熱釋電人體感應(yīng)調(diào)光燈畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　J I A N G S U U N I V E R S I TY</p><p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p><b>　　智能感應(yīng)調(diào)光燈設(shè)計(jì)</b></p><p>　　Smart induction dimming lights</p><p>　　專

2、 業(yè)： </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師職稱：

3、 </p><p>　　2013年 5 月 3 日</p><p><b>　　智能感應(yīng)調(diào)光燈</b></p><p>　　專業(yè)班級：電子信息工程(2)班 學(xué)生姓名：林思宇</p><p>　　指導(dǎo)老師：王振宇 職稱：副教授</p><p>

4、　　摘要 進(jìn)入21世紀(jì)，人們的生活水平逐漸提高，伴隨著環(huán)保事業(yè)的興起，人們的環(huán)保意識也在逐漸的提高。節(jié)能減排成為了我們生產(chǎn)生活中必須要注意和重視的一個問題。對待燈具也是一樣，燈具在現(xiàn)代已經(jīng)不僅僅是室內(nèi)基本照明的工具，已經(jīng)是室內(nèi)裝潢建筑藝術(shù)的體現(xiàn)，各種景觀型、功能型燈具層出不窮，如何在不影響燈具原本設(shè)計(jì)功能的同時達(dá)到節(jié)能減排的效果是現(xiàn)在很多廠家關(guān)注的重點(diǎn)。本課題智能感應(yīng)調(diào)光燈通過對人體散發(fā)微量紅外線的監(jiān)控可以達(dá)到人至燈亮、人走燈滅的效果，

5、避免燈具長時間工作隊(duì)能源的浪費(fèi)，還能有效延長燈具的使用壽命。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)方法主要是利用紅外處理芯片BISS0001對紅外信號進(jìn)行處理，采用STC系列單片機(jī)STC12C5A60S2，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際光線條件通過STC芯片的P2.0口控制繼電器的開關(guān)來控制開關(guān)燈的功能。</p><p>　　本電路主要利用單片機(jī)及少數(shù)外圍元件組成光控人體感應(yīng)節(jié)能燈，白天，由于光線照射，該燈始終處于

6、關(guān)閉狀態(tài)，一到晚上，在黑暗中，該燈只要收到一個人體紅外信號，燈就自動點(diǎn)亮，而后人離開時，自動熄滅，可以達(dá)到節(jié)電的目的，其裝置省去了能耗大、笨重、極易產(chǎn)生熱量的電源變壓器，具有結(jié)構(gòu)簡單、自耗電輕微、性能穩(wěn)定、靈敏度高、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵字 人體感應(yīng)模塊 STC單片機(jī) 光敏電阻 信號處理 </p><p>　　Smart induction dimming lig

7、hts</p><p>　　Abstract The 21st century, the people's living standards gradually improved, along with the rise of environmental protection awareness of the environment is gradually improving. Emission red

8、uction has become our production and life must pay attention to an important issue. Treat lighting as well, has not only lighting in the modern indoor lighting tools, is a manifestation of the interior architectural art,

9、 variety of landscapes, endless stream of functional lighting, how without affecting the o</p><p>　　Implementation mainly using the the infrared processing chip BISS0001 infrared signal processing, the use o

10、f STC Series MCU STC12C5A60S2, accordance with available light through the STC chip the P2.0 port control relay switch control switch lights.</p><p>　　The circuit is mainly the use of single-chip and a small

11、 number of external components light control body induction energy-saving lamps, daytime, due to the light, the light is always turned off, one night, in the dark, the lights just received a human body infrared signal li

12、ght automatic lights, then left, automatically turns off, you can achieve the purpose of saving, the device eliminates the need for energy consumption, heavy, easy to produce heat power transformer, has a simple structur

13、e, c</p><p>　　Key words Human body sensing module STC SCM Photoresistor Signal Processing</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p&g

14、t;　　1.1本課題的研究意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展水平及趨勢1</p><p>　　1.3課題的研究內(nèi)容及方法2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)框架3</p><p>　　第三章 總體原理圖及主要元件介紹4</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)總體電路圖4</p>

15、<p>　　3.2 被動式熱釋電紅外探頭4</p><p>　　3.2.1熱釋電效應(yīng)5</p><p>　　3.2.2被動式熱釋電紅外傳感器的工作原理與特性6</p><p>　　3.2.3被動式熱釋電紅外傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)6</p><p>　　3.2.4熱釋電紅外探頭處理芯片原理及應(yīng)用7</p><p&

16、gt;　　3.3 光敏電阻8</p><p>　　3.3.1 光敏電阻原理8</p><p>　　3.3.2 光敏電阻材料9</p><p>　　3.3.3 光敏電阻分類9</p><p>　　3.3.4 光敏電阻主要參數(shù)9</p><p>　　3.4 STC12C5A60S2 單片機(jī)10</p>

17、;<p>　　3.4.1 單片機(jī)的功能10</p><p>　　3.4.2 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用10</p><p>　　3.4.3 單片機(jī)的發(fā)展趨勢11</p><p>　　3.4.4 STC12C5A60S2 單片機(jī)簡介11</p><p>　　3.4.5 STC12C5A60S單片機(jī)基本組成、特點(diǎn)及主要性能12&l

18、t;/p><p>　　3.5紅外熱釋電處理芯片BISS000113</p><p>　　3.5.1 BISS0001處理芯片的特點(diǎn)13</p><p>　　3.5.2 BISS0001芯片參數(shù)13</p><p>　　3.5.3 BISS0001芯片結(jié)構(gòu)及工作方式15</p><p>　　3.6菲涅爾透鏡17&l

19、t;/p><p>　　第四章 模塊說明19</p><p>　　4.1光控模塊的設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.2控制模塊的設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.3 人體檢測模塊20</p><p>　　第五章 程序框圖及原理說明24</p><p><b>　　第六章 總結(jié)2

20、8</b></p><p><b>　　致謝29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　附錄31</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p&

21、gt;　　1.1本課題的研究意義</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)，人們的生活水平逐漸提高，伴隨著環(huán)保事業(yè)的興起，人們的環(huán)保意識也在逐漸的提高。節(jié)能減排成為了我們生產(chǎn)生活中必須要注意和重視的一個問題。</p><p>　　對待燈具也是一樣，燈具在現(xiàn)代已經(jīng)不僅僅是室內(nèi)基本照明的工具，已經(jīng)是室內(nèi)裝潢建筑藝術(shù)的體現(xiàn)，各種景觀型、功能型燈具層出不窮，如何在不影響燈具原本設(shè)計(jì)功能的同時達(dá)到節(jié)能減排的

22、效果是現(xiàn)在很多廠家關(guān)注的重點(diǎn)。本課題智能感應(yīng)調(diào)光燈通過對人體散發(fā)微量紅外線的監(jiān)控可以達(dá)到人至燈亮、人走燈滅的效果，避免燈具長時間工作隊(duì)能源的浪費(fèi)，還能有效延長燈具的使用壽命。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展水平及趨勢</p><p>　　在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)全球化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的形式下，隨著信息行業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展、人們物質(zhì)與精神生活水平的迅速提高，人們對工作和生活環(huán)境

23、的靈活性、高效性和舒適性要求越來越高，傳統(tǒng)的工作、居住環(huán)境受到了強(qiáng)有力地挑戰(zhàn)，智能建筑，智能小區(qū)，智能家居等應(yīng)運(yùn)而生，樓宇自動化(BA)、通信自動化(CA)、辦公自動化(OA)、家庭自動化(HA)等各種自動化系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，人們對照明的要求也越來越高，傳統(tǒng)的照明技術(shù)受到了時代的強(qiáng)烈沖擊，現(xiàn)代照明技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，“智能照明”技術(shù)隨之出現(xiàn)，并迅速地向前發(fā)展。</p><p>　　熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動

24、物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。早在1938年，有人提出過利用熱釋電效應(yīng)探測紅外輻射，但并未受到重視，直到六十年代，隨著激光、紅外技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和新型材料的迅速發(fā)展，生產(chǎn)成本不斷下降，才又推動了對熱釋電效應(yīng)的研究和對熱釋電晶體的應(yīng)用。近年來，伴隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以及對該傳感器的特性的深入研究，相關(guān)的專用集成電路處理技術(shù)也迅速增長。熱釋電晶體已廣泛用于紅外光譜儀、紅外遙感以及熱輻射探測器，它可以作為紅外激光的一種較理想的探

25、測器。除了在我們熟知的樓道自動開關(guān)、防盜報警上得到應(yīng)用外，在更多的領(lǐng)域應(yīng)用前景看好。比如：在房間無人時會自動停機(jī)的空調(diào)機(jī)；電視機(jī)能判斷無人觀看或觀眾已經(jīng)睡覺后自動關(guān)機(jī)的機(jī)構(gòu)；開啟監(jiān)視器或自動門鈴上的應(yīng)用；結(jié)合攝影機(jī)或數(shù)碼照相機(jī)自動記錄動物或人的活動等等。設(shè)計(jì)人員完全可以結(jié)合其它電路，充分發(fā)揮自己的思維，開發(fā)出更加優(yōu)秀的新產(chǎn)品或自動化控制裝置。</p><p>　　在很多場合都應(yīng)用了不同的依靠熱釋電效應(yīng)而設(shè)計(jì)的節(jié)能

26、產(chǎn)品。</p><p>　　1.3課題的研究內(nèi)容及方法</p><p>　　本課題智能感應(yīng)調(diào)光燈就是這樣一款基于熱釋電效應(yīng)的節(jié)能能化的節(jié)能燈產(chǎn)品。設(shè)計(jì)的目標(biāo)功能是當(dāng)有人進(jìn)入開關(guān)感應(yīng)范圍時，紅外傳感器探測到人體紅外光譜的變化，節(jié)能燈自動點(diǎn)亮。人不離開且在活動，燈保持點(diǎn)亮狀態(tài)；人離開后，燈在延時一定時間后自動熄滅；當(dāng)又有人經(jīng)過時，燈又可點(diǎn)亮。即擁有人到燈亮，人離燈熄的功能，安全節(jié)能。</

27、p><p>　　為此，工作的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個能利用人體紅外信號控制節(jié)能燈的發(fā)光狀態(tài)的系統(tǒng)。</p><p>　　主要的實(shí)現(xiàn)方式是利用單片機(jī)內(nèi)置的比較器比較光敏電阻的與滑動變阻器的上的分壓來區(qū)分白天與夜晚，從而實(shí)現(xiàn)白天及夜晚兩種工作狀態(tài)的想法，另外通過對人體感應(yīng)模塊輸出的高電平監(jiān)控來判斷感應(yīng)區(qū)域內(nèi)是否有人體活動，從而實(shí)現(xiàn)所提出的人至燈亮，人離燈滅的功能。</p><p>

28、;<b>　　第二章 系統(tǒng)框架</b></p><p>　　本電路主要利用單片機(jī)及少數(shù)外圍元件組成光控人體感應(yīng)節(jié)能燈。擁有兩種工作狀態(tài)：白天，由于光線照射，該燈始終處于關(guān)閉狀態(tài)；一到晚上，在黑暗中，該燈只要收到一個人體紅外信號，燈就自動點(diǎn)亮，而后人離開時，自動熄滅，可以達(dá)到節(jié)電的目的，利用5v電壓供電（未提供電源遂暫使用USB連接線為設(shè)計(jì)供電），其裝置省去了能耗大、笨重、極易產(chǎn)生熱量的電源變

29、壓器，具有結(jié)構(gòu)簡單、自耗電輕微、性能穩(wěn)定、靈敏度高、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，提出總體方案并畫出總體流程圖如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)總體流程圖</p><p>　　結(jié)合上面的框圖，提出一下基本設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)一個光控電路，主要用于檢測外界光照信號；設(shè)計(jì)一個人體感應(yīng)電路，主要用與檢測人體紅外信號；另外設(shè)計(jì)一個主控電路，用

30、于接受各模塊檢測的光信號、人體紅外信號、并對兩者進(jìn)行處理；最后設(shè)計(jì)燈電路，用于照明。</p><p>　　另外的思路是利用紅外處理芯片BISS0001對紅外信號進(jìn)行處理，并根據(jù)節(jié)能燈內(nèi)部電子鎮(zhèn)流器工作原理，應(yīng)用此紅外信號實(shí)現(xiàn)對燈的工作狀態(tài)的控制。工作內(nèi)容主要包括對紅外信號接收和處理系統(tǒng)，低壓供電和轉(zhuǎn)化控制系統(tǒng)，電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及構(gòu)建。但是由于從未接觸過電子鎮(zhèn)流器，對其原理以及電路設(shè)計(jì)知之甚少，故放棄。<

31、/p><p>　　第三章 總體原理圖及主要元件介紹</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)總體電路圖</p><p>　　設(shè)計(jì)的總體電路圖如圖3-1</p><p>　　圖3-1 設(shè)計(jì)總體電路圖</p><p>　　該設(shè)計(jì)的原理基本思想：在黑天由于光照強(qiáng)度較弱光敏電阻阻值較大，在與電阻串聯(lián)的支路上分的電壓較大且該支路接在比較器的負(fù)

32、端；與另一端串有滑動變阻器分得的電壓相比較大；經(jīng)過單片機(jī)采樣進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，來判斷繼電器的通與斷；當(dāng)有人體信號時，紅外人體感應(yīng)集成塊輸出高電平；兩端信號同時送到單片機(jī)的P2.4口和P1.0，通過程序，當(dāng)兩端口檢測到的信號同時滿足所設(shè)條件時；單片機(jī)的P2.0端口輸出低電平，從而控制繼電器的通斷來到達(dá)設(shè)計(jì)所要求的效果。</p><p>　　3.2 被動式熱釋電紅外探頭</p><p>　　熱釋電

33、紅外傳感器是一種非常有應(yīng)用潛力的傳感器。它能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。早在1938年，有人就提出利用熱釋電效應(yīng)探測紅外輻射，但并未受到重視。直到六十年代，隨著激光、紅外技術(shù)的迅速發(fā)展，才又推動了對熱釋電效應(yīng)的研究和對熱釋電晶體的應(yīng)用開發(fā)。近年來，伴隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以及對該傳感器的特性的深入研究，相關(guān)的專用集成電路處理技術(shù)也迅速增長。[4]</p><p>　　3.2.1熱釋電效應(yīng)

34、</p><p>　　當(dāng)一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象，被稱為熱釋電效應(yīng)。通常，晶體自發(fā)極化所產(chǎn)生的束縛電荷被來自空氣中附著在晶體表面的自由電子所中和，其自發(fā)極化電矩不能表現(xiàn)出來。當(dāng)溫度變化時，晶體結(jié)構(gòu)中的正負(fù)電荷重心相對移位，自發(fā)極化發(fā)生變化，晶體表面就會產(chǎn)生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比于極化程度，圖3-2表示了熱釋電效應(yīng)形成的原理。</p>

35、;<p>　　圖3-2 熱釋電效應(yīng)原理</p><p>　　能產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件，其常用的材料有單晶(LiTaO3 等)、壓電陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）。</p><p>　　熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)溫度有ΔT的變化時，熱釋電效

36、應(yīng)會在兩個電極上會產(chǎn)生電荷ΔQ，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓ΔV。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個場效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷ΔQ會跟空氣中的離子所結(jié)合而消失，當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時，ΔT=0，傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)時，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生ΔT，則有信號輸出；若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測人體或者動物的活動。熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路見圖3-

37、3所示。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場效應(yīng)管FET等組成。其中，濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線通過的窗口。濾光片為6mm多層膜干涉濾光片，對太陽光和熒光燈光的短波長（約5mm以下）可很好濾除。熱釋電元件PZT將波長在8mm~12mm之間的紅外信號的微弱變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，為了只對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。</p><p>　　圖3

38、-3 熱釋電傳感器的內(nèi)部電路及結(jié)構(gòu)</p><p>　　如果我們在熱電元件接上適當(dāng)?shù)碾娮瑁?dāng)元件受熱時，電阻上就有電流流過，就可以在兩端得到電壓信號。 </p><p>　　3.2.2被動式熱釋電紅外傳感器的工作原理與特性</p><p>　　在自然界，任何高于絕對溫度（-273K）的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與

39、溫度的高低是相關(guān)的，而且輻射能量的大小與物體表面溫度有關(guān)。</p><p>　　人體都有恒定的體溫，一般在37°C左右，會發(fā)出10mm左右特定波長的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的紅外線而進(jìn)行工作的。紅外線通過菲涅耳濾光片增強(qiáng)后聚集到熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電

40、元件，而且制成的兩個電極化方向正好相反（如圖2-2側(cè)視圖C），環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。</p><p>　　3.2.3 被動式熱釋電紅外傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　被動紅外傳感器本身不發(fā)任何類型的輻射，隱蔽性好，器件功耗很小，價格低廉。 但是，被動式熱釋電傳感器也有缺點(diǎn)，如： </p><p&

41、gt;　　信號幅度小，容易受各種熱源、光源干擾； </p><p>　　②被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；</p><p>　　③易受射頻輻射的干擾；</p><p>　?、墉h(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈；</p><p>　?、荼粍蛹t外探測器的主要檢測的運(yùn)動方向?yàn)闄M向運(yùn)動

42、方向，對徑向方向運(yùn)動的物體檢測能力比較差。 </p><p>　　3.2.4熱釋電紅外探頭處理芯片原理及應(yīng)用</p><p>　　雖然被動式熱釋電紅外探頭有些缺點(diǎn)，但是利用特殊信號處理方法后，仍然使它在某些領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，有很多生產(chǎn)商根據(jù)PIR傳感器的特性設(shè)計(jì)了專用的信號處理器，比如PTI PT8A26XXP、WELTREND WT8072,BISS0001。</p&g

43、t;<p>　　由于PIR 信號變化緩慢、幅值小，針對該特點(diǎn)，專用信號處理器一般分為三步處理，如圖3-4，具體處理步驟如下：</p><p><b>　　①濾波放大 </b></p><p>　　普通PIR傳感器輸出信號幅值一般都很小，大約幾百微伏到幾毫伏，為了后續(xù)電路能作有效的處理，考慮到傳感器的信噪比，通常取增益72.5dB，通帶0.3Hz~7Hz。

44、同時，由于是處理模擬小信號，所以為了保證放大器的工作穩(wěn)定可靠，電路中需要一個穩(wěn)壓器用于給傳感器、放大器和比較器供電。</p><p><b>　?、诖翱诒容^器 </b></p><p>　　經(jīng)過放大后的信號通過窗口比較器后檢出滿足幅值要求的信號后，再轉(zhuǎn)換成一系列數(shù)字脈沖信號。</p><p>　?、墼肼曇种茢?shù)字信號處理 </p>

45、<p>　　根據(jù)對人體運(yùn)動特點(diǎn)以及傳感器的特性的長期研究，用固定時間內(nèi)計(jì)脈沖個數(shù)和測脈沖寬度的方法來甄別有效的人體信號，這里由系統(tǒng)振蕩器提供時鐘源（16kHz）。具體判別方法如下： </p><p>　　判別操作限制在2s內(nèi)； 脈沖寬度低于24ms的都算作噪聲，不予處理；單個有效脈沖：寬度必須大于340 ms；雙脈沖，其中寬的必須大于160ms ，窄的大于 24ms ；三個脈沖有效，每個都必須大于 24

46、ms 。 </p><p>　　圖3-4 熱釋電信號處理過程</p><p>　　經(jīng)過上述三步處理后就能準(zhǔn)確、可靠地判斷人體信號。根據(jù)具體應(yīng)用場合實(shí)現(xiàn)既定控制，例如報警器自動報警，自動開啟某個設(shè)備。 </p><p><b>　　3.3 光敏電阻</b></p><p>　　光敏電阻器（photovaristor）又叫

47、光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。</p><p>　　通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對，參與導(dǎo)電，使電</p><p>　　圖3-5 光敏電阻結(jié)構(gòu)及外

48、觀</p><p>　　3.3.1 光敏電阻原理</p><p>　　光敏電阻是一種特殊的電阻，其阻值隨著光線強(qiáng)度的變化而變化。其工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻如圖所示。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。 </p><p>　　半導(dǎo)體的導(dǎo)

49、電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時產(chǎn)生空穴，電子—空穴對的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子—空穴對就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。</p><p>　　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

50、，受到適當(dāng)波長的光線照射時，電流就會隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也可以加交流電壓。</p><p>　　3.3.2 光敏電阻材料</p><p>　　光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。它在光線的作用下其阻值往往變小，這種現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)，因此，光敏電阻又稱光導(dǎo)管。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬

51、的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率

52、變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。</p><p>　　3.3.3 光敏電阻分類</p><p>　　根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：</p><p>　　紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。</p&

53、gt;<p>　　紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。</p><p>　　可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置

54、，機(jī)械上的自動保護(hù)裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機(jī)自動曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。</p><p>　　3.3.4 光敏電阻主要參數(shù)</p><p>　　光敏電阻的主要參數(shù)有亮電阻，暗電阻，光電特性 光譜特性，頻率特性，溫度特性。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，受到適當(dāng)波長的光線照射時，電流就會隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)

55、光電轉(zhuǎn)換。沒有極性，純粹是個電阻期間，使用時可加直流也可以加交流。</p><p>　　3.4 STC12C5A60S2 單片機(jī)</p><p>　　現(xiàn)在的單片機(jī)功能越來越強(qiáng)大，集成度越來越高，有很多曾經(jīng)的外圍器件都已經(jīng)在內(nèi)部集成。</p><p>　　3.4.1 單片機(jī)的功能</p><p>　　單片機(jī)的功能很多：比較器；模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

56、PWM；多種多樣的接口；LCD驅(qū)動；存儲器等等。同時它也是計(jì)算機(jī)—單片微型計(jì)算機(jī)。部分單片機(jī)的計(jì)算能力已經(jīng)比早期PC的CPU強(qiáng)大，速度也越來越快。甚至也有類似雙核CPU的設(shè)計(jì)出現(xiàn)。因?yàn)槟軌蜻\(yùn)行程序，所以可以做很多的事情。幾乎您上網(wǎng)用的計(jì)算機(jī)能做的事情，它都同樣能做。只是能力沒那么強(qiáng)大。比如：可以讀寫硬盤、可以接受按鍵輸入、可以顯示輸出、可以驅(qū)動打印、您甚至可以給它接個鼠標(biāo)。當(dāng)然這可能涉及一些接口的問題，但是CPU也不是直接做這些事情的。

57、</p><p>　　它的輸入輸出，如前面所說，也是多種多樣的?？梢允悄M量，也可以是數(shù)字量，標(biāo)準(zhǔn)的USB接口也已經(jīng)集成在了單片機(jī)內(nèi)部。</p><p>　　3.4.2 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)的體積小、價格低、可靠性高、適用面寬、有著其本身的指令系統(tǒng)等諸多優(yōu)勢，在各行各業(yè)都得到廣泛應(yīng)用。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域可歸納為幾個方面：</p>

58、<p>　?。?）智能化家用電器：各種家用電器普遍采用單片機(jī)智能化控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子線路控制，升級換代，提高檔次。如洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、錄像機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種視聽設(shè)備等。</p><p>　?。?）辦公自動化設(shè)備：現(xiàn)代辦公室使用的大量通信和辦公設(shè)備多數(shù)嵌入了單片機(jī)。如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、繪圖機(jī)、考勤機(jī)、電話以及通用計(jì)算機(jī)中的鍵盤譯碼、磁盤驅(qū)動等。</p><p

59、>　?。?）商業(yè)營銷設(shè)備：在商業(yè)營銷系統(tǒng)中已廣泛使用的電子秤、收款機(jī)、條形碼閱讀器、IC卡刷卡機(jī)、出租車計(jì)價器以及倉儲安全監(jiān)測系統(tǒng)、商場保安系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保險系統(tǒng)等都采用了單片機(jī)控制。</p><p>　?。?）工業(yè)自動化控制：工業(yè)自動化控制是最早采用單片機(jī)控制的領(lǐng)域之一。如各種測控系統(tǒng)、過程控制、機(jī)電一體化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各種工業(yè)領(lǐng)域都要用到單片機(jī)控制。</p>&

60、lt;p>　?。?）智能化儀表：采用單片機(jī)的智能化儀表大大提升了儀表的檔次，強(qiáng)化了功能。如數(shù)據(jù)處理和存儲、故障診斷、聯(lián)網(wǎng)集控等。</p><p>　　（6）智能化通信產(chǎn)品：最突出的是手機(jī)，當(dāng)然手機(jī)內(nèi)的芯片屬專用型單片機(jī)。</p><p>　　（7）汽車電子產(chǎn)品：現(xiàn)代汽車的集中顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)測控制系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運(yùn)行監(jiān)視器（黑匣子）等都離不開單片機(jī)。</p>

61、<p>　　（8）航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域：單片機(jī)的應(yīng)用更是不言而喻。</p><p>　　3.4.3 單片機(jī)的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著微電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，目前各個公司研制出了能夠適用于各種領(lǐng)域的單片機(jī)。高性能單片機(jī)芯片市場也異?；钴S，采用新技術(shù)，使單片機(jī)的種類、性能不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大[4]。單片機(jī)的改進(jìn)和發(fā)展歸納起來有以下幾個

62、方面：</p><p>　?。?）CPU的改進(jìn)：現(xiàn)在CPU開始采用雙CPU結(jié)構(gòu)，提高了芯片的處理能力。</p><p>　?。?）存儲器的發(fā)展：增大了片內(nèi)存儲器容量；片內(nèi)采用EEPROM和Flash可在線編程，讀/寫更方便；采用了編程加密技術(shù)。</p><p>　?。?）內(nèi)部資源增多：片內(nèi)資源越豐富，產(chǎn)品的體積就越小，可靠性就越高。</p><p

63、>　?。?）I/O接口形式增多，性能提高。</p><p>　?。?）引腳的多功能化：單片機(jī)現(xiàn)在普遍采用管腳復(fù)用的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　?。?）低電壓和低功耗：單片機(jī)制造時普遍采用CMOS工藝。</p><p>　　3.4.4 STC12C5A60S2 單片機(jī)簡介</p><p>　　STC12C5A60S2 單片機(jī)是以51內(nèi)核

64、為主的系列單片機(jī)，STC單片機(jī)是宏晶生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期的單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8—12倍，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電咱。4路PWM8路高速10位A、D轉(zhuǎn)換，針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。STC12C5A60S2 單片機(jī)引腳如圖2-6：</p><p>　　圖3-6 STC12C5A60S2 單片機(jī)引腳圖</p><p

65、>　　3.4.5 STC12C5A60S單片機(jī)基本組成、特點(diǎn)及主要性能</p><p>　　高速：1個時鐘/ 機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051 內(nèi)核，速度比普通8051 快8～12 倍</p><p>　　寬電壓：5.5～3.8V，2.4～3.8V</p><p>　　低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式，掉電模式（可由外部中斷喚醒）</p><p>　　工作

66、頻率：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051：0～420MHz--- 實(shí)際可到48MHz，相當(dāng)于8051： 0～576MHz</p><p>　　時鐘：外部晶體或內(nèi)部RC 振蕩器可選，在ISP 下載編程用戶程序時設(shè)置</p><p>　　16K 字節(jié)片內(nèi)Flash 程序存儲器，擦寫次數(shù)10 萬次以上</p><p>　　512 字節(jié)片內(nèi)RAM 數(shù)據(jù)存儲器</p&g

67、t;<p>　　芯片內(nèi)EEPROM 功能</p><p>　　ISP / IAP，在系統(tǒng)可編程/ 在應(yīng)用可編程,無需編程器/ 仿真器</p><p>　　10 位ADC，8 通道, STC12C5A60S2 系列為8 位ADC。4 路PWM 還可當(dāng)4 路D/A 使用</p><p>　　2 個硬件16 位定時器，兼容普通8051 的定時器。4 路PCA

68、 還可再實(shí)現(xiàn)4 個定時器</p><p>　　硬件看門狗（WDT）</p><p>　　高速SPI 通信端口</p><p>　　全雙工異步串行口(UART),兼容普通8051 的串口</p><p>　　先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通8051指令集</p><p>　　4 組8 個8 位通用工作寄存器（共32 個通用寄存

69、器）</p><p>　　有硬件乘法/ 除法指令</p><p>　　通用I/O 口（27/23/15 個），復(fù)位后為： 準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口）</p><p>　　可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉，推挽/ 強(qiáng)上拉，僅為輸入/ 高阻，開漏每個I/O 口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA，但整個芯片最大不得超過55mA。</p>&

70、lt;p>　　3.5紅外熱釋電處理芯片BISS0001</p><p>　　BISS0001是一款高性能的傳感信號處理集成電路。靜態(tài)電流極小，配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構(gòu)成被動式的熱釋電紅外傳感器，就能用于本系統(tǒng)中。</p><p>　　3.5.1 BISS0001處理芯片的特點(diǎn)</p><p><b>　　CMOS工藝</b&g

71、t;</p><p><b>　　數(shù)?；旌?lt;/b></p><p>　　具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器</p><p>　　內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾</p><p>　　內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器</p><p>　　采用16腳DIP封裝</p><p>　　

72、3.5.2 BISS0001芯片參數(shù)</p><p>　　BISS0001芯片的管腳如圖3-7所示</p><p>　　圖3-7 BISS0001芯片管腳圖</p><p>　　管腳說明如表格3-1</p><p>　　表格3-1 BISS0001芯片管腳說明</p><p>　　直流特性參數(shù)如表格3-2中表格所示&l

73、t;/p><p>　　表格3-2 BISS0001芯片直流特性參數(shù)</p><p>　　3.5.3 BISS0001芯片結(jié)構(gòu)及工作方式</p><p>　　BISS0001芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-8所示</p><p>　　圖3-8 BISS0001芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如圖3-8所示，BISS0001是由運(yùn)算

74、放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。它擁有兩種工作方式：</p><p>　　圖3-9不可重復(fù)觸發(fā)工作方式波形圖</p><p>　　以圖3-9不可重復(fù)觸發(fā)工作方式波形圖，來說明其工作過程。</p><p>　　首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號預(yù)處理電路，將信號放大。然后耦合給運(yùn)算放大器O

75、P2，再進(jìn)行第二級放大，同時將直流電位抬高為VM(≈0.5VDD)后，將輸出信號V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，當(dāng)VDD=5V時，可有效抑制±1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3是一個條件比較器。當(dāng)輸入電壓VcVR時，COP3輸出為高電平，進(jìn)入延時周期。 當(dāng)A端接“0”電平時，在Tx時間內(nèi)任何V2的變化都被忽略，直至Tx時間結(jié)束

76、，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng)Tx時間結(jié)束時，Vo下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進(jìn)入封鎖周期Ti。在Ti時間內(nèi)，任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。</p><p>　　圖3-10可重復(fù)觸發(fā)工作方式波形圖</p><p>　　以圖3-10可重復(fù)觸發(fā)工作方式波形圖，來說明其工作過程。</p><p>　

77、　可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=“1”、A=“1”時，Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。在Tx時間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個Tx周期；若Vs保持為“1”狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若Vs保持為“0”狀態(tài)，則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復(fù)為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時間Ti時間內(nèi)，任何Vs的變化都不能觸

78、發(fā)Vo為有效狀態(tài)。</p><p><b>　　3.6菲涅爾透鏡</b></p><p>　　菲涅爾透鏡 (Fresnel lens) 多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，也有玻璃制作的，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是利用光的干涉及擾射和根據(jù)相對靈敏度和接收角度要求來設(shè)計(jì)的，透鏡的要求很高，一片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須是表面光潔，紋理清晰，其厚度隨用途

79、而變，多在1mm左右，特性為面積較大，厚度薄及偵測距離遠(yuǎn)。</p><p>　　菲涅爾透鏡的在很多時候相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多。多用于對精度要求不是很高的場合，如幻燈機(jī)、薄膜放大鏡、紅外探測器等。</p><p>　　菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測

80、區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號。</p><p>　　圖2-11 菲涅爾透鏡</p><p>　　菲涅爾透鏡,簡單的說就是在透鏡的一側(cè)有等距的齒紋.通過這些齒紋,可以達(dá)到對指定光譜范圍的光帶通(反射或者折射)的作用.傳統(tǒng)的打磨光學(xué)器材的帶通光學(xué)濾鏡造價昂貴。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。典型的例子就是PIR（被動紅外線探測器）。PIR廣泛的用在警報器上。如果

81、你拿一個看看，你會發(fā)現(xiàn)在每個PIR上都有個塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡。小帽子的內(nèi)部都刻上了齒紋。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右（人體紅外線輻射的峰值）。成本相當(dāng)?shù)牡汀?</p><p>　　菲涅耳透鏡可以把透過窄帶干涉濾光鏡的光聚焦在硅光電二級探測器的光敏面上，菲涅爾透鏡由有機(jī)玻璃制成,不能用任何有機(jī)溶液(如酒精等)擦拭，除塵時可先用蒸餾水或普通凈水沖洗,再用脫脂棉擦拭。</p&

82、gt;<p><b>　　第四章 模塊說明</b></p><p>　　4.1光控模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　本模塊設(shè)計(jì)主要采用關(guān)敏電阻串聯(lián)一個滑動變阻器進(jìn)行分壓。</p><p>　　圖4-1光控模塊電路圖</p><p>　　如圖4-1，該模塊的基本原理：白天，光照較強(qiáng)；光敏電阻阻值較小與電阻比較

83、分壓較小，單片機(jī)P1.0口電壓采樣。通過單片機(jī)內(nèi)部自帶的AD轉(zhuǎn)換功能，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，比較每次采樣的數(shù)值不同來判斷燈的開與關(guān)。</p><p>　　4.2控制模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　該模塊主要使用單片機(jī)輸出信號控制；其電路圖如圖4-2所示</p><p>　　圖4-2控制模塊電路圖</p><p>　　如圖4-2，該模塊的工作原理：當(dāng)同

84、時滿足有人體紅外信號與滿足光信號時，即單片機(jī)的P2.4口檢測到低電平，同時P1.0口采樣得到的數(shù)值同時滿足通過程序是單片的另一端口P2.0輸出低電平作為驅(qū)動，控制繼電器的通斷來控制燈的開關(guān)。當(dāng)紅外人體檢測模塊、光控模塊同時滿足所設(shè)置條件時繼電器工作控制外圍燈亮，之后如不滿足聲光條件，繼電器斷開，燈不亮。如滿足繼電器控制燈繼續(xù)點(diǎn)亮。</p><p>　　4.3 人體檢測模塊</p><p>

85、　　該模塊主要依賴于紅外處理芯片BISS0001和被動式熱釋電探頭，其電路圖如圖4-3所示</p><p>　　圖4-3 人體檢測模塊電路圖</p><p>　　4-3圖中，運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號Vo

86、經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動繼電器去接通負(fù)載。</p><p>　　4-3圖中，R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。SW1是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng)SW1與1端連通時，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW1與2端連通時，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出延遲時間Tx由外部的R9和C7的大小調(diào)整，值為Tx≈24576xR9C7；觸

87、發(fā)封鎖時間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，值為Ti≈24xR10C6。 圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實(shí)際使用時可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中所用人體感應(yīng)模塊為深圳市福強(qiáng)電子科技有限公司所開發(fā)的HC-SR501型人體感應(yīng)模塊，該產(chǎn)品擁有諸多優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　

88、1、全自動感應(yīng):人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平， 人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。</p><p>　　2、光敏控制（可選擇，出廠時未設(shè)）可設(shè)置光敏控制，白天或光線強(qiáng)時不感應(yīng)。</p><p>　　3、溫度補(bǔ)償(可選擇，出廠時未設(shè))：在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至30～32℃，探測距離稍變短，溫度補(bǔ)償可作一定的性能補(bǔ)償。</p><p>　　4、兩種觸發(fā)方式：

89、（可跳線選擇）</p><p>　　a、不可重復(fù)觸發(fā)方式:即感應(yīng)輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變成低電平；</p><p>　　b、可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始

90、點(diǎn))。</p><p>　　5、具有感應(yīng)封鎖時間(默認(rèn)設(shè)置:2.5S 封鎖時間)：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號。此功能可以實(shí)現(xiàn)“感應(yīng)輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。(此時間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒—幾十秒鐘)。</p><p>　　6

91、、工作電壓范圍寬：默認(rèn)工作電壓DC4.5V-20V。</p><p>　　7、微功耗:靜態(tài)電流<50 微安，特別適合干電池供電的自動控制產(chǎn)品。</p><p>　　8、輸出高電平信號：可方便與各類電路實(shí)現(xiàn)對接。</p><p>　　產(chǎn)品實(shí)物圖如圖4-4</p><p>　　圖4-4 HC-SR501型人體感應(yīng)模塊實(shí)物圖</p>

92、;<p>　　HC-SR501型人體感應(yīng)模塊電氣參數(shù)如表格4-1中所示</p><p>　　表格4-1 HC-SR501型人體感應(yīng)模塊電氣參數(shù)</p><p>　　HC-SR501型人體感應(yīng)模塊使用說明：</p><p>　　1. 感應(yīng)模塊通電后有一分鐘左右的初始化時間，在此期間模塊會間隔地輸出0-3 次，一分鐘后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。</p>

93、<p>　　2. 應(yīng)盡量避免燈光等干擾源近距離直射模塊表面的透鏡，以免引進(jìn)干擾信號產(chǎn)生誤動作；使用環(huán)境盡量避免流動的風(fēng)，風(fēng)也會對感應(yīng)器造成干擾。</p><p>　　3. 感應(yīng)模塊采用雙元探頭，探頭的窗口為長方形，雙元（A 元B 元）位于較長方向的兩端，當(dāng)人體從左到右或從右到左走過時,紅外光譜到達(dá)雙元的時間、距離有差值，差值越大，感應(yīng)越靈敏，當(dāng)人體從正面走向探頭或從上到下或從下到上方向走過時，雙元檢測不

94、到紅外光譜距離的變化，無差值，因此感應(yīng)不靈敏或不工作；所以安裝感應(yīng)器時應(yīng)使探頭雙元的方向與人體活動最多的方向盡量相平行，保證人體經(jīng)過時先后被探頭雙元所感應(yīng)。為了增加感應(yīng)角度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應(yīng)，但左右兩側(cè)仍然比上下兩個方向感應(yīng)范圍大、靈敏度強(qiáng)，安裝時仍須盡量按以上要求。</p><p>　　HC-SR501型人體感應(yīng)模塊感應(yīng)范圍如圖4-5</p><p>　　圖4

95、-5 HC-SR501型人體感應(yīng)模塊感應(yīng)范圍</p><p>　　HC-SR501型人體感應(yīng)模塊調(diào)節(jié)</p><p><b>　　圖4-6模塊實(shí)體圖</b></p><p>　　圖4-6為模塊實(shí)體圖，紅色標(biāo)注部分是模式選擇焊盤，L（上兩個）焊盤為不可重復(fù)觸發(fā)模式。H（下兩個）焊盤可重復(fù)觸發(fā)模式。工作時，默認(rèn)為可重復(fù)觸發(fā)模式，如需要改為不可重復(fù)觸

96、發(fā)模式，則應(yīng)割斷下兩個焊盤間的銅皮，然后短路上兩個焊盤即可。</p><p>　　產(chǎn)品擁有距離調(diào)節(jié)電位器以及延時調(diào)節(jié)電位器，調(diào)節(jié)距離電位器順時針旋轉(zhuǎn)，感應(yīng)距離增大（約7 米），反之，感應(yīng)距離減小（約3 米）；調(diào)節(jié)延時電位器順時針旋轉(zhuǎn)，感應(yīng)延時加長（約300S），反之，感應(yīng)延時減短（約0.5S）。</p><p>　　第五章 程序框圖及原理說明</p><p>　　根

97、據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求程序可以對進(jìn)行光敏電阻電壓采樣，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并比較，如果光敏電阻兩端電壓較低，則程序中斷執(zhí)行，如果光敏電阻兩端電壓較大，則繼續(xù)判斷P2.4即人體感應(yīng)模塊所連接的端口是否有來自人體感應(yīng)模塊傳入的高電平，如果P2.4沒有高電平輸入，則中斷程序執(zhí)行P1.0無低電平輸出，如果P2.4有高電平輸入，則使引腳P1.0輸出一個低電平，用以帶動繼電器開關(guān)閉合，讓照明電路接通，光源亮起。</p><p>　　

98、程序原理框圖如圖5-1</p><p>　　圖5-1 程序原理框圖</p><p>　　如圖5-1，系統(tǒng)在開始的時候?qū)饷綦娮鑳蛇呺妷航?jīng)行采樣比較，如果光敏電阻兩邊的電壓較小，則單片機(jī)內(nèi)置的比較器輸出一個高電平，則不滿足條件，P2.0無低電平輸出如果光敏電阻兩邊電壓較大，則單片機(jī)內(nèi)置的比較器輸出一個低電平，此時，如果P2.4沒有一個來自人體感應(yīng)模塊的高電平輸入，則不滿足條件,P2.0同樣沒

99、有電平輸出；當(dāng)P2.4同時有一個高電平輸入時，則P2.0輸出一個低電平，并延時。延時結(jié)束之后，單片機(jī)將復(fù)位，重新第一步的電壓比較步驟。</p><p>　　具體程序代碼請見附錄</p><p>　　第六章 電路工作狀態(tài)測試</p><p>　　電路初始狀態(tài)如圖6-1</p><p>　　圖6-1 電路初始狀態(tài)</p><p

100、>　　電路電源及指示燈位于電路左下角，電路電源接通則指示燈亮起，發(fā)綠光；位于電路左上方的為人體感應(yīng)模塊，如感應(yīng)到人體信號，則接入模塊的狀態(tài)指示燈亮起；位于電路中間位置的為電路的核心—STC12C5A60S單片機(jī)，用于對光敏電阻及人體感應(yīng)模塊的狀態(tài)進(jìn)行采樣、分析，滿足所有條件之后輸出一個低電平，繼電器開關(guān)閉合，位于電路右上角的光源會發(fā)出強(qiáng)光。</p><p>　　電源接通，電源指示燈亮起，如圖6-2</

101、p><p>　　圖6-3 電源接通時電路狀態(tài)</p><p>　　白天人體感應(yīng)模塊感受到人體信號時，模塊狀態(tài)指示燈亮起，發(fā)出紅光，光源不發(fā)光如圖6-3</p><p>　　圖6-3 接收到人體信號時，電路工作狀態(tài)</p><p>　　用遮擋物遮住光敏電阻模擬晚上，同時人體感應(yīng)模塊接收到人體感應(yīng)信號，作為光源的發(fā)光二極管發(fā)出強(qiáng)光，如圖6-4<

102、/p><p>　　圖6-4 夜晚感應(yīng)到人體信號時，電路工作狀態(tài)</p><p><b>　　第七章 總結(jié)</b></p><p>　　本文使用紅外熱釋電探頭、紅外處理芯片BISS0001、光敏電阻和STC12C5A60S2單片機(jī)等構(gòu)建紅外信號處理系統(tǒng)，并應(yīng)用此輸出信號實(shí)現(xiàn)了對燈發(fā)光狀態(tài)的控制。</p><p>　　根據(jù)理論分

103、析，制作了一體化智能感應(yīng)調(diào)光燈，實(shí)現(xiàn)了智能感應(yīng)對節(jié)能燈發(fā)光狀態(tài)的控制，達(dá)到了在環(huán)境暗時，節(jié)能燈人到燈亮，人走燈滅的功能目標(biāo)。為批量化生產(chǎn)提供了可行性依據(jù)，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。</p><p>　　但是在實(shí)際測試的過程中，仍然存在很多的不足：</p><p>　　人體感應(yīng)模塊需要一分鐘左右的預(yù)熱時間，在此時間內(nèi)，整個電路是不工作的，起不到原有的功能。</p><p>　　

104、經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，電路仍然存在延時過長的問題，問題始終無法解決。</p><p>　　因?yàn)闀r間關(guān)系，和個人能力有限，沒有加上主流設(shè)計(jì)中的發(fā)光延時部分，尚須要改進(jìn)。</p><p>　　干擾情況明顯，即使人體感應(yīng)模塊采用了菲涅爾透鏡，整體電路受外圍壞境影響仍然嚴(yán)重。</p><p>　　所需模塊均選擇廉價、簡單的元器件，或者現(xiàn)在研究較多的元器件，使電路簡單易懂，成品價格低

105、廉，體積較小，有易于進(jìn)行推廣且使用簡單的特點(diǎn)。</p><p>　　在擴(kuò)展工作中，可以類似應(yīng)用駐極體話筒制作聲控?zé)簦饪責(zé)?，也可以?yīng)用紅外信號處理系統(tǒng)和可控硅、電子鎮(zhèn)流器做應(yīng)用于各種場所的智能感應(yīng)開關(guān)。也可以將應(yīng)用中的被動式紅外系統(tǒng)改為主動式紅外探測，以解決紅外信號弱、易受干擾等缺點(diǎn)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>

106、　　首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師王振宇副教授和錢建平工程師在從選題，方案實(shí)現(xiàn)，實(shí)例制作到論文撰寫整個過程中對我的悉心指導(dǎo)和多方關(guān)懷。在整個過程中一直受到他們的幫助和指正，他們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，執(zhí)著的敬業(yè)精神深深影響著我，使我受益匪淺。</p><p>　　另外我要感謝學(xué)校給我安靜的學(xué)習(xí)環(huán)境，合適的實(shí)驗(yàn)器材，以及深深影響我的實(shí)習(xí)活動。</p><p>　　大學(xué)四年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，在此感謝宿遷

107、學(xué)院所有老師四年來對我的辛勤培育和熱心關(guān)懷。</p><p>　　感謝我的家人以及朋友，他們對我的關(guān)心和支持是我進(jìn)步的源泉。</p><p>　　最后感謝各位評審老師在百忙之中來對我的論文進(jìn)行評閱</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張建奇,方小平.紅外物理.西安:西安電子科技大學(xué)出版

108、社,2004.124~126</p><p>　　[2]王汝琳, 紅外檢測技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.95~104</p><p>　　[3]紀(jì)紅.紅外技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社,1979.112~114</p><p>　　[4]李建.熱釋電傳感器.上海:百利通電子有限公司,2009</p><p>　　[5]胡翔駿.電路分

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