(xiàn)系統(tǒng)功能的重要一步，需要用到兩個重要的軟件：proteus軟件和keil軟件。Proteus軟件是在全世界范圍來講都比較著名的一款EDA軟件。這款軟件擁有其它EDA工具軟件所無法比擬的功能，就是它能仿真單片機(jī)還有與其連接的外圍元件。另外Proteus雖然在國內(nèi)還沒有全范圍的推廣，但是已經(jīng)為廣大從事單片機(jī)研究的科研人員、愛好者和在大學(xué)教授單片機(jī)課的老師提供了技術(shù)上的巨大支持。Keil軟件是由由美國keil公司開發(fā)的一款用于單片機(jī)C語

34、言編程的開發(fā)軟件系統(tǒng)。很明顯C語言在很多方面都有匯編無法比擬的優(yōu)勢，因而簡單易學(xué)，現(xiàn)在很多為單片機(jī)編程的時候都選擇C語言。Keil軟件為給單片機(jī)編寫程序提供了一個操作環(huán)境，使編程得以進(jìn)行。4.2 仿真方法 首先要在proteus中畫出系統(tǒng)的硬件圖，并仔細(xì)檢查它們之間的連線是否正確，確定無誤之后，再在keil軟件中編寫相應(yīng)的C語言程序，完成程序的編寫之后，再創(chuàng)建hex文件，然后把hex文件加載到單片機(jī)AT89C51中，最后開始仿真本系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)光敏電阻LDR光敏電阻的光強(qiáng)值和點擊兩個按鍵來查看仿真結(jié)果的變化，看仿真結(jié)果是不是符合預(yù)期。當(dāng)首次仿真時仿真結(jié)果沒有實現(xiàn)系統(tǒng)需要的功能的時候，則需要仔細(xì)

35、檢查，從硬件連接圖和C語言程序兩方面找出問題的錯誤所在進(jìn)行修改，直到仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計要求就成功了。4.3 仿真結(jié)果 當(dāng)光敏電阻檢測到的光強(qiáng)大于20時，無論室內(nèi)有無人，燈都不會亮。仿真結(jié)果如圖4-1所示。 圖4-1 光強(qiáng)大于20時仿真圖 當(dāng)光敏電阻檢測到的光強(qiáng)小于或等于20時，則根據(jù)室內(nèi)人數(shù)，人數(shù)為1，2個人時亮2個燈，LCD顯示屏第一行是人數(shù)，第二行是on和off兩種狀態(tài)，燈亮顯示on，燈全滅顯示off。仿真結(jié)果如圖4-2所示。 圖4-2 人數(shù)為2時仿真圖人數(shù)3或4個時，亮4個燈。仿真結(jié)果如圖4-3所示。 圖4-3 人數(shù)為4時仿真圖人數(shù)為5或超過5時，燈全亮，仿真結(jié)果如圖4-4所示。 圖4-

36、4 人數(shù)為5時仿真圖結(jié) 論功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過我長達(dá)3個月的努力，我終于完成了我的這門畢業(yè)設(shè)計。在剛開始做畢業(yè)設(shè)計的時候我有點無從下手，不知道從哪里尋找突破點，加上自己在專業(yè)學(xué)習(xí)上的不足，我產(chǎn)生了不自信的心理狀態(tài)，我不甘心就這樣下去，于是我開始查詢與本次畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的各種書籍，從這些書籍當(dāng)中我收獲了很多，學(xué)習(xí)到了很多以前我不知道的內(nèi)容，彌補(bǔ)了我在專業(yè)知識上的漏洞，這樣一來我開始找到了本次畢業(yè)設(shè)計的思路，于是我沿著緒論，硬件設(shè)計，軟件設(shè)計，仿真這幾大塊進(jìn)行了逐一地探索，首先緒論這一章主要講了本課題的研究背景及意義和研究的主要內(nèi)容，這是整個畢業(yè)設(shè)計的起點，在做這一章的時候，我翻閱了大量的資料。第二

37、章是硬件設(shè)計，在做這一章的時候我認(rèn)識了proteus軟件中大量的電子元器件，通過對這些電子元件的了解，我對如何構(gòu)建系統(tǒng)的硬件部分更加清楚明白了，我還從網(wǎng)上找了很多資料，終于完成了系統(tǒng)的硬件部分。在做第三章軟件設(shè)計的時候，我查閱了大量的書籍對keil軟件和C語言有了一個更加深層次的了解，在編程的時候，我反復(fù)地修改和認(rèn)證，最后終于把軟件部分完成了。最后一章是仿真，由于已經(jīng)完成了系統(tǒng)的硬件和軟件部分，因此我在仿真的時候倒是比較輕松，這也得益于我對本次設(shè)計涉及的專業(yè)知識有了一個比較深的了解。我的畢業(yè)設(shè)計肯定還存在不完美的地方，我會在畢業(yè)答辯的時候，虛心接受老師們的意見，認(rèn)識到自己設(shè)計上的不足，這也是我

38、大學(xué)即將結(jié)束時所上的最后一課。 參考文獻(xiàn)1 張文祥.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)教程M，北京：電子工業(yè)出版社，20112 劉宏.Protel電路設(shè)計實用指南M.西安：西安電子科技大學(xué)出版，20043 百度文庫.單片機(jī)燈光設(shè)置Z.4 陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實訓(xùn)教材M.北京：清華大學(xué)出版社5 孟祥蓮.單片機(jī)原理及應(yīng)用:基于Proteus與Keil CM.北京:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20106 周潤景.PROTEUS入門實用教程M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2007 附 錄附錄1 系統(tǒng)整體原理圖如下。附錄2 系統(tǒng)主程序如下。#include <reg52.h>#include "A

39、DC.H"#include "LCD_1602.H"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint AD_Value=0;uchar bai;uchar shi;uchar ge;sbit Lamp1=P22;sbit Lamp2=P23;sbit Lamp3=P24;sbit Lamp4=P25;sbit Lamp5=P26;sbit Lamp6=P27;sbit Man_JIA=P20;sbit Man_Jian=P21;sbit Buzzer=P34;uchar Man_Number=0;uc

40、har PWM_Count=0;unsigned char code LCD_1602_CODE0 = "LED_Status:"unsigned char code LCD_1602_CODE1 = "Man_Number:"unsigned char code LCD_1602_CODE2 = "On "unsigned char code LCD_1602_CODE3 = "Off"/*主函數(shù)*/void main()unsigned char i;Buzzer=0;Dinshiqi_Initialize()

41、;LCD_1602_Initialize(); /1602初始化lcd_1602_Orientation(0,0); /定位到第一行第一位for(i=0;i<11;i+) /寫入液晶顯示屏初始化顯示的東西“LED_Status:”lcd_1602_write_data(LCD_1602_CODE1i); /寫入LCD_1602_CODE0數(shù)據(jù)lcd_1602_Orientation(1,0); /定位到第一行第一位for(i=0;i<11;i+)/寫入液晶顯示屏初始化顯示的東西“Man_Number:”lcd_1602_write_data(LCD_1602_CODE0i); /寫入LCD_1602_CODE0數(shù)據(jù) while(1) Analog_to_digital_write_data(); AD_Value=Analog_to_digital_read_data(); shi=Man_Numb