智能台灯系统

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1、智能台灯系统石家庄铁道大学物联网原理及应用课程作业2016年春季学期学电气与电子工程学院院：专电子信息工程业：作业名基于热释红外的智能台灯系称：统学生姓 向鹏名：学20132581指导教 王伟明师：完成日2016-5-20期：作业评分表评分项 目项目一项目二项目三项目四总分满 分得 分评阅人精品资料课程设计任务书一、作业目的通过智能台灯设计，熟悉各个模块的运用方法。掌握物联网开发的基本思 路，明确物联网的核心是应用，应用的核心是云计算。二、作业内容及要求能够按照要求独立完成课程设计部分。学会查阅技术手册和文献资料。进一 步熟悉物联网具体化的设计方法。填写设计任务书，撰写课程设计论文。三、作业成

2、果形式及提交要求当场演示实物，提交实物和论文。实物必须说明能实现什么样的功能，说明 和物联网的关系。论文必须严谨，必须叙述清楚各种模块的组成和作用。四、参考文献1物联网技术与应用.机械工业出版社.20132传感器网络技术及应用开发.清华大学出版社.20113传感器与应用电路设计北京科学出版社，20024热释电红外传感器，5光敏电阻，目录目录1摘要2903346679课程设摘要随着电子产品的快速发展，家用电器也越来越偏向智能化，物联网在我们生活 中扮演着越来越重要的角色。而所用的智能化家用电器都用一个共同的特点，都是 利用物联网感知层作为最基本的感知单元。智能家用电器和普通家用电器相比，功 能上

3、更强，使用更方便，安全可靠性也更高，最重要的是更节省电能，提高了家用 电器的品质。智能台灯以专门感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础，以 BISS0001信 号处理电路，利用单片机进行处理，以达到便于控制的目的。当房间亮度不够时， 且有人在附近时，台灯便会自动点亮，省去了黑暗中摸开关麻烦；当使用 40分钟时 问后自动报时，提醒人们注意适当用眼；当无人在时，系统也会使台灯自动熄灭， 以达到节省能源的目的。关键词：物联网 感知层 智能台灯STC89C52热释红外1绪论1.1 智能台灯系统概述随着科技的高速发展，各种各样的物联网产品开始走入人们的生活，这一切都 大大地提高了人们的工作效率、改善了

4、人们的生活，现在电器的发展趋势是智能 化，这样会使人们使用起来更加方便。随着物联网智能控制理论和人工智能研究的 深入，各种更加逼真地模拟人类智能的家用电器会更多地出现，而单片机和物联网 理论的结合，将来不但更多地改进现行家用电器，而且将会产生全新的家用电器。 家用电器因为单片机的加入而走向智能化，并且随着人们生活水平的提高日益走向 平民化，我们的生活也随着家用电器的发展越来越方便、舒适。随着家用电器的发 展，作为家用电器当中的小台灯也要顺应科技的发展步伐走向智能化。台灯是人们生活中用来照明的一种家用电器。它一般分为两种，一种是立柱式 的，一种是有夹子的。它的工作原理主要是把灯光集中在一小块区域

5、内，集中光 线，便于工作和学习。一般台灯用的灯泡是白炽灯或者节能灯泡，有的台灯还有应 急功能，用于停电时无电照明。目前，灯具市场上出售的灯具种类繁多，一般台灯均采用220V交流电源供电，日光灯管、白炽灯泡为光源，手动开关或触摸感应式开光来控制。但这类台灯存在 很多弊端，一是电压是不安全电压，给人们使用带来不安全因素；二是日光灯还具 有频闪效应，经常使用会给人的眼睛带来一定的伤害；三是耗电量大、台灯通常都 是以日光灯为主，在几瓦到几十瓦之间；四是人工化，人们由于手工操作，往往会 忘记关灯，这也造成电能的浪费，到目前为止，在灯具市场上，很少见到采用+5V的直流电源供电的一种人体智能台灯，它具有既不

6、会出现触电，使用寿命长、无辐 射、又不污染等优点，有许多普通按键台灯所无法比及的优势。智能化台灯一方面 可以更节省电能，有利于环保，另一方面可以使用一段时间自动报时，提醒人们注意用眼休息。同时，智能台灯在黑暗的时候自动开关灯的功能也让使用者使用起来 更方便，省去黑暗摸灯的麻烦。智能台灯可分为自动和手动两种模式。在自动模式下，台灯能根据环境光的明 暗与人是否被台灯所检测到来自动开启台灯。在这里设计了以人体红外辐射（波长 为9.5um）传感控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开 灯。当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。手动模式是为了不习惯使用自 动模式的人或是台灯中的微机

7、出现故障等紧急情况时用的。在手动模式下，智能台 灯和普通台灯是一样使用的。台灯是一般家庭的生活必需品，但由于经常忘记关灯而造成巨大的能源浪费。 全球这么多台灯，估算一下，消耗能源可观。本系统在实验室进行了实物实验。热 释电红外探测器距离是1m左右（距离可调），主要是因为股来说是门离书桌的距 离；以便黑暗中时人一到门口则启动，省去了开灯的麻烦，用户可以根据自己的实际 情况进行距离调节。1.2 课程设计内容1.2.1 设计内容和实现功能名称：基于热释红外的智能台灯系统内容及要求：设计并制作一种智能台灯，主要是以 BISS0001和单片机组成的热 释红外传感控制电路。具特点是在有人时且外界光强较弱时

8、能自动开灯，无人时关 灯，节约能源。具体要求如下：1 .以专门感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础，以 BISS0001信号处 理电路，利用单片机进行处理，以达到便于控制的目的；2 .当房间亮度不够时，且有人在附近时，台灯便会自动点亮，省去了黑暗中摸 开关麻烦；3 .当无人在时，系统也会使台灯自动熄灭，以达到节省能源的目的；4 .当使用40分钟时间后自动报时，提醒人们注意用眼休息。1.2.2 系统分析台灯已是千家万户的必需生活用品，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪 费。当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便。在这里设计了以人体红外辐 射（波长为9.5 um）传感控制电路。当人体在台灯

9、的范围内且环境光强较弱时，自 动感应开灯；当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。单片机在本次智能节 能台灯设计中的主要控制单元，主要控制电路灯光，控制电路是在单片机的控制下 工作。硬件部分采用防干扰技术外，在软件中也采用了防干扰技术，当中断 0产生 时，并不立即执行，而是对其进行延时，防止由于不小心而进入到探测器的范围 内，以免产生误判。系统主要器件介绍2.1 STC89C52由于物联网是物物相连的意思，系统通过传感器感知外界的变化再通过传输层 传送给中央处理器，而我们最常见的处理器就是89系列单片机。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Falsh P

10、rogrammable and Erasable Read Only Memory的低电压，高性能 CMOS8位微处理器，俗称单片 机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机 的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储 器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL的AT89C52是一种高效微控制 器,AT89C2051是它的一种精简版本。STC89C52单片机为很多嵌入式控制系统提 供了一种灵活性高且价廉的方案。-w- 1一b vcgP

11、i 1pP。，。AD&J工-13IV PP. ! (ADI JPl J4PI 5MPO.J. PJ)口 与修3Bb F。* Mot)PI FM P0.1 4 ADI)I h *& * “w)R ST*p P D. 7 AD 7 )1 ip A L E R Q aa 3 s 二12u PIVAr j l1 “ Pi. f i|All 1(TQ3 Pl -li?7H 7.1 31*JPa 5 L1 i2C.”口1 pn t1APJ 1 4*171.中H3h匚1 T74p fr7 3ATA.L21罩23P2 2 AtQ)1Kll小,1123 PI ( A匚24tlR5T/VPP F：12QVGCg。

12、P3 0iIdPI 7(TXDF3,1 l3iah pi.5XAL241,C PI.5XTAL15：J PI.4gw P3.2etsLi Pl.3(IWTlh P3.3 17up pi.ag P3,4 E813h Pri(TH P3 6 CgIfPI O (AINO)GKO匚ID11p P2.72.1.1管脚说明VCC:电源电压GND:地AT89C51AT89C2051-1 AT89C52类别P0 口： P0 口是一组8位漏极开路双向I/O 口，即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。当“1被写入P0 口时，每个管脚都能够 作为高阻抗输入端。P0 口还能够在访

13、问外部数据存储器或程序存储器时，转换地址和数据总线复用，并在这时激活内部的上拉电阻。在Flash编程时，P0 口接受指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口： P1 口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电 路。对端口写“1：通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。因为内 部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。闪烁编程时和程序校验时，P1 口接收低8位地址。P2 口： P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1；通过内部的上拉

14、电阻把端口拉 到高电平，此时可作输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位四肢的 外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR指令）时，P2 口送出高8位地址数据， 在访问8位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX RI指令）时，P2 口线上的 内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改 变。Flash编程和程序校验时，P2也接收高位地址和其他控制信号。P3 口： P3 口是一组带有内部电阻的8位双向I/O 口，P3 口输出缓冲故可驱动4个 TTL电路。对P3 口写如1”时，它

15、们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时，被 外部拉低的P3 口将用电阻输出电流。P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号，P3 口也可作为AT89C52I勺一些特殊功能口，如表所示：RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单 片机复位。表2-1 P3 口特殊功能口管脚备选功能P3.0RXD （串行输入口 t）P3.1TXD （用行输出口 t）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1 （外部中断1）P3.4T0 （记时器0外部输入）P3.5T1 （记时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD （外部数据存储器读选通）ALE/

16、PROG :当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位 字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE端以不变的 频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一 个ALE脉冲。如想禁止 ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在 执行MOVX , MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处 理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN :程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52i外部程序存储器读

17、取指令时，每个机器周期两次 PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期 问，当访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN信号不出现。EA/VPP：外部访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平。需要注意的是：如果加密位 LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平，CPU则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电压VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。XTAL1 :振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2 :振荡器反相放大器的输出端。2.1.2 振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输

18、入和输出。该反向放大器可以配置为 片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号 的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.1.3 芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。止匕外，AT89C52设有稳态逻 辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置 模式下，CPU停止工彳但RAM,定时器

19、，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到 下一个硬件复位为止。2.2 BISS0001BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传 感器和少量外接元器件即可构成被动式热释电红外开关，故能自动快速开启各类白 炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用 于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域，或用于安全区域的自动灯 光、照明和报警系统。BISS001的主要功能如下：1 .为CMOS数模混合专用集成电路；2 .具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配进行

20、信号处理；3 .带有双向鉴幅器，可有效抑制干扰；4 .内设延迟时间定时器和封锁时间定时器；5 .结构新颖，稳定可靠，调解范围宽；6 .内置参考电压，工作电压范围为 26V。3.系统组成及电路设计本系统制作的主要设计源泉来源于生活，因此创新之处也在于处理生活中一些 比较常见的问题。以专门感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础，以 BISS0001信号处理电路，利用单片机进行处理，以达到便于控制的目的。3.1 系统组成部分3.1.1 系统工作原理图3-1 系统示意图本系统组成如图3-1所示，主要由三部分组成：1 .传感器及信号处理部分：检测人体辐射红外信号及光强信号经过处理后变成可处理的数字信号

21、；2 .以89S52组成的中央处理单元：处理信号并发出控制命令；3 .提醒电路及灯光控制电路：给出提醒信号并根据89C52给出的命令控制灯光。整个系统是以89S52控制下工作的。其工作过程为：当环境光比较强时，光敏 电阻阻值比较小，信号处理电路检测到低电平信号，禁止热释电红外传感器工作， 省去了 89S52处理过程。当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号处理电路接 收到高电平，从而启动热释电红外传感器工作。热释电红外传感器探测比较远的距 离，当人体进入到传感器的控测范围内且光强较弱时，信号检测电路处理信号，并 向单片机发送一个中断，89S52启动灯光控制电路，使灯变亮。3.1.2 系统控制核

22、心该智能台灯的系统主要由电源部分、传感器部分、信号处理单元、 BISS0001芯 片、MCU单元、蜂鸣器、开关控制单元和灯等部分组成。5 V电压供电。信号检测与处理部分由热释电红外传感器、光敏电阻、信号处理单元和BISS0001芯片组成；传感器的作用是感知是否有人在，故采用的是热释电红外传感器，该传感器只对波 长为10叩（人体辐射红外线波长）左右的红外辐射敏感，而对除人体以外的其他物体 不会引发探头动作；光敏电阻的作用是感知台灯周围环境的光照强度；MCU部分采用的是ATMEL公司生产的89C51单片机，该单片机具有价格低廉、开发简单、操 作方便及可以加密等优点，因此市场占有量非常大。该单片机作

23、用是处理由 BISS0001发送过来的信号并给开关控制单元和蜂鸣器发送命令；蜂鸣器单元主要是 根据MCU单元发出的命令给出警告信号；3.2 电路设计部分3.2.1 传感器组成的信号检测及处理部分在电路设计部分中，单片机在本次智能节能台灯设计中的主要控制单元，主要 控制电路灯光，控制电路是在单片机的控制下工作。传感器在设计者起着重要的作 用，传感器组成的信号检测及处理部分电路原理如图 3-2所示。图3-2是由热释电红外传感器、光敏电阻、BISS0001组成的信号检测及处理电路。红热释电红外传感器只对波长为 10叩（人体辐射红外线波长）左右的红外辐射 敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作

24、。探头内包含两个互相串联或 并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释 元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但 是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。当外界光强较强时，光敏电阻阻 值很小，BISS0001检测到低电平,从而封锁14脚，禁止传感器infarel的信号。当 外界光强较弱时，光敏电阻阻值很大，BI

25、SS0001检测到低电平，开启14脚；infarel检测到人体信号时，产生微弱的信号输出，经R5、R1005、R4、C1、C6、C7组成的信号放大滤波电路。R1000、R1001、C1000和C1001组成的延时电路。信号经处理后从2脚输出。后弓般立送裙赖m3TT 2TK.IQf* M LOtiTL 一HEN川痂HSS0LU1图3-2传感器组成的信号检测及处理部分3.2.2 放大电路使用放大器的滤波电路又称为有源滤波电路。其实有源无源就是看它用到的元 器件的性质。用到有源器件（如：三极管，集成放大器等）就构成有源滤波器，若 只用到无源器件（电阻，电容，电感等）就是无源滤波器。有源滤波自身就是谐

26、波源。具依靠电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产 生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成 为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到 95%以上，补偿无功细致。缺点为价格高，容量 小。由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟，所以当前常见的有源滤波容量不超 过600kvar。其运行可靠性也不及无源。信号放大滤波电路图如图3-4所示。R50.0111FI0K0 OtnF匚54 -C4 rH- KhiFVC IB DD 2OUT 2IN- 1国 UN- 1OUTBlSSOOOlVSS RICRC2RC1RP1

27、VOA图3-4信号放大滤波电路一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻（调谐滤波）状态 给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的 优点为成本低，运行稳定，技术相对成熟，容量大。缺点为谐波滤除率一般只有80%,对基波的无功补偿也是一定的目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型，即无源进行 大容量的滤波补偿，有源进行微调3.2.3 复位电路为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V 5%,即4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时

28、钟信号，因此在电源上电时，只有当 VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。复位电路原理图如下图3-5所示。图3-5复位电路复位电路不恰当的复位可以导致许多问题，因为不同的复位利用单片机的启 动和断电的不同条件，因此必须根据系统的需要选择一种最恰当的复位方式。4.传感器部分传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。它主要被 用于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态，为有效地控制系统的动作提供信 息。根据本设计的要求需要对位置检测装置、滑觉传感器、视觉传感器进行选用。 位置检测装置检测机械手动作是否到位，滑觉传感器是判

29、别物料是否被稳定吸住， 视觉传感器是为了完成机械手对物料的识别。4.1 热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同 的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，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，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化 并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引 入场效应管的目的在于完成阻抗变换。图4-1热释电容实物由于热电元输

30、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。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。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面 镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极 化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。4.2 热释电红外传感器的工作原理在该探测技术中，所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量，只是 靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。被动红外报警器的特点是能够响应 入侵

31、者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产生报警 信号，从而完成报警功能。图4所示是该报警器的工作电路原理图。当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号，然后使该信号先通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为 16Hz,下限截止频率为0.16Hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱（通常仅有1 mV左 右），而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式（脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为 0.110Hz左右），所以应 对热释红外传感器输出

32、的电压信号进行放大。本设计运用集成运算放大器L M 324 来进行两级放大，以使其获得足够的增益。4.3 光敏电阻光敏电阻又称，常用的制作材料为，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化钿等 材料。这些制作材料具有在特定的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光 照产生的载流子都参与导电，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，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。4.3.1 光敏电阻的工作原理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

33、属的硫化物、硒化物和硫化物等半导 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及梳状 欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其。在黑暗 环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要能量大于半导体材料的禁带宽度， 则价带中的吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带的空穴， 这种由光照产生的电子一空穴对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 生的电子一空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属 电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照

34、射时，电流就会随光强的而 变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可 加，也加。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。4.3.2 光敏电阻主要特点和特性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：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、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、硫化铅、硒化铅。睇化钿等光敏电阻器，广 泛用于导弹制导、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：包括化锌光敏电阻器等。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

35、他照明系统的自动亮灭，自 动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，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。光敏电阻的主要参数是：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 称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮，常用“100LX”表示。2 .暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加下，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”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。

36、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。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

37、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，当温度升 高时，其消耗的功率就降低。5.软件程序设计5.1 总体程序框图总个系统程序框图如下图5-1所示。图5-1总系统程序框图5.2 主程序流程图程序框图如图5-2所示，程序开始后，对程序进行初始化。向 P0脚写入低电 平，开启所有中断，启动计数器。当中断 1来时，进入中断1,设置R0为0,调用 延时程序TIME0 （延时10ms）,乎U断R0是否等于7,若不是，则力口 1,继续发送 数据进入循环，直至R=7,即实现的是灯变亮的一个过程。当中断 0和中断1同时 产生时，根据优先级，屏蔽掉中断 1,开启中断00调用延时程序TI

38、ME0 （延时1 分钟），查询中断0控制位；防止人体不小心到达热释电探测器的探测范围内，采用 延时程序来排除干扰，防止误判。若为 0,则返回主程序；若为1,则向P0高四位 发送数据，使灯保持原来最亮状态，调用延时程序 TIME1 ,判断R0是否等于0,若 是则中断返回，若不是，则 R0减1,继续循环，直至R0等到于0,此程序的目的 是实现灯慢慢变暗。总系统程序流程图如图5-2所示图5-2程序框图6、总体实物图6-1总体实物图课程设计总结本系统的主要技术难点在于对人体红外信号的采集及处理。由于采用的是热释电红外传感器，当人体进入其感应范围时，传感器就会产生几mv信号，然后通过以BISS0001为

39、中心的信号处理电路，对信号进行二次放大，并滤波，以防止外界的信 号产生干扰。信号经过BISS0001后从而转化为数字信号输出，便于用单片机进处 理。虽然本系统以达到了使生活方便的目的，但是电路还是不够简单。因为当有多 个热释电红外传感器时，就需要相应的信号检测电路。改进之处在于用一个信号处 理电路同时控制多个传感器。还有一个不足之处在台灯开启时，产生的光强容易干 扰光敏电阻对环境光强的判别，引起误判，现在的处理方法是传感器部分与控制部 分单独分开放置。参考文献1 一科学启蒙，20072赵继文，传感器与应用电路设计，北京，北京科学出版社，2002.3, 63黄继昌，电子元器件应用手册，北京，北京

40、人民邮电出版社，2004年，54毕淑娥，电工与电子技术基础，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，2008.65金发庆，传感器技术与应用，北京：机械工业出版社，2004.8,281-2906王港元，电子技能基础，成都，成都科技大学出版社，19997热释电红外传感器，8光敏电阻，9夏路易，单片机在控制系统中的应用，北京，北京希望电子出版社，200610;,电子元器件应用，2010附 件源主程序：#include#include#include /数码管子程序sbit guangkong= P3A7; /光控 sbit hongwai= P3A2;热式红外sbit jidianqi= P2A0；/继电器s

41、bit FMQ=P1A0；/蜂鸣器sbit key=PWl；/按键 1bit flag=0;#define deng_liang jidianqi=0; 继电器亮#define deng_mie jidianqi=1;/郃电器灭unsigned char moden_c=0;/正常模式uchar baojing_flag=0;/报警标志void delay_ms(unsigned int num) 延时 1ms unsigned int a,b;for(a=0;anum;a+)for(b=0;b200;b+);void main()init();中断初始化FMQ=1;仙隼鸣器不响while(1

42、)Shumaguan_fen(minut,second); 舱示分 秒if(moden_c=0)/检测关有光的时候就不开启红外扫描否则开启红外扫描 if(guangkong=0)/有光的时候 delay_ms(5);if(guangkong=0) deng_mie;/施灭elseif(hongwai=0)/没有人 delay_ms(5); if(hongwai=0) Time_fLag1=1; 启动一分钟标志if(cmpt_flag_2=1) / 一分 钟到了 deng_mie;/施灭/有人/灯亮/清零标志temp_second1=0;/青零计时 秒分if(baojing_flag=1) Ti

43、me_fLag=1;if(cmpt_flag_1=1) FMQ=FMQ;temp_minut1=0； 报警标志开启启动计时标志/计时到了/蜂鸣器响声if(!key)计时模式键 while(!key);baojing_flag+;/力口 1if( baojing_flag=2)按键第二下baojing_flag=0;/解除报警标志FMQ=1;/蜂鸣器不响Time_fLag=0;/计时标志清零cmpt_flag_1=0;/清零计时时问秒temp_second=0;temp_minut=0；elsedelay_ms(5);if(hongwai=1)deng_liang;Time_fLag1=0;cm

44、pt_flag_2=0; 数码管程序:#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int/变量时分秒uchar count=0,second=0,minut=0,hour=12;uchar cmp_second=0,cmp_minut=0,cmp_hour=0;uchar temp_second=0,temp_minut=0,temp_hour=0; 30 分钟计时的时分秒变量 uchar cmp_second1=0,cmp_minut1=0,cmp_hour1=0; 份后计时的时分秒变量 uchar temp_secon

45、d1=0,temp_minut1=0,temp_hour1=0;sbit wei4=P2A7；/位4sbit wei3=P2A6;/位3sbit wei2=P2A5;/位2sbit wei1=P2A4；/位1sbit DP =P0A7;/微码管的点unsigned char Time_fLag=0; /启动 30 分钟标志unsigned char Time_fLag1=0; /启动 1 分钟标志bit cmpt_flag_1=0;/40分钟标志至U了标志位bit cmpt_flag_2=0;/1分钟标志到了标志位uchar code table18=段码0xc0,0xf9,0xa4,0xb0

46、,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e, 0x89, 0xc7 ； void Delay(uchar z)侬时 uchar a,b; for(a=z;a0;a-) for(b=200;b0;b-); void Shumaguan_fen(uint num,uint numl) /数码管显示 uchar g,s; uchar g1,s1; s=num/10;/冰模g=num%10;/冰余s1=num1/10;g1=num1%10;/显示百位P0= tables;wei1=0; wei2=1;wei3=1;wei4=

47、1;Delay(5);P0= tableg;DP=0;wei1=1; wei2=0;wei3=1;wei4=1;Delay(5);/显示个位P0= tables1;wei1=1; wei2=1;wei3=0;wei4=1;Delay(5);wei1=1; wei2=1;wei3=1;wei4=1;P0= tableg1;wei1=1; wei2=1;wei3=1;wei4=0;Delay(5);wei1=1; wei2=1;wei3=1;wei4=1;/显示时的十位/显示时的个位/显示秒是十位/显示秒是个位中断初始化 void init()TMOD=0x11;/定时器0和定时器1都是方式1,1

48、6位定时器ET0=1;/使能定时器0TR0=1；/定时器0开TH0=(65535-50000)/255;/定时器 1 高位装初值TL0=(65535-50000)%255;/定时器 1 高位装初值EA=1;/ 总中断void time0()interrupt 1定时器 0 服务TH0=(65535-50000)/255;/消零TL0=(65535-50000)%255;/消零count+;if(count=20)/ 定时 1scount=0;second+;if(Time_fLag=1)/启动计时标志temp_second+;/计时秒加加if(temp_second=60) 秒满 60temp

49、_second=0;归 0temp_minut+;分 自加1if(temp_minut=40 )计时40分钟到了cmpt_flag_1=1; /到时标志位elsecmpt_flag_1=0;/清楚标志if(temp_minut=60) / 计时分满60temp_minut=0; 计时分贵0temp_hour+;计时时if(temp_hour=12) / 满 12 小时temp_hour=0； /时归0if(Time_fLag1=1)/没有人后定时temp_second1+；破力口力口if(temp_second1=60) /秒满 60temp_second1=0;/归 0temp_minut1+;/分加加if(temp_minut1=1 ) /1 分钟cmpt_flag_2=1;/ 1 分钟到了 标志if(temp_minut1=60)分满60temp_minut1=0; /分归0temp_hour1+;/时加加if(temp_hour1=12) / 时满 12temp_hour1=0; /归0if(second=60)/数码管上的时间 秒满60second=0;/归 0minut+;/分加加if(minut=60)分满 60minut=0; 归 0hour+;时力口加if(hour=24) / 满 24 hour=0;/归 0