第1章緒論1.1課題背景隨著全球能源危機(jī)和氣候變暖問題的加劇，綠色節(jié)能已成為各國(guó)共同關(guān)注的焦點(diǎn)，人們正積極尋找新的節(jié)約能源途徑。照明在人類能源消耗中發(fā)揮著重要作用。發(fā)達(dá)國(guó)家照明用電量占總發(fā)電量的19％，我國(guó)也達(dá)到12％。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，照明用電量將占據(jù)較大比例，因此對(duì)綠色節(jié)能照明的研究日益重視。LED是一種新型的固態(tài)發(fā)光光源，是繼白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度放電燈之后的第四代照明光源，被譽(yù)為21世紀(jì)綠色光源REF_Ref14193\w\h[16]?；诎坠釲ED的固態(tài)照明方式是典型的綠色照明方式，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小、安全可靠等特點(diǎn)。LED代表了未來(lái)的照明技術(shù)，符合政府倡導(dǎo)的“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)”的要求?？梢灶A(yù)見，LED將在不久的將來(lái)不可避免地取代現(xiàn)有照明光源，成為通用照明領(lǐng)域的主流光源。現(xiàn)階段，大部分采用白熾燈、鹵素?zé)艉蜔晒鉄糇鳛檎彰髟O(shè)備的臺(tái)燈都面臨著效能不足、能源消耗過大及調(diào)整不便等問題。而對(duì)于那些已達(dá)使用年限并含有汞元素的燈光，若處置不當(dāng)，可能會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重大影響。此外，部分臺(tái)燈產(chǎn)品的功能有限，缺少如亮度控制、自控調(diào)節(jié)和人體感知等特性，這使得它們難以滿足當(dāng)前家庭的現(xiàn)實(shí)需要。然而，智能臺(tái)燈的天黑時(shí)會(huì)自動(dòng)開啟或關(guān)閉的功能使消費(fèi)者的使用變得更為便捷，避免了尋找開關(guān)的過程中的困擾。由于智能電器具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它們的普及率將會(huì)逐步提高。1.2課題意義自1997年的十一月份一日起，我們國(guó)家的法規(guī)就明確規(guī)定并實(shí)施著"節(jié)能減排",這已經(jīng)成為了一種法定義務(wù)與中國(guó)的主要政策方向的一部分。而對(duì)于即將到來(lái)的二零零八年度在北京舉辦的世界奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)來(lái)說,"科學(xué)技術(shù)"、"人文化"、"環(huán)保意識(shí)"等三個(gè)基本原則構(gòu)成了其核心思想框架;同時(shí)為了貫徹執(zhí)行這一精神也制定了一項(xiàng)名為"厲行簡(jiǎn)樸籌備世界體育盛事-即‘簡(jiǎn)約化’的原則來(lái)體現(xiàn)出我們的態(tài)度——那就是堅(jiān)決地采取措施減少浪費(fèi)行為的發(fā)生。2003年，全社會(huì)用電量為1.9萬(wàn)億千瓦時(shí)REF_Ref14565\w\h[20]。按12%計(jì)算，照明用電量達(dá)到2220億千瓦時(shí)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前的城市照明使用(包括景色與實(shí)用需求)大約占據(jù)了國(guó)家整體電力產(chǎn)出的四分之一到五分之一。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，我們應(yīng)著手于以下幾個(gè)方向：選擇高效率且環(huán)保的光源及設(shè)備;挑選高質(zhì)量的電子驅(qū)動(dòng)器或者節(jié)能型的電感驅(qū)動(dòng)器;并合理地設(shè)置和利用先進(jìn)的照明管理工具。現(xiàn)階段，我國(guó)城市的年度公共照明花銷已經(jīng)超過幾十億人民幣，大力推行全球通用的全數(shù)字化智慧路燈節(jié)能調(diào)控技術(shù)：智能化光源降低-穩(wěn)定-調(diào)節(jié)技術(shù)。該技術(shù)的理念在于：高峰期時(shí)，讓路燈維持較高的亮度，而深夜則會(huì)自動(dòng)減弱;而在凌晨車輛和人流量減少之時(shí)，路燈將會(huì)調(diào)整為更低的照射強(qiáng)度。美國(guó)和德國(guó)等國(guó)在引入此項(xiàng)技術(shù)并在政府的支持下實(shí)施之后，能效提升幅度達(dá)到了百分之三十以上。我國(guó)已有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的這方面技術(shù)產(chǎn)品，如哈工大樓宇自動(dòng)化研究所研制的“金鹵燈調(diào)壓調(diào)光系統(tǒng)”，已經(jīng)在城市街道中取得了顯著的效果REF_Ref15329\w\h[22]。然而，未來(lái)的發(fā)展仍然依賴于政府的支持。從另一個(gè)角度看，近些年來(lái)我國(guó)的青少年近視率持續(xù)上漲，全球范圍內(nèi)的發(fā)病率最高。對(duì)于我國(guó)青少年的視力健康問題，我們需要加強(qiáng)預(yù)防中小學(xué)生的近視和治療工作?，F(xiàn)在，我國(guó)的近視患者已經(jīng)超過了4億。在13億人口中，大約三分之一的人患有近視REF_Ref15473\w\h[2]。青少年近視患病率排名世界第二，近視人數(shù)在全球排名第一，并且正逐漸變得更加常見。初中生近視檢出率為65.8%，高中生近視檢出率為84.9%REF_Ref15571\w\h[17]。青少年視力問題對(duì)他們的身心發(fā)展造成不良影響。它還阻礙了我們國(guó)家優(yōu)秀人才的選擇，并減少了一些特定領(lǐng)域的招聘規(guī)模。這同樣也成為了我們?cè)?1世紀(jì)實(shí)現(xiàn)公共衛(wèi)生目標(biāo)的主要挑戰(zhàn)之一。近年來(lái)的研究表明，中國(guó)、日本、韓國(guó)以及東南亞地區(qū)的近視情況尤其突出，持續(xù)困擾著年輕人的學(xué)業(yè)進(jìn)步、身體健康與生活質(zhì)量。據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)的近視患者數(shù)量已經(jīng)超過全球任何其他國(guó)家和地區(qū)，排名世界首位。盡管如此，當(dāng)前并沒有特效藥或療法可以有效地治愈近視，市面上出售的產(chǎn)品主要起到了調(diào)節(jié)和減輕癥狀的作用，但對(duì)于手術(shù)和激光矯正來(lái)說，卻存在嚴(yán)苛的年齡要求，并且可能帶來(lái)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。除去基因因素之外，導(dǎo)致年輕人近視的其他重要原因也不容忽視。我們必須從一切原因入手，才能真正預(yù)防。中國(guó)小學(xué)生的近視狀況的惡化主要源于不良姿勢(shì)和錯(cuò)誤的使用方式。由于沒有適時(shí)開啟或調(diào)整燈光，導(dǎo)致了過長(zhǎng)的時(shí)間暴露于強(qiáng)光環(huán)境中，從而逐漸損害視力的健康。盡管市場(chǎng)上有一些可以調(diào)光的臺(tái)燈產(chǎn)品，但是它們并未具有自我調(diào)控的光源能力，所以目前仍無(wú)法被定義為智能化照明設(shè)備。1.3臺(tái)燈發(fā)展現(xiàn)狀最初，臺(tái)燈只是一項(xiàng)基本的光源設(shè)備，僅包含電能供應(yīng)與光源裝置。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于臺(tái)燈的需求也更多。所以，它的性能已經(jīng)不再僅限于單一的照亮作用，而是朝著節(jié)約能源、保護(hù)眼睛等方面拓展。部分臺(tái)燈甚至具備了時(shí)鐘及設(shè)定時(shí)間的功能。1.3.1護(hù)眼臺(tái)燈護(hù)眼臺(tái)燈由單端熒光燈和燈管兩部分構(gòu)成，主要利用電子鎮(zhèn)流器和啟動(dòng)器實(shí)現(xiàn)電頻率提高，以減少眩光和頻閃。傳統(tǒng)臺(tái)燈使用50赫茲交流電，頻率高達(dá)每秒100次左右的閃爍，會(huì)讓視力疲勞下降導(dǎo)致有近視的風(fēng)險(xiǎn)。但是護(hù)眼燈的電頻率能達(dá)到40000到55000赫茲，使閃爍頻率明顯減少甚至消失，有助于保護(hù)視力。然而，目前市面上很多護(hù)眼燈的質(zhì)量無(wú)法達(dá)到這一要求。1.3.2節(jié)能臺(tái)燈通常情況下，節(jié)能臺(tái)燈都采用燈泡作為基礎(chǔ)的節(jié)能燈飾。LED節(jié)能燈泡可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的白色燈泡。近年來(lái)，新型環(huán)保節(jié)能臺(tái)燈的研發(fā)隨著綠色照明理念的推廣而刻不容緩。目前，已有專業(yè)人士研發(fā)出一款實(shí)用性極高的新型臺(tái)燈——半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺(tái)燈，并在室內(nèi)照明中應(yīng)用半導(dǎo)體LED燈。光源采用發(fā)光二極管，再加上獨(dú)特設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，能讓光效率達(dá)到最大值，讓人感到溫馨、舒適。比較適用于客廳、臥室和辦公室等需要照明和裝飾的場(chǎng)所，能夠有效降低頻閃閃爍，對(duì)視力保健更為有益，同時(shí)具有節(jié)能的功能。電。這款創(chuàng)新型臺(tái)燈具有均勻的光照度，無(wú)閃爍現(xiàn)象，壽命持久，節(jié)能效果顯著，反應(yīng)速度迅速，環(huán)保且防爆，采用冷光源設(shè)計(jì)，安全系數(shù)極高，適合于各種場(chǎng)所的照明，如常規(guī)工作、學(xué)習(xí)和居住。1.3.3臺(tái)燈外觀智能化的臺(tái)燈不僅僅在其功能上有所提升，同時(shí)也在外觀設(shè)計(jì)方面朝著多元化、美學(xué)性和娛樂性的趨勢(shì)演進(jìn)。這種變化主要源于快節(jié)奏的生活方式下市場(chǎng)上的新型產(chǎn)品如便利且美觀的組合式臺(tái)燈的大量涌現(xiàn)。例如，鬧鐘+臺(tái)燈、小型取暖器+臺(tái)燈、迷你通訊設(shè)備+臺(tái)燈等等，甚至包括了筆盒、照片框架及臺(tái)燈的結(jié)合體，使得臺(tái)燈的使用變得更為便捷。此外，對(duì)于追求美感和藝術(shù)表現(xiàn)力的用戶來(lái)說，他們更傾向于選購(gòu)那些兼具現(xiàn)代化制作技術(shù)并擁有豐富多樣的樣式、精致的手工技巧和獨(dú)特的形狀的臺(tái)燈。除了傳統(tǒng)的塑料材料外，現(xiàn)在也有許多使用金屬(如不銹鋼)、銅或玻璃等高級(jí)材質(zhì)制造的產(chǎn)品，它們各自呈現(xiàn)出不同的風(fēng)格。提供多種色彩的選擇，比如白色、橙色、綠色、紅色和藍(lán)色等，以滿足客戶對(duì)家居環(huán)境和個(gè)人喜好的需求。這樣一來(lái)，臺(tái)燈就能完美地融入到整個(gè)室內(nèi)的裝潢中去，營(yíng)造出一種和諧而又富有藝術(shù)感的視覺體驗(yàn)。第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)要求(1)熟練掌握51單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境，具備使用C語(yǔ)言編寫工程的能力；(2)掌握所選單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和資源配置，并熟練掌握軟硬件調(diào)試設(shè)備的基本技能；(3)搭建基于單片機(jī)的最簡(jiǎn)化系統(tǒng)，包括設(shè)計(jì)和制作相關(guān)硬件電路；(4)掌握智慧型臺(tái)燈的概念和執(zhí)行方法；(5)基于藍(lán)牙的手機(jī)藍(lán)牙控制應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。2.2方案選擇和論證2.2.1單片機(jī)的選擇方案一：采用DSP作為整個(gè)系統(tǒng)的操控者。DSP(digitalsignalprocessor)是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件REF_Ref16008\w\h[11]。由于DSP對(duì)于組件參數(shù)的變化并不太在意，并且對(duì)外部環(huán)境如溫度和環(huán)境的影響較為免疫，因此容易整合到一起，可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，并與其他處理器共用資源，能夠靈活調(diào)節(jié)計(jì)算公式以達(dá)到自我優(yōu)化的目的，也適合應(yīng)用于較低的頻率范圍。此外，DSP還具有諸如信號(hào)處理等優(yōu)勢(shì)。然而，它的硬件結(jié)構(gòu)比較繁瑣而且價(jià)格高昂。而數(shù)字系統(tǒng)則是由一些消耗能源的主動(dòng)部件構(gòu)成，相較之下，被動(dòng)部件構(gòu)建的系統(tǒng)更具穩(wěn)定性和耐久度。

方案二：我們將使用微型計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的管理者。由于其強(qiáng)大的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益，微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和普及速度加快了，同時(shí)它還具備較低的工作電壓與消耗功率的特點(diǎn)。此外，它的計(jì)算能力強(qiáng)大且程序編寫靈活，能夠通過軟件來(lái)執(zhí)行多種邏輯任務(wù)，并擁有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的功能，可以用來(lái)設(shè)定時(shí)間或數(shù)量，而且它還有著低能耗、小型化、完善的計(jì)數(shù)技術(shù)及相對(duì)便宜的價(jià)格等優(yōu)勢(shì)。根據(jù)以上的分析，我們決定采用stc89c51單片機(jī)作為控制器。2.2.2顯示方案的選擇如今，常見的調(diào)光技術(shù)有多種選擇：1.運(yùn)用直流電源LED來(lái)實(shí)現(xiàn)燈光亮度的調(diào)節(jié)。2.采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式控制燈光的亮度REF_Ref16093\w\h[1]。3.通過采用晶閘管對(duì)LED進(jìn)行光線調(diào)整?；谶@些傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，我們可以選擇以下三個(gè)方案。方案一：使用直流電源led的調(diào)光技術(shù)。如果想要調(diào)整LED的亮度，這個(gè)任務(wù)相對(duì)來(lái)說比較簡(jiǎn)單，因?yàn)榘l(fā)光二極管具備只有一個(gè)通路導(dǎo)通的特性，且是基于電流驅(qū)動(dòng)的工作設(shè)備，所以其明暗程度與所經(jīng)過的電流量有關(guān)。當(dāng)電流增加或減少在一個(gè)可接受范圍之內(nèi)，其亮度的變化也是相應(yīng)的增大或者減弱。要對(duì)LED燈泡的亮度做出微調(diào)，只需要對(duì)其施加不同的電流就可以了，但是需要注意的是，LED的工作電流非常小，往往需要配合上限流電阻才能正常運(yùn)行。由此可見，只要我們適當(dāng)?shù)卣{(diào)整了限制電流的測(cè)試電阻，就能相應(yīng)地調(diào)控電流進(jìn)而影響到LED的光強(qiáng)度。不過，一般來(lái)說，這個(gè)測(cè)試電阻的阻抗都相當(dāng)?shù)男。靡跃_操控電流的電位器也相對(duì)較大。因此，對(duì)于大多數(shù)情況來(lái)說，并不需要依賴于電阻大小去調(diào)整電流。故此，有些半導(dǎo)體芯片就提供了一個(gè)控制電壓接口，可以根據(jù)輸入的控制電壓來(lái)決定輸出的恒定電流量，這樣操作起來(lái)更加方便快捷?？墒?，如果采用這種方式來(lái)調(diào)整電流的話，就會(huì)引發(fā)一系列的問題，例如在調(diào)整亮度的過程中，其光譜及顏色溫度也將隨之變動(dòng)。此外，頻繁調(diào)整電流對(duì)恒流電源會(huì)造成嚴(yán)重干擾，而長(zhǎng)時(shí)間以較低亮度狀態(tài)工作可能會(huì)降低其能效并提高溫度，最終導(dǎo)致無(wú)法持續(xù)工作。而通過調(diào)整正向電流并不能實(shí)現(xiàn)精確的調(diào)光效果。方案二：采用脈寬調(diào)制（PWM）來(lái)調(diào)光作為一種能夠迅速開啟與閉合的光敏半導(dǎo)體元件，LED具有其它照明設(shè)備難以匹敵的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)此特性，我們的目標(biāo)是要把供電方式調(diào)整成基于脈動(dòng)的穩(wěn)態(tài)功率供應(yīng)系統(tǒng)，利用控制供能系統(tǒng)的脈動(dòng)幅度來(lái)調(diào)節(jié)燈具的強(qiáng)度，這被稱為“脈寬調(diào)變”(PWM)調(diào)控技術(shù)。如果設(shè)定脈振周期的時(shí)長(zhǎng)為TPWM，并定義了TON為其對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度，那么這個(gè)工作的相對(duì)密度或者叫"通孔占比"就等于TON除以TPWM的結(jié)果。這樣就能根據(jù)供給穩(wěn)定狀態(tài)下電力輸出的變化而影響燈光強(qiáng)度的表現(xiàn)形式。簡(jiǎn)而言之，這就是所謂的"PWM模式",它是用數(shù)字化的方式去表示連續(xù)性的物理量的一種手段，具體操作中會(huì)借助高精確數(shù)的計(jì)算機(jī)構(gòu)建出一組由開關(guān)構(gòu)成的高頻率正弦形電子電路圖表，然后依據(jù)該表格中的數(shù)據(jù)內(nèi)容設(shè)置輸出端口上的交流阻抗大小從而達(dá)到有效地操控所要處理的外部電氣參數(shù)的目的——即所謂“動(dòng)態(tài)”的意思就在于這里面包含著一系列可逆的過程反應(yīng)過程、反饋機(jī)制等等因素共同作用下的結(jié)果體現(xiàn)出來(lái)的是整個(gè)運(yùn)行過程中各個(gè)環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系及其運(yùn)作規(guī)律等方面的信息。方案三：使用晶閘管對(duì)LED進(jìn)行調(diào)光常規(guī)照明設(shè)備一般利用硅控整流器(SCR)調(diào)節(jié)亮度，例如鎢絲燈泡或鹵素?zé)?。這些基本屬于純阻性的元器件使得這類以其為基礎(chǔ)的光源系統(tǒng)的供電需求不受輸入電源的影響。無(wú)論是正弦交流還是非正弦交流的輸入電壓都無(wú)法對(duì)此產(chǎn)生任何變化。因?yàn)橛杉冏栊栽骷a(chǎn)生的電流與電壓形態(tài)是一致的，所以即使輸入電壓的波形有顯著偏差，仍然可以通過調(diào)整輸入至該元件的電壓平均值達(dá)到調(diào)控的目的。然而，晶閘管并不適用于LED照明系統(tǒng)的調(diào)光，因?yàn)長(zhǎng)ED并非純電阻元件。總的來(lái)說，脈寬調(diào)制（PWM）是一種非常理想的LED燈光調(diào)節(jié)技術(shù)。在使用PWM進(jìn)行調(diào)光時(shí)，我們可以利用微控制器系統(tǒng)，例如單片機(jī)，通過設(shè)定預(yù)先編寫的程序來(lái)確定燈光亮度的級(jí)別，并根據(jù)這些級(jí)別進(jìn)行相應(yīng)的亮度調(diào)節(jié)。另外，PWM調(diào)光技術(shù)還可以直接應(yīng)用于臺(tái)燈上。綜上所述，選擇方案二。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1整體方案設(shè)計(jì)3.1.1系統(tǒng)概述該系統(tǒng)的中心是使用了STC89C51的單一芯片來(lái)構(gòu)建其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并整合諸如有源元件(例如：電阻)及無(wú)源電子組件(比如：電容),同時(shí)還包含了一個(gè)可調(diào)頻率震蕩器的應(yīng)用以形成此種裝置的最基本部分。其他的子部件則環(huán)繞著這個(gè)基底架構(gòu)而建立起來(lái)。具體來(lái)說，我們選擇了一款名為“usbminiLED”的產(chǎn)品用于模仿燈光效果從而使得整體外觀看起來(lái)更具吸引力。這款產(chǎn)品內(nèi)含六盞白色的led發(fā)光二極管單元并且具有較高的敏感性和易用程度的人體檢測(cè)功能被集成到我們的項(xiàng)目中去。此外，我們也選擇了綠色的小型閃爍式信號(hào)提示燈以便于區(qū)分兩種不同的運(yùn)行狀態(tài)——即當(dāng)它們處于開啟的狀態(tài)下表示正在執(zhí)行自動(dòng)化任務(wù)而在關(guān)閉的時(shí)候則是代表人工干預(yù)的情況發(fā)生。另外三個(gè)按鍵分別負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)工作方式的選擇或調(diào)整顯示強(qiáng)度的大小的設(shè)定等等的功能設(shè)置也都被嵌入到了這臺(tái)機(jī)器當(dāng)中去了。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊的目的，我們?cè)诒卷?xiàng)目的實(shí)施過程中采用了hc-06這一類型的藍(lán)色耳機(jī)接口模組以此能夠有效地支持從主控板向智能移動(dòng)終端發(fā)送或者接收信息的需求。至于電源供應(yīng)方面的話，由于考慮到通用性的因素所以最終還是決定選用常見的五伏特直流輸出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了處理。總體而言，整套硬件構(gòu)架的具體構(gòu)成情況可以通過參考下圖3-1號(hào)圖像得到更為清晰明確的信息展示出來(lái)。

3.1.2系統(tǒng)框圖單片機(jī)最小模塊照明設(shè)備按鍵模塊照明設(shè)備按鍵模塊光照強(qiáng)度采集模塊光照強(qiáng)度采集模塊模式指示燈模式指示燈電源模塊電源模塊人體感應(yīng)模塊人體感應(yīng)模塊藍(lán)牙模塊藍(lán)牙模塊3-1系統(tǒng)框圖3.2最小系統(tǒng)模塊3.2.1STC89C51簡(jiǎn)介(1)概述STC89C51是一款由STC公司推出的8位單片機(jī)芯片，采用MCS-51指令集架構(gòu)。它擁有51單片機(jī)的典型特點(diǎn)和多元化的外設(shè)資源，是一款經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、穩(wěn)定性能出色的微控制器。STC89C51芯片以CMOS工藝制造，擁有出色的運(yùn)行頻率和廣闊的存儲(chǔ)容量，適用于各種嵌入式控制應(yīng)用。其工作原理主要包括指令執(zhí)行、時(shí)鐘系統(tǒng)、中斷機(jī)制和I/O口操作。指令執(zhí)行是通過從存儲(chǔ)器中讀取指令來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的操作，包括數(shù)據(jù)傳輸、算術(shù)運(yùn)算、邏輯判斷等操作，通過執(zhí)行這些指令來(lái)控制外設(shè)和處理數(shù)據(jù)。時(shí)鐘系統(tǒng)被用來(lái)產(chǎn)生各個(gè)模塊和外設(shè)所需要的時(shí)間順序信號(hào)，通過調(diào)整寄存器的值來(lái)改變時(shí)鐘信號(hào)的頻率，從而能夠控制芯片的運(yùn)行速度。中斷機(jī)制允許在特定條件下暫停當(dāng)前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序。I/O口操作利用豐富的輸入輸出引腳資源，實(shí)現(xiàn)與外部電路或其他設(shè)備的連接REF_Ref27425\r\h[11]。主要功能特性◆兼容標(biāo)準(zhǔn)8051微處理器指令集，因此代碼與8051完全兼容；◆擁有4k字節(jié)內(nèi)存的flash可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器，并且具備1000次重復(fù)擦除功能；◆21個(gè)雙向I/O口；◆有64字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以用于處理一般的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序運(yùn)行數(shù)據(jù)；◆配備了三個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，能夠執(zhí)行定時(shí)、計(jì)數(shù)以及外部事件中斷等任務(wù)；◆工作電壓適應(yīng)范圍廣泛，可以在2.4V至3.8V之間的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行；◆具有看門狗定時(shí)器，可以用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位或監(jiān)控等功能；◆通過采用Atmel高密度非易失性存儲(chǔ)器的制造工藝，將閃存存儲(chǔ)器與中央處理器集成在一起，以提高性能；◆包括一個(gè)全雙工串行通信接口，可以實(shí)現(xiàn)串行通信和調(diào)試等功能；（3）8051單片機(jī)的引腳功能MCS-51系列的微控制器一般采用40個(gè)引腳，并以雙排直插封裝的形式制造，在制程上使用了HMOS工藝。外部引腳的布局可以參考圖3-2提供的信息。具體來(lái)說，引腳所承擔(dān)的功能如下所述。圖3-2STC89C51引腳圖①電源連接引腳VCC（40腳），用于連接正極的＋5V電源；GND（20腳），用于連接地線的＋5V電源；②外接晶體或外部振蕩器引腳XTAL1（19腳），在連接外部晶體振蕩器的一個(gè)引腳時(shí)，內(nèi)部作為反相放大器的輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，需要將此引腳接地。每個(gè)獨(dú)立模塊經(jīng)過測(cè)試之后，我們無(wú)法確保其組合后的系統(tǒng)表現(xiàn)一定會(huì)優(yōu)秀。所以，必須執(zhí)行全面系統(tǒng)的檢測(cè)以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的功能。主要目標(biāo)是通過觀測(cè)和分析動(dòng)態(tài)特性來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并將實(shí)際數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)一一比較，發(fā)現(xiàn)問題并且提供改進(jìn)方案。接著調(diào)整各部分的設(shè)置及參數(shù)直至所有的子系統(tǒng)都達(dá)到設(shè)計(jì)的性能標(biāo)準(zhǔn)。③控制信號(hào)線復(fù)位(9腳)，當(dāng)信號(hào)輸入端恢復(fù)原始狀態(tài)或斷電時(shí)，復(fù)位(9腳)會(huì)為內(nèi)部ram提供備用電源。ale(30腳)，具備接收編程脈沖的功能。利用地址鎖存器，能夠保存從p0口發(fā)送的低8位地址信息。當(dāng)需要對(duì)芯片內(nèi)的EEPROM進(jìn)行編程時(shí)，編程脈沖信號(hào)將被輸入到該設(shè)備中。PSEN（第29腳），是用來(lái)觸發(fā)外部程序存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)的信號(hào)，它在低電平時(shí)處于有效狀態(tài)。當(dāng)EA為高電平時(shí)，CPU會(huì)訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器；而當(dāng)EA為低電平時(shí)，則意味著CPU將會(huì)去訪問外部存儲(chǔ)器。④多功能I/O口引腳8051單片機(jī)提供了4個(gè)雙向I/O口，分別是P0、P1、P2、P3。這些I/O口可以根據(jù)需要獨(dú)立地作為輸入端口或輸出端口使用：P0口（32～39腳），是一個(gè)雙向口（可以有三種狀態(tài)），可用作輸入或輸出。它可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門電路。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常被用作分時(shí)使用的地址/數(shù)據(jù)總線口。當(dāng)對(duì)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址時(shí)，低8位地址與數(shù)據(jù)總線會(huì)輪流使用P0口：首先將低8位地址信號(hào)發(fā)送到P0口，然后通過地址鎖存信號(hào)ALE的下降沿將地址信號(hào)鎖存在地址鎖存器中，最后作為數(shù)據(jù)總線的口線輸入或輸出數(shù)據(jù)。P1口（1~8腳），具備三態(tài)功能的準(zhǔn)雙向接口，可控制4個(gè)LSTTL門電路。當(dāng)作輸入線時(shí)，必須先由單片機(jī)將鎖存器寫入“1”，每一位都可以編程為輸入或輸出線。P2端口（21～28腳），具備三態(tài)功能的半雙工口，可用于驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。同時(shí)，它還能作為輸入/輸出口使用。在實(shí)際應(yīng)用中，通常將其用作高8位地址總線，與P0端口組合成16位地址總線，以進(jìn)行對(duì)外部存儲(chǔ)器接口電路的尋址。P3口（10～17腳），可實(shí)現(xiàn)三態(tài)的準(zhǔn)雙向口，可以連接并驅(qū)動(dòng)4個(gè)低功耗TTL門電路。此口具備雙功能，作為第一種功能時(shí)與P1口相同；而當(dāng)作為第二種功能使用時(shí)，每位都擁有特定用途，相關(guān)用途詳見表3.1：

表3.1P3口第二用途端口引腳第二功能注釋P3.0RXD串行口數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2/INT0外中斷請(qǐng)求0P3.3/INT1外中斷請(qǐng)求1P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入P3.6/WR外部RAM寫選通信號(hào)輸出P3.7/RD外部RAM讀選通信號(hào)輸出3.2.2最小系統(tǒng)電路圖3-3展示了STC89C51的最小系統(tǒng)，包括晶振電路、復(fù)位電路和電源電路這三個(gè)部分。在這部分電路里，我們看到了兩個(gè)分別為30pF的電容器C2與C3，還有一顆12MHz的晶體元件X1。這些電容的主要功能在于啟動(dòng)晶振，它們可以協(xié)助晶振更快速地開始工作，并且合適的數(shù)值應(yīng)該落在15~33pF區(qū)間內(nèi)。另外，如果選擇的是24MHz作為晶振頻率的話，那么它的運(yùn)行速率會(huì)更快一些。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)盡量將晶振部分靠近單片機(jī)，這樣有助于提高電路的性能。單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)時(shí)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行REF_Ref16240\w\h[8]。同樣地，在單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中受到環(huán)境因素的影響導(dǎo)致程序出現(xiàn)問題時(shí)，按下復(fù)位鍵能夠觸發(fā)內(nèi)部程序自動(dòng)重新啟動(dòng)的過程。復(fù)位模塊包括一個(gè)10μF的電容器C1和一個(gè)10kΩ的電阻R4，它們組成了負(fù)載。通過利用電容器的穩(wěn)定性質(zhì)來(lái)解釋，當(dāng)設(shè)備連接到電源時(shí)，RESET端口會(huì)產(chǎn)生正電壓，并且該電壓的持續(xù)時(shí)間取決于RC參數(shù)在電路中的作用。通常情況下，為了保證有效的復(fù)位過程，至少需要讓RESET端口維持兩到三個(gè)機(jī)器周期的正電壓。所以，通過合理地調(diào)整RC數(shù)值，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的復(fù)位效果。電源模塊是系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，它可以通過5V的USB接口來(lái)獲取所需電能。您有多種選擇來(lái)為其供電，比如利用手機(jī)充電器、連接到電腦的USB口，或者使用其他移動(dòng)電源設(shè)備。需要特別注意的是，對(duì)于31腳(EA)的處理。一旦EA接受到高的電壓信號(hào)，那么在單片機(jī)被重新啟動(dòng)之后，它就會(huì)依照其內(nèi)置RAM中的0000H地址來(lái)運(yùn)行代碼;然而如果EA收到了低的電壓信號(hào)，則在恢復(fù)初始狀態(tài)以后，將會(huì)立即按照外部的RAM中0000H的位置來(lái)運(yùn)行代碼。因?yàn)槲覀兯帉懙某绦蚨純?chǔ)存在單片機(jī)的內(nèi)在部分，所以必須讓EA接收高的電壓信號(hào)，以便保證單片機(jī)可以順利地從中提取出程序并且加以實(shí)施。圖3-3單片機(jī)最小系統(tǒng)3.3LED照明電路3.3.1LED燈的原理作為一種基于半導(dǎo)體的雙極元件，LED可以把電力轉(zhuǎn)換為可見的光線。如同其他類型的二級(jí)器件那樣，其構(gòu)造包括了一個(gè)P-N的組合單元并且具備單一方向性的傳輸特性。一旦對(duì)該設(shè)備應(yīng)用了積極的電源輸入后，來(lái)自P和N區(qū)域中的自由移動(dòng)粒子的碰撞將在靠近兩端部的幾毫米范圍內(nèi)的納米級(jí)空間內(nèi)形成，進(jìn)而導(dǎo)致非熱激發(fā)產(chǎn)生的磷光現(xiàn)象的發(fā)生。由于各種物質(zhì)元素內(nèi)部存在的差異化環(huán)境條件使得這些離子化的顆粒物處于不一樣的動(dòng)能水平下;而它們之間的結(jié)合過程將會(huì)引發(fā)一定量的額外能源消耗(即放射)出來(lái)——這取決于他們相互作用時(shí)的總耗散程度大?。阂簿褪菃挝粫r(shí)間內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)次數(shù)及每次過程中損失掉的熱力學(xué)值之比率越大，那么發(fā)射出來(lái)的光線的顏色就會(huì)變得更偏藍(lán)或紫色一些。這個(gè)包含有兩個(gè)主要成分的部分是由一組帶有負(fù)離子的硅基材制成的薄膜構(gòu)建而成的一個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)位置就是所謂的“二次”導(dǎo)體連接點(diǎn)處--也即是說它的存在是為了讓那些被稱作"一次"流動(dòng)著的大批帶走者們得以進(jìn)入其中去尋找他們的伙伴同時(shí)也是為了使那群叫做"第二次"攜帶者的群體有機(jī)會(huì)離開這里前往別的地方去的緣故所在。如果我們給那個(gè)特殊的節(jié)點(diǎn)的兩側(cè)分別加上相反性質(zhì)的直流源的話，就無(wú)法再看到任何亮度上的變化發(fā)生了。3.3.2LED燈的特點(diǎn)（1）相較于普通的白熾燈，這款燈具的能耗減少了大約80%左右；而與傳統(tǒng)節(jié)能燈相比，它的能耗減少了約40%左右。（2）由于它非常的小，非常的輕。每個(gè)單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境REF_Ref16537\w\h[15]。（3）使用壽命時(shí)間很久，光衰只達(dá)到初始值的一半。（4）響應(yīng)速度快。白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，而LED通電后無(wú)熱啟動(dòng)，響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)REF_Ref16642\w\h[9]。（5）不包含有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境沒有污染。（6）通過利用化學(xué)修飾技術(shù)，能夠調(diào)控材料的能帶結(jié)構(gòu)和禁帶寬度，從而實(shí)現(xiàn)多種顏色的發(fā)光，包括紅色、黃色、綠色、藍(lán)色和橙色等。（7）價(jià)格逐漸變得更加親民，由于LED節(jié)能的特點(diǎn)，或許很快，人們會(huì)普遍選擇LED燈來(lái)替代傳統(tǒng)的白熾燈。3.3.3LED照明電路原理圖圖3-4展示了LED照明電路的示意圖。為了實(shí)現(xiàn)照明效果，我們選擇了一款市售的USB小燈，并進(jìn)行了改裝。當(dāng)我們打開并分解這個(gè)小型且便攜式的USB燈光設(shè)備時(shí)，我們會(huì)看到其內(nèi)部由六顆白色的LED和六根電阻組成了一個(gè)簡(jiǎn)單的回路結(jié)構(gòu)。使用此種類型的USB小型照明器具可以有效減少設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度并且使產(chǎn)品看起來(lái)更為精致、漂亮，與真實(shí)的桌面光源相近似。實(shí)際上使用的電子線路是基于PNP三級(jí)晶體管S8550的驅(qū)動(dòng)力原理構(gòu)建而成。該元件的基礎(chǔ)部分(即基部)被一組限制流量的電阻所連結(jié)至微處理器的IO端子;而它的頂點(diǎn)則接入電力供應(yīng)系統(tǒng)中去;最后它底部的三個(gè)引腳分別以一種方式鏈接到了供電系統(tǒng)的負(fù)載上：其中兩個(gè)為三級(jí)晶閘管的三條腿中的兩只——它們都經(jīng)過一系列的小型的發(fā)亮裝置(也就是那些小的led)而最終又重新回到供能源頭那里去了。一旦微芯片上的I/O接口輸出了低于某值的數(shù)字信息的話，那么這就會(huì)使得那枚二級(jí)硅半導(dǎo)體開關(guān)開始工作起來(lái)進(jìn)而讓這些led也跟著一起閃爍起來(lái)了

圖3-4LED照明電路3.4光照強(qiáng)度采集電路3.4.1光敏電阻概述被稱為"光敏感電阻",或"photovaristors,"的光傳輸元件是通過使用一種特殊的半導(dǎo)體材料制成的特殊類型的導(dǎo)體。其特性在于它能夠根據(jù)進(jìn)入物體內(nèi)部的光線的數(shù)量和質(zhì)量來(lái)調(diào)整自身的電氣性能;即如果受到充足且強(qiáng)烈的外部輻射源的影響，該設(shè)備就會(huì)降低自身的工作狀態(tài)并使輸出功率增加以達(dá)到更高的效率水平。這種現(xiàn)象的發(fā)生是因?yàn)橥獠磕芰枯斎雽?dǎo)致了由外向內(nèi)的物質(zhì)流動(dòng)過程中的變化所引起的REF_Ref27847\r\h[15]。光敏電阻的一個(gè)顯著特征是其阻抗隨周圍光線的變動(dòng)而波動(dòng)。若外部照明增強(qiáng)，其阻力便會(huì)降低;反之亦然。這主要取決于制造該電阻的材質(zhì)。本章節(jié)中提及的智能節(jié)能燈具的設(shè)計(jì)就充分運(yùn)用了這個(gè)特質(zhì)，借助它感知外界的光線強(qiáng)度。例如，如果外部光源充足如白晝，那么光敏電阻的阻力就會(huì)非常低，此時(shí)，傳感器的信號(hào)處理系統(tǒng)會(huì)對(duì)此做出相應(yīng)調(diào)整。相反地，若是夜間或者陰雨天氣等光線微弱的環(huán)境下，光敏電阻的阻力會(huì)上升，然后把這些數(shù)據(jù)經(jīng)由處理后傳遞到單片機(jī)的管理模塊，進(jìn)而開啟燈光。3.4.2光敏電阻工作原理光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。原理：在黑暗環(huán)境里，光敏電阻的電阻值很高，通常大于1MQREF_Ref16779\w\h[12]。當(dāng)光照射到時(shí)，只要光子的能量高于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，價(jià)帶中的電子就會(huì)吸收光子能量，并躍遷到導(dǎo)帶中，同時(shí)在價(jià)帶中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴。這種由光照起源的電子-空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)量，從而降低了電阻率，使得光敏電阻的電阻值下降。光照越強(qiáng)，電阻值越低。當(dāng)光照消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值REF_Ref16877\w\h[13]。3.4.3光敏電阻的分類依據(jù)其特定的光學(xué)性質(zhì)，我們可以把光敏電阻劃歸為三類：第一種是針對(duì)特定波長(zhǎng)的紫外輻射有高靈敏度的設(shè)備;第二種類則是以硫化鉛、碲化鉛或其他元素如銻化銦制造出的能夠感知到遠(yuǎn)距離物體發(fā)散出來(lái)的熱能(即紅外)的產(chǎn)品;第三類別包含了諸如硒、硫化鎘及硒化鎘之類的物質(zhì)制作而成并被大量運(yùn)用至軍事裝備中去監(jiān)測(cè)目標(biāo)的位置信息或者追蹤敵方行動(dòng)軌跡等等用途上。而對(duì)于那些需要處理人眼可視范圍內(nèi)的視覺信息的場(chǎng)景來(lái)說，我們通常會(huì)選擇使用含有像硒、碲化鎘或是砷化鎵這些成分來(lái)構(gòu)建出相應(yīng)的感應(yīng)元件產(chǎn)品——它們常常會(huì)被用作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作的關(guān)鍵部件之一比如智能燈光管理模塊或者是一些基于圖像識(shí)別技術(shù)的安防監(jiān)控設(shè)施中的核心組裝部分。3.4.4光敏電阻的主要參數(shù)基本的光敏電阻屬性包含了明亮和黑暗時(shí)的電阻值、光電性能、光譜特征、頻域表現(xiàn)及熱效應(yīng)等。其工作原理是：在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，若適度的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光源對(duì)準(zhǔn)光敏電阻，那么電流會(huì)隨光強(qiáng)度的上升而增長(zhǎng)，進(jìn)而完成光電轉(zhuǎn)化過程REF_Ref16998\w\h[6]。值得注意的是，這種器件并無(wú)固定的極性，僅作為一種電阻組件，可被應(yīng)用于直流或者交流系統(tǒng)內(nèi)。3.4.5ADC0832簡(jiǎn)介ADC0832是一個(gè)8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片，具有高達(dá)256的水平最大分辨率，適用于通用模擬量轉(zhuǎn)換REF_Ref17122\w\h[4]。它可實(shí)現(xiàn)最高256級(jí)分辨率，在0~5V的模擬電壓范圍內(nèi)操作，轉(zhuǎn)換速度為32μS，具備雙數(shù)據(jù)輸出功能以驗(yàn)證數(shù)據(jù)，同時(shí)具備快速轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定性。獨(dú)立的芯片使能輸入方便連接多個(gè)器件和處理器控制?？赏ㄟ^DI數(shù)據(jù)輸入端輕松選擇通道功能。作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為19.53mVREF_Ref17230\w\h[19]。若使用IN+和IN-輸入，可擴(kuò)大電壓范圍以提升轉(zhuǎn)換幅度，但需注意IN-電壓大于IN+時(shí)，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)果一直為00H。3.4.6光照強(qiáng)度采集電路此設(shè)計(jì)方案中包含了一個(gè)能夠自我調(diào)整亮度的臺(tái)燈設(shè)備，這意味著必須從周圍的環(huán)境中獲取光線強(qiáng)度信息以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮的調(diào)控。為此，我們選用了光敏電阻作為光線強(qiáng)度的測(cè)量工具。然而，因?yàn)樗荒懿蹲降焦饩€的模擬數(shù)據(jù)，故而我們選擇利用ADC0832將其轉(zhuǎn)化為數(shù)值形式的數(shù)據(jù)，再通過單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的操作。如上圖所示(圖3-5)是該部分的設(shè)計(jì)流程。圖3-5光照強(qiáng)度采集電路3.5人體紅外檢測(cè)模塊3.5.1熱釋電紅外傳感器的原理紅外線熱釋電(PIR)傳感器是一種高敏感度探測(cè)器件，它誕生于上世紀(jì)80年代，可以感應(yīng)人體發(fā)出的紅外線，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。這種傳感器廣泛應(yīng)用于入侵報(bào)警系統(tǒng)和各類自動(dòng)化節(jié)能設(shè)備中。它可以無(wú)需直接接觸物體，檢測(cè)人體輻射的紅外線能量變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。通過放大處理，該電壓信號(hào)可用于操控不同的控制電路。本設(shè)計(jì)所用的熱釋電紅外線傳感器就采用這種雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)REF_Ref17337\w\h[10]。兩種類型的設(shè)備——熱釋電紅外探測(cè)儀與熱電偶都利用了相同的基本概念：即熱電效用理論來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射熱的測(cè)量。然而，它們之間存在顯著差異在于其結(jié)構(gòu)及組分方面。前者使用具有高度導(dǎo)出性的鐵-鈦酸鹽合金(PbTe)制成的材料作為核心部件;后者的主要成分是銻酸鑭(La2O3),同時(shí)還包括其他一些元素如鎵、錫等等。此外，兩者均未采用類似于過濾裝置的設(shè)計(jì)以減少外部環(huán)境的影響因素。相比之下，由于它們的特性相似且相反，因此可以有效地抵消彼此產(chǎn)生的誤差影響從而提高準(zhǔn)確度。這使得他們能更精確地區(qū)別不同的熱量來(lái)源并對(duì)之作出反應(yīng)。在實(shí)施阻抗轉(zhuǎn)變的過程中，我們利用了熱釋電紅外探測(cè)器的構(gòu)造中的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。因?yàn)闊犭妴卧a(chǎn)生的信號(hào)是電子的數(shù)量信息，所以不能直接應(yīng)用，必須通過電阻將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們?cè)谄渲屑尤肓艘环NN型溝槽結(jié)式場(chǎng)效晶體管，并使其以共漏方式接入，也就是用源跟技術(shù)實(shí)現(xiàn)了阻抗轉(zhuǎn)變。該電阻的阻抗高達(dá)104MΩ。熱釋電紅外傳感器主要由檢測(cè)元件、干涉過濾膜以及場(chǎng)效應(yīng)管放大器三個(gè)部分組成。在設(shè)計(jì)階段，我們需要用高溫電子材料制作出厚度適中的薄片，并在其兩端覆蓋上金屬電極。接著，通過施加電壓使之極化，從而構(gòu)建了熱釋電探測(cè)元件。3.5.2熱釋電紅外傳感器的原理特性熱釋電紅外線傳感器的核心構(gòu)件是一種高熱電系數(shù)的材料制成尺寸為2x的探測(cè)元件REF_Ref17416\w\h[14]。每一個(gè)傳感器均配備了一個(gè)或者兩個(gè)這樣的檢測(cè)單元，并且這些單元是反向連接在一起的，以此來(lái)抵消由于自身溫度上升而引發(fā)的干擾。一旦接收到紅外光線的照射，這個(gè)檢測(cè)單元就會(huì)產(chǎn)生一種微小的電壓反應(yīng)，接著經(jīng)過其內(nèi)置的場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大處理之后再將其輸出來(lái)。人類釋放出的遠(yuǎn)端射頻能量以約占總量的5%位于8~6μm之間;然而，檢測(cè)設(shè)備對(duì)4到30微米的光譜段有著穩(wěn)定且可預(yù)測(cè)的高響應(yīng)率和低噪聲水平。其上安裝了過濾裝置來(lái)減少非目標(biāo)物體的干擾：這個(gè)窗戶由一種能夠捕捉從7至10μm的人體發(fā)射頻率、并且能有效阻擋其它類型RF源(如太陽(yáng))產(chǎn)生的反向傳播效應(yīng)的材料制成。所以這款I(lǐng)R攝像頭是專為人造生物發(fā)出來(lái)的熱量設(shè)計(jì)的。一旦人或動(dòng)物走進(jìn)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)，他們的身體散發(fā)出去的溫度就會(huì)通過一部分表面聚集起來(lái)并在Thermoelecric組件中產(chǎn)生反應(yīng)——因?yàn)檫@兩個(gè)部件所感受到的是不同的熱度不能互相平衡掉，最后經(jīng)數(shù)據(jù)加工得到出一串電子脈沖信息作為結(jié)果反饋出來(lái)。3.5.3HC-SR501模塊相關(guān)介紹本設(shè)計(jì)選用HC-SR501小型人體紅外感應(yīng)模塊，該模塊是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制模塊，其配備的是來(lái)自德國(guó)的高品質(zhì)LHI778紅外傳感器，具備出色的敏感性和穩(wěn)定性能REF_Ref17504\w\h[5]。這個(gè)模組采取了極低電壓的工作方式，被廣泛用于各類自發(fā)式感知設(shè)備，尤其適合那些以干電池為能源的自動(dòng)化控制產(chǎn)品。參考圖3-6可知，這是該模組的具體外觀照片。

3-6HC-SR501實(shí)物圖（1）使用范圍1、安全防護(hù)產(chǎn)品2、人體感應(yīng)燈具3、人體感應(yīng)玩具4、工業(yè)自動(dòng)化控制等（2）電氣參數(shù)表3.2電氣參數(shù)3.5.4人體紅外檢測(cè)電路如圖3-7展示的那樣，我們能觀察到的是關(guān)于液晶模塊的電氣接線布局。這個(gè)模塊僅有三個(gè)可用的插孔，分別是第一、三號(hào)插孔負(fù)責(zé)為模塊提供電源(VCC)與地線(GND)，第三個(gè)插孔則是通過單片機(jī)IO口P22來(lái)供電的。一旦有人靠近并觸及了此模塊，那么這根針腳就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電壓信號(hào)，反之則是一個(gè)低電壓信號(hào)。

圖3-7人體紅外檢測(cè)電路3.6藍(lán)牙模塊電路3.6.1藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介藍(lán)牙技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信領(lǐng)域的短距離無(wú)線通信技術(shù)。它以其高效、低成本、低功耗和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，在移動(dòng)設(shè)備、家電、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用REF_Ref17775\w\h[18]。本文將簡(jiǎn)要介紹藍(lán)牙技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景以及發(fā)展趨勢(shì)藍(lán)牙技術(shù)在全球通用的2.4GHzISM頻段上運(yùn)行，數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps。藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)：全球通用：藍(lán)牙技術(shù)采用全球統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，很好地解決了產(chǎn)品兼容問題，而且藍(lán)牙技術(shù)的復(fù)雜程度相對(duì)較低REF_Ref17870\w\h[21]。低功耗：藍(lán)牙技術(shù)采用低功耗設(shè)計(jì)，可以在保證通信質(zhì)量的同時(shí)，延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。（3）短距離通信：藍(lán)牙技術(shù)的通信距離通常在10米左右，適用于近距離的無(wú)線通信需求。（4）易于實(shí)現(xiàn)：藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了硬件和軟件的高度集成，使得開發(fā)者可以輕松地將其應(yīng)用于各類設(shè)備中。（5）高度安全性：藍(lán)牙技術(shù)提供了多種安全機(jī)制，如加密、認(rèn)證等，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?.6.2藍(lán)牙模塊HC-06介紹HC-06藍(lán)牙模塊是專為智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸而打造的藍(lán)牙模塊，并且遵循V2.0+EDR藍(lán)牙協(xié)議。該模塊支持UART接口，并具備低成本、小體積、低功耗和高靈敏度等優(yōu)勢(shì)，只需搭配少量外部元件即可發(fā)揮其強(qiáng)大功能REF_Ref17948\w\h[3]。特點(diǎn)：（1）頻率：2.4GHzISMband（2）調(diào)制方式：GFSK（3）發(fā)射功率等級(jí)：class2（4）靈敏度：三-80dBm（5）通信速率：2Mbps（6）供電電源：3.3V，帶底板的可以為3.3-6.5V之間（7）工作溫度：-20~+55℃應(yīng)用領(lǐng)域：該模塊主要用于短距離的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸領(lǐng)域。可以方便的和PC機(jī)的藍(lán)牙設(shè)備相連，也可以兩個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)互通，無(wú)需使用復(fù)雜的線纜連接，可以直接替代串口線REF_Ref18017\w\h[7]。1.智能家居設(shè)備的無(wú)線通信和控制；2.機(jī)器人和小車的無(wú)線通信和控制；3.實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的無(wú)線通信和數(shù)據(jù)傳輸；4.健康醫(yī)療：3.6.3藍(lán)牙模塊電路圖藍(lán)牙模塊的原理圖如圖3-8所示，將藍(lán)牙模塊通過底板引出后，只保留了四個(gè)引腳，即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的串口數(shù)據(jù)傳輸功能。vcc和gnd負(fù)責(zé)為藍(lán)牙模塊供電，而txd的引腳則是藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)輸出端口，與單片機(jī)的串口接收端口p30相連。另外，rxd的引腳則是藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)接收端口，與單片機(jī)的串口發(fā)送端口p31相連。圖3-8藍(lán)牙模塊電路3.7按鍵輸入模塊在系統(tǒng)的監(jiān)控軟件開發(fā)中，主要的人機(jī)互動(dòng)工具——鍵盤不僅需要實(shí)現(xiàn)基本的功能如鍵盤掃描及獲取現(xiàn)行輸入信息，還需處理可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作或控制失靈的問題。對(duì)于單片機(jī)的使用來(lái)說，最常見的兩種類型就是獨(dú)立鍵盤和矩陣鍵盤，兩者各具特色。獨(dú)立鍵盤因其簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)和相對(duì)簡(jiǎn)易的編程方式，常常被用作低要求的硬件環(huán)境中的選擇;然而，相較于獨(dú)立鍵盤，矩陣鍵盤在端口利用率、減少“毛刺”等方面的表現(xiàn)要更好些，所以更適合用于多個(gè)按鈕的場(chǎng)景。此外，矩陣鍵盤可以防止“毛刺”產(chǎn)生的影響。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，一種常見的方法便是采用延遲反復(fù)掃描技術(shù)。這種技術(shù)的核心思想在于：因?yàn)椤懊獭毙盘?hào)一般只存在數(shù)毫秒左右，但用戶實(shí)際按壓鍵盤的時(shí)間往往遠(yuǎn)超此值，故而在發(fā)現(xiàn)觸發(fā)事件之后，會(huì)等待一段固定時(shí)長(zhǎng)后再去確認(rèn)電平的狀態(tài)，若仍維持初始狀態(tài)，就視為有效的輸入，反之則是無(wú)效的。在這個(gè)設(shè)計(jì)中,我們只使用了3個(gè)按鍵,它們分別是"模式切換按鍵"、"亮度減少按鍵"和"亮度增加按鍵"。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能,我們選擇了獨(dú)立鍵盤的設(shè)計(jì)方式。按鍵的連接圖如圖3-9所示。圖3-9按鍵電路第4章單片機(jī)程序設(shè)計(jì)4.1程序語(yǔ)言及開發(fā)環(huán)境作為一種通用且流程化的電腦編碼工具，C語(yǔ)言具備了如結(jié)構(gòu)式規(guī)劃、詞語(yǔ)定義的作用范圍及回溯能力等多種特性;同時(shí)它的構(gòu)建也保證了一個(gè)較低級(jí)的訪問權(quán)利控制機(jī)制，并且強(qiáng)制性的需要由使用者來(lái)處理所有關(guān)于記憶體管理的復(fù)雜問題。該種代碼起初是在基于B型語(yǔ)言的基礎(chǔ)之上被美國(guó)的貝爾研究所DennisM.Ritchie所創(chuàng)建出的一種新的軟件產(chǎn)品，并在公元一九七二年的時(shí)分第一次向公眾展示出來(lái)。這種技術(shù)最開始是為了對(duì)UNIX的運(yùn)行環(huán)境及其相關(guān)實(shí)施方案提供詳細(xì)說明與執(zhí)行服務(wù)，然而如今卻已經(jīng)被用于眾多不同的項(xiàng)目和服務(wù)的設(shè)計(jì)當(dāng)中去了。美國(guó)的KeilSoftwareCompany所推出的產(chǎn)品——KeilC51是一項(xiàng)專為與之匹配的51系類微控制器的c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)平臺(tái)。相比起傳統(tǒng)的匯編代碼，其以更加簡(jiǎn)潔的功能構(gòu)造方式及更好的閱讀理解能力而著稱;同時(shí)由于它的靈活度更高且更容易被修改或更新，使得人們對(duì)其有更多的偏愛并愿意去嘗試掌握這項(xiàng)技術(shù)。該產(chǎn)品的核心組件包含了諸如ccompiler、macroassembler、linker、librarymanagement和高性能模擬測(cè)試設(shè)備等等一系列元素，它們都由集成的應(yīng)用界面來(lái)協(xié)同工作。此種軟體可在WIN98、NT、Win2000、WinXP等多種版本中執(zhí)行無(wú)阻礙地運(yùn)作。無(wú)論你是選擇用clanguage寫你的程式或是只單純的使用assemblingcode，keil無(wú)疑是最佳的選擇之一。因?yàn)槌颂峁┝吮憬莞咝У墓ぷ髋_(tái)外還具備著強(qiáng)力的softwaresimulationanddebuggingtools，這能讓你輕松完成任務(wù)的同時(shí)也節(jié)省了不少時(shí)間成本。4.2程序流程圖設(shè)計(jì)4.2.1總體程序流程圖設(shè)計(jì)參照?qǐng)D4-1，該系統(tǒng)軟件過程遵循以下步驟：首要任務(wù)是對(duì)微型計(jì)算機(jī)計(jì)時(shí)器及串行接口的功能進(jìn)行初始設(shè)定。接著，確認(rèn)按鈕1是否有被觸碰的情況，如確實(shí)如此，那么就轉(zhuǎn)換成操控方式，也就是從手動(dòng)轉(zhuǎn)變至自動(dòng)或反之亦然。接下來(lái)的環(huán)節(jié)中，依據(jù)目前正在運(yùn)行的狀態(tài)來(lái)實(shí)施對(duì)應(yīng)的行為動(dòng)作。假設(shè)現(xiàn)在處于自動(dòng)狀態(tài)，首先要判斷過去一分鐘里有沒有人的出現(xiàn)。若有的話，則通過讀取ADC0832的數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出當(dāng)前空間環(huán)境的光照強(qiáng)度，然后根據(jù)不同的光照強(qiáng)度大小使得光線更弱的時(shí)候，燈光會(huì)變得更加明亮REF_Ref17504\w\h[5]。假如沒有發(fā)現(xiàn)任何人類活動(dòng)，那幺便立即停止使用燈光。而當(dāng)處在手動(dòng)模式時(shí)，需要對(duì)按鈕2與按鈕3進(jìn)行逐個(gè)測(cè)試。如果按鍵2被按下，則降低臺(tái)燈亮度；如果按鍵3被按下，則增加臺(tái)燈亮度。最后，通過藍(lán)牙模塊與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)手機(jī)藍(lán)牙功能的控制，并將臺(tái)燈的狀態(tài)信息上傳到手機(jī)進(jìn)行顯示。

開始開始定時(shí)器初始化定時(shí)器初始化串口初始化串口初始化是是按鍵1按下？按鍵1按下？否結(jié)束控制否結(jié)束控制是是自動(dòng)模式自動(dòng)模式否否是是最近半分鐘檢測(cè)到有人？是是最近半分鐘檢測(cè)到有人？按鍵2按下？按鍵2按下？否否檢測(cè)環(huán)境亮度降低亮度否否檢測(cè)環(huán)境亮度降低亮度是調(diào)節(jié)臺(tái)燈亮度熄滅臺(tái)燈按鍵3按下？是調(diào)節(jié)臺(tái)燈亮度熄滅臺(tái)燈按鍵3按下？否增加亮度否增加亮度傳輸藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸藍(lán)牙數(shù)據(jù)結(jié)束結(jié)束圖4-1主函數(shù)流程圖

4.2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)在進(jìn)行ADC0832芯片的數(shù)據(jù)采集之前，單片機(jī)需要向ADC芯片發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)。由于ADC0832具有兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換通道，因此還需要發(fā)送一個(gè)通道選擇信號(hào)，以確定要進(jìn)行轉(zhuǎn)換的通道。然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并從ADC芯片獲取兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。第一個(gè)字節(jié)是正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，第二個(gè)字節(jié)是反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。進(jìn)行兩次傳輸是為了校驗(yàn)這兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，以判斷是否有傳輸錯(cuò)誤。最后，將讀取到的AD結(jié)果返回給主函數(shù)。4.2.3PWM調(diào)光程序設(shè)計(jì)脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一項(xiàng)用于調(diào)節(jié)光線的技術(shù)。其原理是設(shè)定一個(gè)固定的時(shí)間周期，本設(shè)計(jì)中設(shè)置為10毫秒。為了避免臺(tái)燈出現(xiàn)明暗閃爍，周期時(shí)間不可過長(zhǎng)。然后在這個(gè)周期內(nèi)，通過確定不同的高低電平比例來(lái)控制臺(tái)燈的亮度。下面給出一個(gè)示例流程：假設(shè)N的值為3，則臺(tái)燈將在3毫秒點(diǎn)亮，接著在7毫秒熄滅，再次點(diǎn)亮3毫秒，然后再熄滅7毫秒，如此循環(huán)。由此可見，亮與熄滅時(shí)間的比例為3:7.當(dāng)亮的時(shí)間所占比例越大時(shí)，臺(tái)燈就會(huì)變得更加明亮。4.2.4按鍵程序設(shè)計(jì)首先需進(jìn)行按鍵檢測(cè)，若未被按下，則需重新掃描和判斷。當(dāng)按鍵被觸發(fā)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)难舆t操作，以消除抖動(dòng)現(xiàn)象，確保無(wú)干擾。接下來(lái)等待按鍵釋放，并根據(jù)不同按鍵實(shí)現(xiàn)各自功能，調(diào)用預(yù)先編寫的按鍵程序區(qū)域來(lái)執(zhí)行相應(yīng)操作。第5章設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)手機(jī)藍(lán)牙應(yīng)用系統(tǒng)5.1應(yīng)用開發(fā)環(huán)境此次我們采用了一個(gè)名叫E4A(易安卓)的中文安卓程序設(shè)計(jì)工具來(lái)構(gòu)建我們的手機(jī)藍(lán)牙應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。該工具允許我們?cè)谄淦脚_(tái)上方便地訪問并控制手機(jī)中的傳感器及藍(lán)牙組件。E4A是一款完全以中文呈現(xiàn)的安卓程序設(shè)計(jì)的語(yǔ)言，它是在2013年06月01日首次發(fā)布的。這個(gè)工具的目標(biāo)用戶包括了各類的企業(yè)、網(wǎng)站管理員、開發(fā)人員、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商以及其他需要利用安卓系統(tǒng)創(chuàng)建APP的移動(dòng)設(shè)備制造商等等。這款編程語(yǔ)言的設(shè)計(jì)理念十分契合中國(guó)人的編程思路，這使中國(guó)人能快速掌握操作方法。預(yù)估E4A將會(huì)變成全世界第一個(gè)具備豐富功能并且容易使用的全部中文AndroidAPP開發(fā)語(yǔ)言。E4A，又稱作易安卓，是一個(gè)以谷歌Simple語(yǔ)言為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)平臺(tái)，主要目標(biāo)是讓用戶能簡(jiǎn)單地構(gòu)建出android應(yīng)用。它的基本語(yǔ)法和易語(yǔ)言的基本語(yǔ)法非常接近，因此對(duì)于熟悉易語(yǔ)言的人來(lái)說，學(xué)習(xí)并掌握E4A并不困難。E4A提供了一個(gè)視覺化的開發(fā)界面，同時(shí)還具有優(yōu)秀的智能語(yǔ)法建議能力。它允許我們用純粹的中文字符來(lái)編寫代碼，這使得操作更具親近感，而且不會(huì)因記憶英語(yǔ)關(guān)鍵字而產(chǎn)生困擾。此外，E4A已內(nèi)置了Android1.5SDK開發(fā)套件。（l）新建工程首先，打開E4A軟件，并進(jìn)入主界面。在那里，你會(huì)看到一個(gè)新建工程的面板。在這個(gè)面板上，你需要輸入一個(gè)英文包名和應(yīng)用名稱。當(dāng)項(xiàng)目信息輸入完畢時(shí)，該項(xiàng)工作會(huì)被立即保存至位于E4A軟件設(shè)置路徑的projects文件夾內(nèi)。若您完成了項(xiàng)目的構(gòu)建，所產(chǎn)生的APK文件也會(huì)和原始的項(xiàng)目數(shù)據(jù)存放在同一位置。此外，你可以使用鼠標(biāo)的右鍵快捷方式迅速啟動(dòng)新E4A項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程。圖5-1E4A新建工程界面（2）可視化界面設(shè)計(jì)E4A的設(shè)計(jì)接口具有獨(dú)特的風(fēng)格，它是通過以行為主、列為輔的方法布局部件。當(dāng)構(gòu)建界面的時(shí)候，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)使部件與網(wǎng)格保持一致。值得注意的是，在插入部件的過程中，同一線上的部件高度應(yīng)保持一致，且不可出現(xiàn)堆疊現(xiàn)象，這可能引發(fā)解析出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖5-2正確的界面設(shè)計(jì)圖5-3錯(cuò)誤的界面設(shè)計(jì)（3）代碼的輸入E4A具有與易語(yǔ)言相似的功能——智能語(yǔ)法輸入建議，這意味著用戶無(wú)需因輸入中文字符而耗費(fèi)額外的時(shí)間。只需鍵入關(guān)鍵字詞的首個(gè)字母縮略形式，即可立刻獲取相關(guān)語(yǔ)法信息。同時(shí)，若鼠標(biāo)移至關(guān)鍵字或者指令之上，系統(tǒng)將會(huì)主動(dòng)展示相關(guān)的語(yǔ)法說明區(qū)域。圖5-4代碼輸入提示（4）調(diào)試運(yùn)行經(jīng)過編譯生成APK文件后，我們可以選擇將其安裝到安卓模擬器進(jìn)行調(diào)試，或者安裝到真實(shí)手機(jī)上進(jìn)行調(diào)試。5.2手機(jī)藍(lán)牙應(yīng)用開發(fā)5.2.1設(shè)計(jì)應(yīng)用概述本設(shè)計(jì)所使用的是E4A中文編程軟件進(jìn)行編輯和設(shè)計(jì)的藍(lán)牙應(yīng)用程序。在設(shè)計(jì)界面功能時(shí)，首先需要將所需的控制模塊添加到相應(yīng)的界面中。主要分為三個(gè)部分，包括：①與藍(lán)牙連接相關(guān)的功能、②對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行控制的功能、③獲取臺(tái)燈狀態(tài)的功能。5.2.2藍(lán)牙連接相關(guān)的功能在進(jìn)行臺(tái)燈的控制和狀態(tài)讀取之前，需要先建立藍(lán)牙設(shè)備的連接。通過將手機(jī)APP和單片機(jī)藍(lán)牙模塊連接起來(lái)，我們可以進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。藍(lán)牙連接的過程包括搜索可用的藍(lán)牙設(shè)備以及連接或斷開藍(lán)牙設(shè)備。圖5-5藍(lán)牙搜索連接界面一旦用戶點(diǎn)擊搜索設(shè)備按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)檢查周圍所有能夠連接的藍(lán)牙設(shè)備，并把它們的設(shè)備地址標(biāo)記在列表框里。如果發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備，用戶可以選擇點(diǎn)擊該設(shè)備名稱來(lái)進(jìn)行藍(lán)牙連接，并且連接結(jié)果將會(huì)實(shí)時(shí)顯示在狀態(tài)標(biāo)簽上。5.2.3臺(tái)燈控制相關(guān)的功能手機(jī)端藍(lán)牙控制主要是對(duì)臺(tái)燈的運(yùn)行模式以及亮度進(jìn)行控制?？偣舶ㄈ齻€(gè)控制按鍵，分別是亮度減、亮度加、自動(dòng)模式。當(dāng)點(diǎn)擊亮度減或亮度加時(shí)，臺(tái)燈會(huì)切換到手動(dòng)模式，當(dāng)點(diǎn)擊自動(dòng)模式按鍵后，臺(tái)燈又會(huì)回到自動(dòng)模式運(yùn)行。

圖5-7臺(tái)燈控制相關(guān)的界面設(shè)計(jì)第6章硬件組裝與調(diào)試6.1元器件的選擇與測(cè)量本次設(shè)計(jì)使用的元器件包括：STC89C51單片機(jī)、晶振、電阻、電容、按鍵、開關(guān)、電源座、三極管、發(fā)光二極管、AD芯片、紅外熱釋傳感器以及藍(lán)牙模塊等。在開始對(duì)這些組件實(shí)施焊接前，我們必須深入研究相關(guān)文獻(xiàn)以掌握每種部件的具體屬性，從而確保正確的操作流程。這類設(shè)備的規(guī)格可以在電子零件市場(chǎng)中輕易尋得。在執(zhí)行焊接任務(wù)時(shí)，需特別注意各部件的正負(fù)極性、電阻與電容量大小及芯片插孔排序等問題。一般而言，可通過顏色環(huán)或使用萬(wàn)用表精確測(cè)定電阻值;而電容和晶振等部分則會(huì)在其自身標(biāo)注出尺寸;關(guān)于某些特殊部件的正負(fù)極性問題，可參考相應(yīng)文檔予以確認(rèn)。6.2元件的焊接與組裝電路的組裝常常有兩種方式，一種是焊接，另一種是使用插接面包板。無(wú)論采用哪種方法，都需要注意以下幾個(gè)方面。(1)為了確保使用的元器件都是合格的，在組裝前應(yīng)進(jìn)行全面測(cè)試以驗(yàn)證其性能。(2)為了確保焊接和布線的正確進(jìn)行，必須保持所有集成電路的組裝方向一致。(3)在分立元件時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確識(shí)別元件的正反極性，并將標(biāo)記放在易于觀察的位置，便于后續(xù)的檢查和調(diào)試工作。對(duì)于具有正負(fù)極性的元件（例如電解電容器、晶體二極管等），在組裝過程中特別要注意極性，否則可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。(4)為了方便焊接和檢查電路，可以選擇不同顏色的導(dǎo)線來(lái)表示它們的不同功能。通常情況下，我們習(xí)慣紅色導(dǎo)線代表正極，藍(lán)色導(dǎo)線代表負(fù)極，黑色導(dǎo)線代表地線，黃色導(dǎo)線代表信號(hào)線等。當(dāng)然，也可以只使用一種顏色的導(dǎo)線。(5)在實(shí)際焊接過程中，應(yīng)盡量保持連線布局簡(jiǎn)潔且便利。如果需要連接到集成電路芯片，應(yīng)從其周圍進(jìn)行連線。同時(shí)，應(yīng)盡量避免連線相互交叉重疊，并避免從電路元器件的上方進(jìn)行連線。(6)為保證電子設(shè)備運(yùn)行無(wú)誤并順利測(cè)試，所有的接地點(diǎn)應(yīng)被連結(jié)成單一基準(zhǔn)點(diǎn)。除了能保持線路整潔且易于操作外，合理的設(shè)計(jì)也能提升其穩(wěn)定性和可信賴度，同時(shí)方便了檢測(cè)、調(diào)整與問題解決。若預(yù)先繪制一張安裝藍(lán)圖，則會(huì)大大提高效率，使得整個(gè)過程更加迅速而有效率。6.3電路的調(diào)試調(diào)試過程是針對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化、改良及檢測(cè)階段。其主要目的是通過對(duì)已構(gòu)建好的電路進(jìn)行測(cè)驗(yàn)來(lái)評(píng)估其性能與運(yùn)行狀況。在此基礎(chǔ)上，我們需要根據(jù)結(jié)果對(duì)其中的部分參數(shù)做出相應(yīng)的修改，以便達(dá)到預(yù)設(shè)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。為了保證調(diào)試工作的順利推進(jìn)，我們?cè)陂_始前需明確各項(xiàng)測(cè)試任務(wù)、操作流程、調(diào)試手段以及所需要的設(shè)備等等，這樣才能做到胸中有數(shù)，從而保障調(diào)試活動(dòng)的成功實(shí)施。6.3.1調(diào)試方法兩條主要的調(diào)整策略被采用。首先，我們采取一邊組裝一邊測(cè)試的方法。我們將復(fù)雜的電子線路劃分為各個(gè)部分并依次安裝與檢測(cè)，接著逐漸擴(kuò)展測(cè)試區(qū)域直至全部完工。這通常用于新設(shè)計(jì)中的電路。其次，我們?cè)谒性B接完畢后再一次對(duì)整套設(shè)備進(jìn)行全面檢查。此方式適合于簡(jiǎn)單的且系統(tǒng)的電路調(diào)試。6.3.2調(diào)試步驟（1）通電前檢查當(dāng)焊接作業(yè)完畢之后，切勿立即開啟電源，首先需要對(duì)線路連接情況做全面審查，這包含了有誤的鏈接(如只在一側(cè)正確的兩段或一段是錯(cuò)的)、遺漏的線纜、過多的線纜以及潛在的短路問題(特別是在小間距下，例如引腳到焊點(diǎn)的距離)。另外，也要確保每一個(gè)元件使用的接口都符合圖紙要求。在核查線路的過程中，建議利用指針式的萬(wàn)用表設(shè)置為Ω×1檔位或是選擇數(shù)字萬(wàn)用表的Ω檔蜂鳴模式進(jìn)行檢測(cè)。并且盡可能地直接測(cè)試元器件的引腳，如此一來(lái)能夠一同找出觸碰不良的情況。（2）通電觀察在插入電源前，需確認(rèn)所有線路設(shè)置正確且沒有遺漏(首先切斷電源按鈕，然后完成電源線的連結(jié)再開啟電源按鈕)。一旦啟動(dòng)了電源，不能立刻開始對(duì)設(shè)備的功能進(jìn)行檢測(cè)，相反，我們需要細(xì)心地檢查整套系統(tǒng)中有沒有任何異樣情況發(fā)生，例如零部件過熱、損壞，或者有漏電、短路或是斷路等問題。若是在測(cè)試過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)的異常，必須馬上停止供電并解決掉問題之后再次進(jìn)行試驗(yàn)。另外，也得按照規(guī)定來(lái)測(cè)定每個(gè)零部件接口處的電流值，而不是只看整體的電源電流，以便保證各個(gè)零部件都能順利運(yùn)行。（3）單元電路調(diào)試當(dāng)對(duì)單個(gè)元件組進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，我們需要清楚地了解這一步驟具體的要求是什么。為使測(cè)試過程順暢無(wú)阻，我們可以根據(jù)電路設(shè)計(jì)中的信號(hào)流動(dòng)路徑來(lái)安排測(cè)試的步驟。首先逐一測(cè)試每個(gè)部件，然后把其輸出的信息作為下一個(gè)環(huán)節(jié)的輸入數(shù)據(jù)，這樣能有效保障整體設(shè)備的檢測(cè)更為流暢且易于操作。單元測(cè)試分為靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試兩種方式。對(duì)于無(wú)外界刺激下的電子設(shè)備各部分節(jié)點(diǎn)電壓測(cè)量，尤其是對(duì)有源組件的靜態(tài)操作點(diǎn)檢測(cè)是靜態(tài)調(diào)整的主要任務(wù)。此過程有助于盡早識(shí)別已受損或者接近故障的零部件。至于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)則依賴于上游輸出的信息或是自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以評(píng)估單個(gè)模塊的各項(xiàng)性能是否滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了如信號(hào)強(qiáng)度、波型形態(tài)、相對(duì)位置、增益與頻率等等因素。對(duì)于信號(hào)產(chǎn)生電路，一般只需要關(guān)注動(dòng)態(tài)指標(biāo)。通過對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)指標(biāo)的對(duì)比分析，我們能夠?qū)﹄娐泛蛥?shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在調(diào)試階段，應(yīng)該詳盡地記錄相關(guān)信息。（4）整機(jī)聯(lián)調(diào)當(dāng)每個(gè)子系統(tǒng)都經(jīng)過測(cè)試且無(wú)誤時(shí)，我們無(wú)法確保其構(gòu)成的大型系統(tǒng)的功能必定優(yōu)良。所以，有必要執(zhí)行全面的電路檢測(cè)。此項(xiàng)任務(wù)的核心目標(biāo)是評(píng)估和量測(cè)動(dòng)態(tài)特性，并將所得數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)一一比較，發(fā)現(xiàn)問題并提供解決策略，接著調(diào)整整個(gè)電路及相關(guān)參數(shù)直至滿足全部設(shè)計(jì)的性能需求。

第7章總結(jié)經(jīng)過超過三個(gè)月的努力，我已經(jīng)成功完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)——基于單片機(jī)的智能臺(tái)燈。雖然這項(xiàng)任務(wù)并非獨(dú)一無(wú)二，但在執(zhí)行的過程中，我積累了許多關(guān)于系統(tǒng)構(gòu)建和設(shè)計(jì)的寶貴經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)我的成長(zhǎng)有著極大的益處。從構(gòu)思到驗(yàn)證，再到制造電路板、編寫代碼直至最后的順利測(cè)試，我都全程參與并完成了一整套系統(tǒng)的建設(shè)。對(duì)于這樣的實(shí)踐機(jī)遇，我是極為珍視的。實(shí)踐與理論相結(jié)合，展現(xiàn)了大學(xué)生的實(shí)際操作能力。借助對(duì)資源的檢索及收集相關(guān)的研究文件，我們的自學(xué)能力和操作技能得到了提升。由被動(dòng)的接收信息轉(zhuǎn)變成主動(dòng)地尋找答案，這標(biāo)志著我們?cè)趯W(xué)習(xí)策略上的重大進(jìn)步。傳統(tǒng)的教學(xué)方式可能會(huì)讓我們僅僅掌握大量課本內(nèi)容，然而經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，我們懂得了怎樣把所學(xué)的理論應(yīng)用到實(shí)際行動(dòng)中去，也明白了如何更有效地解決實(shí)操與理論結(jié)合的問題，找準(zhǔn)關(guān)鍵點(diǎn)，戰(zhàn)勝挑戰(zhàn)，并能靈活利用已有的知識(shí)。在這個(gè)項(xiàng)目中，我能夠有效地整合多學(xué)科如單片機(jī)原理、C語(yǔ)言編程、模擬電子學(xué)與數(shù)字電子學(xué)的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)并將其運(yùn)用至實(shí)踐當(dāng)中。經(jīng)過深度研究及實(shí)施，我對(duì)于這些重要概念有更為深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，我也熟練于自系統(tǒng)的需要開始，直至提出解決方案，分割出功能模塊，完成原理圖的設(shè)計(jì)與描繪，制造PCB版，編寫軟件代碼，最后是軟硬設(shè)備的測(cè)試等一系列步驟，這使我有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。雖然這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)較為簡(jiǎn)易，但是其涵蓋了許多關(guān)于單片機(jī)的基本內(nèi)容，從而增強(qiáng)了我在這方面技能的發(fā)展。這次設(shè)計(jì)為我將理論能力轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力提供了絕佳機(jī)會(huì)，因?yàn)楸M管單片機(jī)的功能日益強(qiáng)大，但其基本原理卻保持相對(duì)穩(wěn)定不變。

經(jīng)過此次畢業(yè)項(xiàng)目的體驗(yàn)，我深感理解專業(yè)技能的重要性和體會(huì)到了理論與實(shí)際操作之間的緊密聯(lián)系。同時(shí)，我也對(duì)自己四年的學(xué)業(yè)做了全面的評(píng)估。雖然在這個(gè)項(xiàng)目里，我在應(yīng)用和連接知識(shí)方面還存在一些不足之處，但我會(huì)繼續(xù)在我的職業(yè)生涯和學(xué)習(xí)過程中持續(xù)奮斗，不斷地自我改進(jìn)。這個(gè)為期三個(gè)月的項(xiàng)目是對(duì)于我之前所學(xué)知識(shí)的一次系統(tǒng)的提高和擴(kuò)展，將來(lái)我會(huì)更深入地加強(qiáng)理論根基，增強(qiáng)實(shí)操技巧，以便能在工作中及學(xué)習(xí)上獲得更多的突破。在設(shè)計(jì)過程中,由于時(shí)間緊迫,難免存在一些不足之處。但是在未來(lái)的工作中,我將嚴(yán)格要求自己追求卓越。重新審視這個(gè)設(shè)計(jì),我可以進(jìn)一步擴(kuò)展其功能,例如添加靠近桌面提醒防護(hù)功能、顯示溫濕度等,以提升設(shè)計(jì)的智能化水平。參考文獻(xiàn)李曉帥,郝潤(rùn)生,楊海祺,等.基于單片機(jī)控制的智能螺旋丸設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2020,38(07):10-12.張利.近視眼的眼健康管理[J].中國(guó)眼鏡科技雜志,2019,(03):108-109.王烈進(jìn),王游司,陳洪燕,等.基于51單片機(jī)的智能手環(huán)藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2018,14(23):260-261.梁書博,尹麗紅,何佳寶.基于單片機(jī)的農(nóng)業(yè)魚池中水的溫度和pH值檢測(cè)系統(tǒng)[J].農(nóng)民致富之友,2018,(15):144.鄧宇.基于單片機(jī)的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)[J].電子制作,2018,(12):9-10+18.王凌波.基于光敏電阻特性的光控?zé)魧?shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2015,15(04):23-25.秦鳳梅.基于藍(lán)牙技術(shù)的手機(jī)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2015,(07):152.夏洋,龔毅,周強(qiáng),等.道路障礙非接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)試與車輛通行能力判斷方法研究[J].北京汽車,2015,(01):31-33.王方.光學(xué)雷達(dá)用大功率LED脈沖準(zhǔn)直光源設(shè)計(jì)[D].西安理工大學(xué),2014.季晨雪,鄭小倩.基于單片機(jī)的安全報(bào)警器設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù),2014,(01):41-42+47.車微.分析DSP的發(fā)展及其在通信工程中的應(yīng)用[J].才智,2013,(23):250.陸建敏.光敏傳感器的應(yīng)用——聲光控開關(guān)電路[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2012,(18):36-39.黃珍,方瑞華,葛如海.電子防眩目后視鏡原理[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,31(02):318-320+334.呂璠.熱釋電紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)[D].河北工業(yè)大學(xué),2011.楊鎮(zhèn)宇.基于機(jī)器視覺和SVM的花椒外觀品質(zhì)檢測(cè)技術(shù)研究[D].西南大學(xué),2010.羅海濱.白光LED用Ba_2Si_3O_8：Eu~（2+）綠色熒光粉制備及其表征[D].浙江大學(xué),2010.徐文燕.上海市中小學(xué)生近視眼危險(xiǎn)因素評(píng)估及干預(yù)對(duì)策探討[D].復(fù)旦大學(xué),2009.崔玉珩.藍(lán)牙技術(shù)在汽車電子半實(shí)物仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].大連理工大學(xué),2008.張豪.基于單片機(jī)的模糊控制在節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[D].江南大學(xué),2007.胡湘韓.關(guān)于黑龍江省發(fā)展可再生能源農(nóng)業(yè)的建議[J].決策咨詢通訊,2004,(06):77-78.紀(jì)明宇.通用藍(lán)牙模塊的研究與開發(fā)[D].哈爾濱工程大學(xué),2004.徐志國(guó).電力節(jié)能降耗技術(shù)的研究[D].東南大學(xué)，2007.

附錄主程序代碼：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar //以后unsignedchar就可以用uchar代替#defineuintunsignedint //以后unsignedint就可以用uint代替sbitLED=P1^0; //模式指示燈，亮是自動(dòng)模式，滅是手動(dòng)模式sbitLamp=P1^4; //臺(tái)燈控制引腳sbitKey1=P1^1; //按鍵1，模式切換按鍵sbitKey2=P1^2; //按鍵2，亮度減少按鍵sbitKey3=P1^3; //按鍵3，亮度增加按鍵sbitADC_CS=P2^3; //ADC0832的CS引腳sbitADC_CLK=P2^0; //ADC0832的CLK引腳sbitADC_DAT=P2^1; //ADC0832的DI/DO引腳sbitModule=P2^2; //人體紅外檢測(cè)模塊uchargCount=0; //全局計(jì)數(shù)變量uchargIndex; //亮度變量，0是最暗，9是最亮，一共10檔uintgTime=0; //計(jì)時(shí)變量，用于計(jì)時(shí)多久沒檢測(cè)到有人/*********************************************************///毫秒級(jí)的延時(shí)函數(shù)，time是要延時(shí)的毫秒數(shù)/*********************************************************/voidDelayMs(uinttime){ uinti,j; for(i=0;i<time;i++) for(j=0;j<112;j++);}/*********************************************************///ADC0832的時(shí)鐘脈沖/*********************************************************/voidWavePlus(){ _nop_(); ADC_CLK=1; _nop_(); ADC_CLK=0;}/*********************************************************///獲取指定通道的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果/*********************************************************/ucharGet_ADC0832(){ uchari; uchardat1=0; uchardat2=0; ADC_CLK=0; //電平初始化 ADC_DAT=1; _nop_(); ADC_CS=0; WavePlus(); //起始信號(hào) ADC_DAT=1; WavePlus(); //通道選擇的第一位 ADC_DAT=0; WavePlus(); //通道選擇的第二位 ADC_DAT=1; for(i=0;i<8;i++) //第一次讀取 { dat1<<=1; WavePlus(); if(ADC_DAT) dat1=dat1|0x01; else dat1=dat1|0x00; } for(i=0;i<8;i++) //第二次讀取 { dat2>>=1; if(ADC_DAT) dat2=dat2|0x80; else dat2=dat2|0x00; WavePlus(); } _nop_(); //結(jié)束此次傳輸 ADC_DAT=1; ADC_CLK=1; ADC_CS=1; if(dat1==dat2) //返回采集結(jié)果 returndat1; else return0;}/*********************************************************///定時(shí)器初始化/*********************************************************/voidTimerInit(){ TMOD=0x21; //使用定時(shí)器 SCON=0x50; //配置串口寄存器 TH0=252; //給定時(shí)器0的TH0裝初值 TL0=24; //給定時(shí)器0的TL0裝初值 TH1=0xfd; //計(jì)算波特率的值為9600 TL1=0xfd; //計(jì)算波特率的值為9600 ET0=1; //打開定時(shí)器0中斷 ES=1; //打開串口中斷 EA=1; //打開總中斷 TR0 =1; //啟動(dòng)定時(shí)器0 TR1=1; //啟動(dòng)定時(shí)器1}/*********************************************************///串口發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)/*********************************************************/voidUartSendData(uchardat){ SBUF=dat; while(!TI); TI=0;} /*********************************************************///發(fā)送數(shù)據(jù)到藍(lán)牙模塊/*********************************************************/voidSendBlueTooth(){ UartSendData(gIndex+48); //發(fā)送當(dāng)前亮度 UartSendData('/'); if(LED==0) //發(fā)送控制模式 UartSendData('0'); else UartSendData('1');}/*********************************************************///手動(dòng)控制/*********************************************************/voidManualControl(){ //亮度減少 if(Key2==0) //如果按鍵2被按下去 { if(gIndex>0) //只要當(dāng)前亮度不為最低才能減少亮度 { gIndex--; //亮度降低一檔 DelayMs(300); //延時(shí)0.3秒 } } //亮度增加 if(Key3==0)