基于单片机的楼道照明自动控制系统设计.doc
- 文档编号:8856559
- 上传时间:2023-05-15
- 格式:DOC
- 页数:14
- 大小:695.64KB
基于单片机的楼道照明自动控制系统设计.doc
《基于单片机的楼道照明自动控制系统设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的楼道照明自动控制系统设计.doc(14页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
基于单片机的楼道照明自动控制系统设计
1.设计内容
本次设计的内容为楼道照明自动控制系统的设计。
它利用光敏电阻和热式电红外传感器,单片机等器件对楼道照明灯具进行自动控制。
使电灯白天不亮,夜间有人走动时自动点亮,人走后延时一段时间自动熄灭,从而达到节能的目的。
2.设计方案和主要元器件的选择
2.1设计方案
本次设计的三个要求:
第一电灯白天不亮,第二晚上有人走动时自动点亮,第三人走后延时一段时间自动熄灭。
针对,电灯白天不亮,我们采用光控,采用光敏电阻,利用它的导电特性予以解决;针对行人走动电灯自动点亮,我们采用热式电红外传感器,利用它将热转化为电压的特性予以解决;针对延时,我们采用单片机的延时程序予以解决。
2.2主要元器件的选择
(一)光敏电阻的结构和工作原理
1结构
光敏电阻的结构和电路图形符号如图1所示。
光敏电阻又称光导管,它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
如图2所示光敏电阻没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时即可加直流电压,也可加交流电压。
无光照时候,光敏电阻值(暗电阻)很大,电路中电流很小。
当光敏电阻收到一定波长范围的光照时,它的阻值(亮电阻)急剧减少,电路中电流迅速增大,一般希望暗电阻越大越好,亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。
实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级,亮电阻在几千欧以下。
2工作原理
用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物,硒化物等半导体。
通常采用涂敷,喷涂,烧结等方法在绝缘底上制作很薄的光敏电阻体及梳妆欧姆电极,然后接出引线,封存在具有透光镜的密封壳体内,以免受潮影响其灵敏度。
在黑暗环境里,它的电阻值很高。
当受到光照时,只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度,则阶带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带,并在阶带中产生一个带正电荷的空穴,这种有光照产生的电子--空穴对增加了半导体材料中载流子的数目,使其电阻率变小,从而造成光敏电阻值下降。
光照愈强,阻值愈低。
入射光消失后,由光子激发产生的电子--空穴对将逐渐复合,光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。
(二)热释电红外传感器
任何发热体都会产生红外线,辐射的红外线波长跟物体温度有关。
表面温度越高,辐射能量越强。
人体的正常体温为36~37.5℃,其辐射的最强的红外线的波长为9.67~9.64um,中心波长为9.65um。
故考虑采用热释电人体红外传感器(PIP)。
热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。
其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,其极化产生正、负电荷,随温度的变化而变化。
D端接电源正极,G端接电源负极,S端为信号输出。
由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式,该电阻阻抗高达104MΩ,故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换。
滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过,而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过,以免引起干扰。
传感器只对移动或运动的人体、体温近似人体的物体起作用。
(1)人体经过探头先后被A源或被B源感应,Sa
(2)人对着探头呈垂直状态运动,Sa=Sb不产生差值,双源很难产生信号输出。
径向移动反应最不敏感,而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。
目前国内市场上常见的热释电红外传感器有上海尼赛拉公司的SD02、PH5324和德国海曼LHi954、LHi958。
菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”,它就象人的眼镜一样,配用得当与否直接影响到使用的功效,配用不当产生误动作和漏动作,致使用户或者开发者对其失去信心。
配用得当充分发挥人体感应的作用,使其应用领域不断扩大。
菲涅尔透镜的作用有两个:
一是聚焦作用,即将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。
不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米,只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。
配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。
第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。
当人进入感应范围,人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的某个段的同心环上,同心环与红外线探头有一个适当的焦距,红外光正好被探头接收,探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。
整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。
(三)处理芯片
处理芯片采用STC89C52RC单片机。
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机。
ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器,可通过串口(RXD/P3.O,TXD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即一可完成一片。
而且具有看门狗功能。
因此采用STC89C52RC芯片。
(四)所应用元器件汇总
STC89C52RC、热释电红外传感器、TORCH_LDR光敏电阻、11.059MHz的晶振、30pF瓷片电容、1uF电解电容、5.1Ω电阻、300Ω电阻、820Ω电阻、510Ω电阻、G5C-14-DC5继电器、按钮开关、+5V电源、+10V电源、+6.5V电源
3.电路设计
楼道照明自动控制电路设计总电路图如下图3.它有4部分组成,复位电路,时钟电路,光敏电阻控制电路,热释电红外传感器控制电路做成。
①:
复位电路(采用按键电平复位)
按键电平复位原理:
将复位端通过按键与VCC相连。
当RST引脚上出现连续两个机器周期的高电平时,单片机就能完成一次复位。
②:
时钟电路
采用内部时钟方式。
MCS-51单片机片内有一个高增益反向放大器,用于构成振荡器,其输入端为芯片引脚XTAL1(19)脚,输出端为引脚XTAL2(18脚)。
只需在XTAL1和XTAL2两端跨接石英晶体和两个微调电容,就可以构成稳定的自激振荡器并产生震荡时钟脉冲,这种方式称为内部时钟方式。
振荡器的工作频率选择11.0592MHZ,微调电容取30pF。
该图为光敏电阻与单片机的连线图。
该图为热电式红外线传感器与单片机的连线。
因为proteus中无法仿真热电式红外线传感器故用滑动变阻器代替演示。
4.程序流程图
开始
任务调度机制
第0路亮度与人体检测
应亮?
亮灯
人走后十秒左右灭灯
N
Y
第1路亮度与人体检测
应亮?
亮灯
人走后十秒左右灭灯
N
Y
第2路亮度与人体检测
应亮?
亮灯
人走后十秒左右灭灯
N
Y
第3路亮度与人体检测
应亮?
亮灯
人走后十秒左右灭灯
N
Y
第4路亮度与人体检测
应亮?
亮灯
人走后十秒左右灭灯
N
Y
第5路亮度与人体检测
应亮?
亮灯
人走后十秒左右灭灯
N
Y
第6路亮度与人体检测
应亮?
亮灯
人走后十秒左右灭灯
N
Y
第7路亮度与人体检测
应亮?
亮灯
人走后十秒左右灭灯
N
Y
5.程序代码
程序如下:
#include
#include
sbitP0_0=P0^0;
sbitP0_1=P0^1;
sbitP0_2=P0^2;
sbitP0_3=P0^3;
sbitP0_4=P0^4;
sbitP0_5=P0^5;
sbitP0_6=P0^6;
sbitP0_7=P0^7;
sbitP1_0=P1^0;
sbitP1_1=P1^1;
sbitP1_2=P1^2;
sbitP1_3=P1^3;
sbitP1_4=P1^4;
sbitP1_5=P1^5;
sbitP1_6=P1^6;
sbitP1_7=P1^7;
sbitP3_0=P3^0;
sbitP3_1=P3^1;
sbitP3_2=P3^2;
sbitP3_3=P3^3;
sbitP3_4=P3^4;
sbitP3_5=P3^5;
sbitP3_6=P3^6;
sbitP3_7=P3^7;
job0()_task_0
{
unsignedlongi;
P3=0;
os_create_task
(1);
os_create_task
(2);
os_create_task(3);
os_create_task(4);
os_create_task(5);
os_create_task(6);
os_create_task(7);
while
(1)
{
if(P1_0==0)
{
P3_0=0;
}
if(P0_0==1)
{
P3_0=0;
}
if(P0_0==0)
{
if(P1_0==1)
{P3_0=1;
for(i=0;i<10000;i++);
}
}
}
}
job1()_task_1
{
unsignedlongi;
while
(1)
{
if(P1_1==0)
{
P3_1=0;
}
if(P0_1==1)
{
P3_1=0;
}
if(P0_1==0)
{
if(P1_1==1)
{P3_1=1;
for(i=0;i<10000;i++);
}
}
}
}
job2()_task_2
{
unsignedlongi;
while
(1)
{
if(P1_2==0)
{
P3_2=0;
}
if(P0_2==1)
{
P3_2=0;
}
if(P0_2==0)
{
if(P1_2==1)
{P3_2=1;
for(i=0;i<10000;i++);
}
}
}
}
job3()_task_3
{
unsignedlongi;
while
(1)
{
if(P1_3==0)
{
P3_3=0;
}
if(P0_3==1)
{
P3_3=0;
}
if(P0_3==0)
{
if(P1_3==1)
{P3_3=1;
for(i=0;i<10000;i++);
}
}
}
}
job4()_task_4
{
unsignedlongi;
while
(1)
{
if(P1_4==0)
{
P3_4=0;
}
if(P0_4==1)
{
P3_4=0;
}
if(P0_4==0)
{
if(P1_4==1)
{P3_4=1;
for(i=0;i<10000;i++);
}
}
}
}
job5()_task_5
{
unsignedlongi;
while
(1)
{
if(P1_5==0)
{
P3_5=0;
}
if(P0_5==1)
{
P3_5=0;
}
if(P0_5==0)
{
if(P1_5==1)
{P3_5=1;
for(i=0;i<10000;i++);
}
}
}
}
job6()_task_6
{
unsignedlongi;
while
(1)
{
if(P1_6==0)
{
P3_6=0;
}
if(P0_6==1)
{
P3_6=0;
}
if(P0_6==0)
{
if(P1_6==1)
{P3_6=1;
for(i=0;i<10000;i++);
}
}
}
}
job7()_task_7
{
unsignedlongi;
while
(1)
{
if(P1_7==0)
{
P3_7=0;
}
if(P0_7==1)
{
P3_7=0;
}
if(P0_7==0)
{
if(P1_7==1)
{P3_7=1;
for(i=0;i<10000;i++);
}
}
}
}
6.参考文献
[1]童诗白,华成英.数字电子技术基础(第四版)高等教育出版社2006.1
[2]张道德.单片机接口技术(C51版)中国水利水电出版社2007.1
[3]张岩、胡秀芳、张济国.传感器应用技术[M]福建科学技术出版社2006.1
[4]陈有卿.使用灯光控制电路[M]中国电力出版社2005.2
7.设计心得与小结
通过这次对楼道照明自动控制电路的设计,我加深了对数字电路和模拟电路的了解,同时对自动控制电路及所用元器件的选择和参数有进一步的认识,又增强了对电路分析及解决问题的能力,为以后的工作时间积累了许多经验。
对于这次课程设计,一开始我不知所措,无从下手,一片茫然,但是经过和同学一次次的帮助和讨论,我的思路开始清晰了,有头绪了。
为了把课程设计做的好,我大量收集资料,与小组同学讨论。
另外,在这次课程设计中用的知识非常的广泛,这对我们三年所学的知识进行很好的回顾,全面概括专业知识,尤其是在传感器及应用技术和数字电子技术方面。
在设计过程中对知识有了更进一步的学习,锻炼了自己如何去思考问题,发现问题,解决问题,对以前有的知识有了进一步的了解,对没有见过的知识也有了认识,使自己不断吸收新的知识,把理论运用到时间中去。
也使我懂得,做事情要认真、有耐心去对待,为自己即将踏上社会做好准备,迎接新的挑战!
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 楼道 照明 自动控制系统 设计
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)