基于单片机控制的智能台灯
1绪论1.1 论文选题背景
社会在不断进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高科技应用含量决定着产品发展的新趋势和前景，智能化技术在电子产品领域的应用意义深远。随着电子产品的快速发展，家用电器也越来越偏向智能化，已经应用于实际中的有智能洗衣机，智能电饭锅，智能电磁炉等，而所用的智能化家用电器都用一个共同的特点，都是利用单片机作为中央控制单元。结合了单片机的智能家用电器和普通家用电器相比，功能上更强，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。
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。虽然按键式的台灯还是台灯市场的主体。但是，随着现代电子技术的发展和人们的需求变化，传统的台灯已经感受到产品更新换代的威胁。与其他的智能化家用电器一样，智能化台灯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，另一方面可以纠正使用者的坐姿，预防脊椎变形和眼睛近视。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。智能型电器产品由于它们的巨大优势将渐渐进入人们的生活中。基于以上背景，我们提出了基于单片机控制的红外智能台灯的设计。
1.2 论文研究的意义
我国政府非常重视节能和节约。1997年11月1日我国颁布了《中华人民共和国节约能源法》，节能已经是法律上的规定，是我国重要国策之一。智能节能台灯最大的优点就是省电和方便。方便不用多说了，来之则亮去之则暗，不用动手，更重要的是能节省电能。节省电能还能保护环境。我国有70%的电能来自火力发电厂，而火力发电厂少发一度电（就是1千瓦时）会减少1千克的
CO
2排放，而CO
2
是温室效应的罪魁祸首。智能节能台灯在节约电能的同时也保护了自然环境，一
举两得。
目前我国共有四亿多近视眼患者，特别是青少年近视的发病率居世界第二，人数居世界第一。近视正严重危害青少年的健康成长。我国的中小学生之所以出现这么严重的近视问题，原因是他们在平时在灯下学习或做作业的时候不注意坐姿，由于离光源太近，久而久之使视力下降，出现了近视眼。目前市场上出售的调光台灯多为手动式，即根据使用者的需要，用手转动调光旋钮，改变台灯的亮度，虽然有节约用电的作用，但无防近视功能。为使中、小学生在灯下看书或做作业时，不能离灯过近，若超过规定(即调定)的距离，灯光便自动变暗乃至熄灭，而离开规定距离，
绪论
灯光则自动变亮，我们设计了一种智能台灯。它可以在使用者看书写字姿势不正确或者距离台灯太近的时候，灯光会慢慢变暗提醒你纠正，直到你坐姿完全正确为止。从而使你养成良好的读书写字姿势，保护好视力防止近视眼，这个功能都是台灯根据人体探测电路的输出信号来控制，如果晚上工作学习太累不小心趴在台灯下睡着了，台灯的传感器检测到你距离光源太近，经提醒电路暗灯提醒未离开则在单片机程序控制下自动熄灭台灯，同时起到了省电的作用。
1.3 论文研究的内容
本文设计了一种智能化台灯，一方面可以更节省电能，另一方面可以纠正使用者的坐姿。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。本文对智能台灯各部分功能作用予以详细说明。软硬件设计均采用模块化结构，将各模块设计完成后进行总调试。
第一章为绪论，主要阐述了智能节能台灯研究的背景及意义。
第二章对所设计的系统功能及结构框图进行了详细的介绍，接着完成了各个模块功能的分析以及主要器件的选型。
第三章对智能节能台灯的硬件进行设计，划分成为传感器信号处理以及在其控制下的灯光控制电路和提醒电路，分别设计出电路结构，并说明其功能作用。并对电路中所涉及到的芯片进行了简单的介绍。
第四章介绍了智能节能台灯的软件设计，根据硬件结构，先画出总的程序框图，结合台灯设计需要的效果，用C语言编出程序。
第五章对已经设计完成的系统硬件软件进行仿真与调试。
基于单片机控制的智能台灯
2 系统方案设计
2.1系统功能定义
本文所设计的智能台灯主要有三项功能：第一，当人体在台灯的范围内且光强较弱时，自动感应开灯；第二，当人体太靠近桌面时，台灯自动感应，警告纠正坐姿，若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭；第三，当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。
根据系统设计要求，本系统所具有的功能如下图所示：
图2.1 系统功能框图
通过对系统功能的定义，可以将基于单片机控制的红外智能台灯系统采用人体热释电红外线传感器RE200B作为感应人体红外线的测量器件，它与光敏电阻以及传感信号处理集成电路芯片BISS0001构成传感器及信号处理部分。DAC0832数模转换芯片作为灯光控制电路的一部分实现由数字量到模拟量的转换。74LS138 3-8线译码器芯片、DAC0832数模转换芯片、LM324运算放大器共同组成灯光控制电路。整个系统控制由AT89S51单片机为核心构成。
系统方案设计
根据系统功能要求，完成设计任务所需的系统硬件结构框图如下图所示：
图2.2 系统硬件结构框图
本系统组成如上图所示，主要有以下基本分组成：
1）以RE200B、BISS0001及光敏电阻组成的传感器及信号处理部分：监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；
2）以AT89S51为核心组成的中央处理单元：处理信号并发出控制命令；
3）以74LS138、DAC0832及LM324组成的提醒电路和灯光控制电路：给出提醒信号并根据AT89S51给出的命令控制灯光。
2.2 系统功能模块分析
2.2.1中央控制单元
在本系统中，中央控制单元居于非常重要的地位。它是整个系统的中枢，系统运行所需的每个操作指令都要由其发出。它一方面控制着传感器及信号处理部分对外部环境进行实时监测，另一方面也控制着提醒电路和灯光控制电路工作。从而使整个系统进行正常的运转和工作。
针对以上分析本系统主控模块中的单片机芯片采用了AT89S52芯片，AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元[1]。此芯片功能强大，能够完全满足系统运行的需求。
2.2.2信号处理单元
基于单片机控制的智能台灯
传感器及信号处理部分对系统正常工作起着重要的作用。本本系统中采用RE200B 作为实时监测人体辐射红外信号的传感器，采用光敏电阻作为监测光强信号的传感器。外部环境实时监测信号经传感信号处理集成电路芯片BISS0001处理后变成可处理的数字信号，交中央控制单元分析处理。
本次设计利用的传感器是热释电红外传感器。传感器在电路中起着很大的作用，要利用它采集回来的信号去对灯光进行控制。系统对热释电红外传感器的性能要求比较高，因为它采集回来的信号将直接影响灯光控制电路的控制行为。首先，这种传感器要对人体发出的红外线感应很灵敏，而对其他的小动物发出的红外线不起作用。其次是能够感应较远距离的红外信号，这就需要借助于菲涅尔透镜的聚焦作用。热释电红外传感器RE200B是一种非常有应用潜力的传感器。它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出[2]。针对以上分析本系统采用热释电红外传感器RE200B 作为监测人体红外线信号的传感器。
光敏电阻的重要特性是它的阻值大小随着环境光的改变而改变，当环境光比较强时，它的阻值减小，相反当环境光较弱时，它的阻值就会增大[3]。本文的智能节能台灯设计也是利用了光敏电阻的这一特性，用它来感应环境光的强度。若是环境光较强的时候，比如白天时，光敏电阻的阻值就很小，传感器信号处理电路会根据它的阻值进行相应的处理；相反当环境光较弱的时候，比如晚上或者阴天时，它的电阻值就会变大，同时热释电红外传感器要是检测到有人在附近时，传感器信号处理电路就会把这些信号经过处理传到单片机控制电路，从而启动点亮台灯。所以光敏电阻对环境光的检测在电路中也很重要。对光敏电阻要求也很高，要对环境光比较敏感，及时把信号传送到信号处理检测电路。
传感器实时监测的信号为模拟信号，并不能直接被中央控制单元的单片机所识别这就需要在系统中添加一个能将传感器模拟信号变为数字信号的电路。BISS0001就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构成被动式的热释电红外开关。它能将传感器的模拟信号迅速准确的转变为数字信号为单片机的正确控制起到很好的保证。
2.2.3灯光控制电路和报警电路
灯光控制电路及报警电路作为本系统的功能具体体现的重要模块实现对台灯灯光的控制以及防止过于靠近台灯报警的功能。74LS138、DAC0832及LM324组成的提
系统方案设计
醒电路和灯光控制电路：给出提醒信号并根据AT89S51给出的命令控制灯光。3—8线译码器74LS138和数模转换芯片DAC0832实现灯光慢慢变亮（暗）的过程。LM324芯片作为放大器实现台灯的正常工作。
2.3本章小结
本章首先进行系统的方案论证。根据对系统功能的定义，初步完成了系统软硬件的框图设计。接着分别介绍了中央控制单元、传感器及信号处理单元以及灯光控制电路和提醒电路模块功能的分析以及主要器件的选型。
基于单片机控制的智能台灯
3.硬件电路原理及设计
3.1 系统硬件电路工作原理
光敏
省
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1探测比较远的距离，当人体进入到传感器1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，AT89S51启动灯光控制电路，使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时，且人体过于靠近桌面，热释电红外传感器2检测到信号，同时了在热释电红外传感器1的控测范围内，信号处理电路同时向AT89S51发送信号，AT89S51处理信号根据优先级顺序，屏蔽掉热释电红外传感器1的信号，启动延时电路，发出警报使人离开，若在设定的时间内未离开桌面，则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电红外传感器2的控测范围且在热释电红外传感器1的控测范围内时，灯光又慢慢变亮。
3.2 功能模块电路工作原理
3.2.1 传感器及信号处理
图3.2传感器及信号处理部分电路图
由红热释电红外传感器、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10μm（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。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
硬件电路原理及设计
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infare1的信号。当外界光强较弱时，光敏电阻阻值很大，BISS0001检测到高电平，开启14脚；infare1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。R8、R9、C9和C10组成的延时电路。信号经处理后从2脚输出。
环境光检测是比较重要的一个部分，其中关键的元件有两个，一个是光敏电阻，一个是10K的可变电阻（电位器）。光敏电阻的检测能力的强弱（灵敏度）是根据那个可变电阻来控制的，有的人认为天色还挺亮的，灯就开了，那你就把电阻变大些，光敏电阻的灵敏度就下降了，这样就可以达到等天再暗些再开灯。同样的，如果你觉的天色已经很暗了，灯还不亮，那你把电阻调小些就可以了。这样多调几次，你就能把智能台灯调到一个最理想的最适合你的状态。
3.2.2 单片机控制下的灯光控制及报警电路
图3.3单片机控制下的灯光控制及报警电路
由单片机组成的报警及灯光控制电路。当外部无任何中断时，89S51控制74LS138的使能控制端，使后面电路不工作。当有中断一产生时，89S51启动74LS138，向P0脚低4位发送信号，控制灯慢慢亮。当中断1和中断0同时产生时，89S51屏蔽掉中断1，启动74LS138向P0脚低四位发送数据，使灯光慢慢变暗。这里采用74LS138控制DC832可以节省80C51的管脚，有利于扩展，以便于控制多盏灯。采用DC0832可以有效地使灯实现阶梯形的变化[4]。
3.3主要器件介绍
3.3.1 AT89S51单片机简介
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的
基于单片机控制的智能台灯
AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51单片机主要功能特性：
◆ 8031 CPU与MCS-51 兼容
◆ 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)
◆全静态工作：0Hz-24KHz
◆三级程序存储器保密锁定
◆ 128*8位内部RAM
◆ 32条可编程I/O线
◆两个16位定时器/计数器
◆ 6个中断源
◆可编程串行通道
◆低功耗的闲置和掉电模式
◆片内振荡器和时钟电路
AT89S51单片机引脚结构及功能说明[5]：
图3.4 AT89S51单片机引脚图
本次试验的单片机AT89S51采用PDIP封装形式,引脚结构如上图1.2所示。各对应引脚功能如下：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
表3-1 P1口各引脚第二功能
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输
硬件电路原理及设计
出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
表3-2 P3口各引脚第二功能
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/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
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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：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器
（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH 编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出[5]。
AT89S51单片机定时中断功能
MCS—51系列的单片机一般有两个内部的16位定时器/计数器．分别称为T0和Tl。这两个计数器分别是由两个8位的RAM单元组成的，即每个计数器都是16位的计数器，最大的计数量是65536。那么这个定时/计数器是如何产生定时作用的呢?举个例子，如果将时钟定时到1分钟，那么秒针计数到60次后，时钟闹铃就会响。这里有个计数和定时之间的概念转化，时间表示为秒针计数值，即秒针每一次走动的时间正好是ls。
单片机中的定时器和计数器是复用的，计数器是记录外部脉冲的个数，而定时器则是由单片机提供的一个非常稳定的计数源。定时器是由单片机的晶振经过12分频后获得的一个脉冲源。当单片机的晶振为12MHz时，计数值1代表的时间就是1us。计数器的容星是16位，也就是最大的计数值到65536，因此计数计到65536就会产生溢出。当定时器/计数器计溢出时，就会使得相关的寄存器标志产生变化，单片机将由此I而产生定时中断，在中断服务程序中处理定时到而需要完成的任务。
AT89S51平时是掉电的，INT0或INT1的下降沿唤醒CPU。当INT0出现下降沿之后恢复为高电平时，CPU被唤醒，执行完INT0的中断服务程序后，CPU进入掉电状态，这时INT1的下降沿唤醒CPU时，只执行INT1的中断服务程序，这时很正常。而如果是INT0出现下降沿后保持为低电平时，CPU被唤醒，执行完INT0的中断服务程序后，
硬件电路原理及设计
CPU进入掉电状态，这时INT1的下降沿唤醒CPU时，先执行INT0的中断服务程序，然后才执行INT1的中断服务程序。
3.3.2 热释电红外传感器RE2008介绍
图3.5热释电红外传感器实物图
图3.6热释电红外传感器内部电路图
热释电红外传感器是一种非常有应用潜力的传感器。它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。
热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器。热释电效应是指当一些晶体受热时，在晶体两端产生数量相等而符号相反的电荷，由于热变化产生的电极化现象。热释电传感器由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，ΔT=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。
人体都有恒定的体温，一般在37°C左右，会发出10mm左右特定波长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后经检测处理后就能产生电压信号。被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件，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[6]。
3.3.3 光敏电阻
光敏电阻的重要特性是它的阻值大小随着环境光的改变而改变，当环境光比较强时，它的阻值减小，相反当环境光较弱时，它的阻值就会增大，这是跟它本身的制作材料有关的[5]。本文的智能节能台灯设计也是利用了光敏电阻的这一特性，用它来感应环境光的强度。若是环境光较强的时候，比如白天时，光敏电阻的阻值就很小，传
基于单片机控制的智能台灯
感器信号处理电路会根据它的阻值进行相应的处理；相反当环境光较弱的时候，比如晚上或者阴天时，它的电阻值就会变大，同时热释电红外传感器要是检测到有人在附近时，传感器信号处理电路就会把这些信号经过处理传到单片机控制电路，从而启动点亮台灯。所以光敏电阻对环境光的检测在电路中也很重要。对光敏电阻要求也很高，要对环境光比较敏感，及时把信号传送到信号处理检测电路。要了解光敏电阻是如何工作的，先要对它的组成材料和内部构造有一定的了解，下面介绍光敏电阻的一些特性。
图3.7 光敏电阻实物图
光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。
1、光敏电阻工作原理
用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。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，则价带中的电子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正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—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。2、光敏电阻的分类
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、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，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：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。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。
硬件电路原理及设计
3、光敏电阻的主要参数
光敏电阻的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性光谱特性，频率特性，温度特性。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。没有极性，纯粹是个电阻期间，使用时可加直流也可以加交流。
3.3.4 BISS0001芯片介绍
B ISS0001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构成被动式的热释电红外开关。
1、主要特性
◆CMOS数模混合专用集成电路
◆具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理
◆双向鉴副器可有效抑制干扰
◆内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调节范围宽
◆内置参考电源
◆工作电压范围宽+3V～+5V
◆采用16脚DIP封装
芯片引脚连接图如下：
图3.8 BISS0001外引线连接图
2、引脚说明
1 A I 可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发
2 VO O 控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。
3 RR1 -- 输出延迟时间Tx的调节端
4 RC1 -- 输出延迟时间Tx的调节端
5 RC2 -- 触发封锁时间Ti的调节端
6 RR2 -- 触发封锁时间Ti的调节端
基于单片机控制的智能台灯
7 VSS -- 工作电源负端
8 VRF I 参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位
9 VC I 触发禁止端。当Vc
10 IB -- 运算放大器偏置电流设置端
11 VDD -- 工作电源正端
12 2OUT O 第二级运算放大器的输出端
13 2IN- I 第二级运算放大器的反相输入端
14 1IN+ I 第一级运算放大器的同相输入端
15 1IN- I 第一级运算放大器的反相输入端
16 1OUT O 第一级运算放大器的输出端
3、BISS0001的工作原理
BISS工作方式分为两种：不可重复触发工作方式和可重复触发工作方式。
我们先以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形来说明BISS0001的工作过程:
图3.9不可重复触发工作方式下的波形
首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(≈0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD=5V 时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压Vc
以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。
图3.10可重复触发工作方式下的波形
可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可
硬件电路原理及设计
促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。
本次设计的系统需要实时监测外部环境的变化，所以采用可重复触发的工作方式。
3.3.5 3-8线译码器74LS138
74LS138为3线-8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式。其芯片引脚图如下图所示：
图3.11 74LS138引脚图
1、74LS138引脚说明
1、2、3号引脚为信号输入端，7、9～15号引脚为信号输出端，4、5、5号引脚为使能端，8号引脚接地，16号引脚接电源正极。
下面就74LS138的真值表来具体说明其工作过程：
表3.3 74LS134集成译码器功能表
基于单片机控制的智能台灯
2、工作原理
当一个选通端（E3）为高电平，另两个选通端（/E1)和(/E2)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。利用 E1、E2和E3可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。
3.3.6 D/A转化芯片DAC0832
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA 芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
1、DAC0832的主要特性参数
◆分辨率为8位；
◆电流稳定时间1us；
◆可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；
◆只需在满量程下调整其线性度；
◆单一电源供电（+5V～+15V）；
◆低功耗，200mW。
2、DAC0832引脚图
图3.12 DAC0832芯片引脚图
3、引脚说明
* D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；
* ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；
* CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；
* WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；
硬件电路原理及设计
* XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；
* WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A 转换。
* IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；
* IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；
* Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；
* Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；
* VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；
* AGND：模拟信号地；
* DGND：数字信号地
4、DAC0832工作原理
当ILE、/CS、/WR1同时有效时，LE=1，输入寄存器的输出随输入而变化。/WR1信号为上升沿时，LE=0，将输入数据锁存到输入寄存器。当/XFER、/WR2同时有效时，LE2=1此时DAC寄存器输出随输入而变化。/WR1信号为上升沿时，LE=0，将输入数据锁存到DAC寄存器，数据进入D/A转化器，开始D/A转换。
5、DAC0832的工作方式
DAC0832有两种工作方式：单缓冲工作方式和双缓冲工作方式。当DAC0832工作于单缓冲工作方式时，两个寄存器其中DAC寄存器工作于直通状态，输入寄存器工作于受控锁存器状态。在不要求多相D/A 同时输出时，可以采用单缓冲方式，此时只需一次写操作就开始转换，这样可以提高D/A的数据吞吐量。
当DAC0832工作于双缓冲工作方式时，两个寄存器均工作于受控锁存器状态。当要求多个模拟量同时输出时，可爱用双重缓冲方式。
本次设计的系统只要求1个模拟量的输出，所以采用单缓冲工作方式。3.3.7 四运算放大器LM324
LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在
基于单片机控制的智能台灯
低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。输出电压范围也包含负电源电压。
1、LM324特性
◆短跑保护输出
◆真差动输入级
◆可单电源工作：3V-32V
◆低偏置电流：最大100nA
◆每封装含四个运算放大器。
◆具有内部补偿的功能。
◆共模范围扩展到负电源
◆行业标准的引脚排列
◆输入端具有静电保护功能
2、LM324结构
图3.13 LM324引脚图
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同[7]。
3.4电路原理图的绘制和电路的焊接
在硬件的设计前期，根据框图对电路中可能出现的电路，进行了模拟实验，并根据实验结果对后期的硬件设计进行了合理化的修改完善。在第二章中已分析了系统并绘制了框图，并根据框图分别设计了各部分电路。在PROTEL上对原理图进行了绘制，从而得出了最终的完整电路原理图以及系统的PCB板图[附录1、附录2]。
3.4.1 PROTEL简介
PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生
硬件电路原理及设计
成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100％布通率。Protel 99SE采用数据库的管理方式。该软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel 99大体相同，新增加了一些功能模块，功能更加强大。新增的层堆栈管理功能，可以设计32个信号层，16个地电层，16个机械层。新增的3D功能在加工印制版之前可以看到板的三维效果。其具有的打印功能，可以轻松修改打印设置控制打印结果。Protel 99SE容易使用的特性还体现在其帮助功能，按下右上角的小问号，然后输入你所要的信息，可以很快地看到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用帮助顾问[8]。
3.4.2 电路的焊接
当通过PROTEL绘制出完整的电路原理图后，就可以按照绘制好的原理图进行电路的焊接，焊接时要注意虚焊和短路情况出现。焊接是要先焊单片机的主电路，以便于对各部分电路的测试。当焊完一部分子电路后，要先输入子程序进行检测，看是否有输入或输出。焊完后，就可以进行电路总体性能测试了。在测试之前，一定要先对电路检测，看是否有短路情况出现，以免芯片损坏[9]。电源输入电压也是关键因素，在供电之前先量量。
3.5 本章小结
本章详细介绍了以8051单片机为核心芯片的硬件电路图及其涉及到的一系列硬件。详细介绍了光敏电阻、RE200B传感器、AT89S51芯片、BISS0001芯片、74LS138芯片、DAC0832A/D转换芯片的资料，包括引脚图极其引脚的作用。了解这些芯片的功能之后利用他们设计传感器及信号处理部分电路和在单片机控制下的灯光控制电路并分析他们具体如何工作。本系统以AT89S51为控制芯片，通过74LS138，DAC0832A/D转换把控制信息传达到台灯，控制台灯的工作。硬件设计的好坏是本系统是否稳定、可靠工作的关键。最后用PROTEL绘制完成系统电路图以及PCB图并完成系统硬件的焊接工作。
基于STC90C51单片机的交通灯设计 1、设计题目 基于STC90C51单片机的智能交通灯设计 2、设计要求 、系统功能 （1）按照交通规则，控制宝田路和前进路方向及其人行道的交通信号灯（红﹑黄﹑绿） 的通断。 （2）设置信号灯的通断时间。 （3）可人工干预，使交通信号灯开启不同模式。 、性能参数： （1）电源：5VDC （2）LED灯电流：10mA （3）定时时间：10s-200s 3、总体设计 根据系统功能和设计要求，系统采用单片机控制的方案，基于HC6800S开发板，由STC90C51，74HC573，交通灯模块，动态数码显示管以及4*2独立按键组成。 系统工作原理 在十字路口，分为宝田路和前进路，正常情况下，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下：? （1）普通模式： 状态一：宝田路通行阶段（宝田路及其人行道亮绿灯30秒、前进路及其人行道亮红灯 30秒）； 状态二：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯5秒、两侧人行道亮红灯5秒）； 状态三：前进路通行阶段（前进路及其人行道亮绿灯30秒、宝田路及其人行道亮红灯 30秒）； 状态四：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯5秒、两侧人行道亮红灯5秒）； 返回到状态一。 （2）高峰期模式（设宝田路为主干道）： 按下按键2（key2），开启高峰期模式； 状态一：宝田路通行阶段（宝田路及其人行道亮绿灯60秒、前进路及其人行道亮红灯
30秒）； 状态二：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯5秒、两侧人行道亮红灯5秒）； 状态三：前进路通行阶段（前进路及其人行道亮绿灯30秒、宝田路及其人行道亮红灯30秒）； 状态四：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯5秒、两侧人行道亮红灯5秒）； 返回到状态一； 按键2释放，回到普通模式。 （3）紧急模式： 按下按键1（key1），开启紧急模式，所有道路及其人行道均红灯亮，数码管不显示。释放按键1，回到普通模式。 ?单片机交通控制系统的功能要求? 本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示，通行时间调整功能和紧急情况全面禁行。? （1）倒计时显示? 倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更安全。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的一种方法，它可以提醒驾驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择?。? （2）时间的设置? 本设计中对时间进行了人为控制设置，正常情况下宝田路和前进路的绿灯通行与红灯禁行时间均设置为30秒、黄灯等待时间设置为5秒。假设前进路为主干道，考虑到主干道在上下班高峰期车流量和人流量较大，人为增加开关K2。当K2开启时，主干道前进路上绿灯通行时间和宝田路上的红灯禁行时间更改为60秒，其余设置均不变；当K1关闭时，又恢复正常情况下的时间设置。 （3）紧急情况全面禁行 本设计中在紧急情况下增加了全面禁行状态，增加开关K1。当K1开启时，宝田路和前进路及其各自人行道均量红灯禁行；当K1关闭时，交通灯恢复正常状态。 4、详细设计—硬件设计 为了实现本设计要求的具体功能，选用STC90C51单片机及外围器件构成最小控制系统，10个发光二极管分别分成两组红黄绿和两组红绿灯构成信号灯指示模块，4个LED动态数码管构成各个方向倒计时显示模式，两个按键分别用来设置高峰期模式和紧急模式。 、单片机系统设计
毕业设计(论文)外文资料翻译 系别光电信息系 专业测控技术与仪器 班级 B090102 姓名马丽娜 学号 36 外文出处 Spriger Link 附件 1. 原文； 2. 译文 2013年3月
Based on single chip microcomputer intelligent street light control system 【abstract 】 A street light automatic control system design, combined with the control, electric lamp switch control function; And street lamp fault detection and fault street lamp according to the function of the number. Use on STC 89C51 as the core Control unit; Using DS1302 clock chip to control the point open to turn off the lights when street lamps; By a photosensor complete collection of ambient light and street light fault detection, so as to realize the number of optically controlled open to turn off the lights and fault street lamp display. This system Can through the RS - 232 communication port with the street light control room of the upper machine communication. 【key words】STC 89C51; Clock chip DS1302; photosensor Introduction For the most part at present domestic cities and regions of the street lamp Lighting adopts electric control, time control and single point of electrons Control, maintenance management and manual inspections and the masses The traditional way, because of the lack of scientific and effective monitoring Means, large area lighting during the day, night not large area Light phenomenon occurs frequently, often can't find and in a timely manner Processing, not only caused power resources, human resources Cost, improve the operating costs of the system and to citizens Life bring inconvenience. Intelligent road lighting system can according to different area Domain of different functional requirements, at different times and different every day Natural light or under different traffic flow conditions, the press According to a specific setting, realize dynamic wisdom of road lighting Can management, namely the TPO management (TIME/PLACE, TIME Location/OCCASION occasions). Intelligent road lighting Control system, through the comprehensive consideration and analysis and road Ming is closely related to the intensity of illumination time, road, environment and hand it in Scene control methods of factors such as flow rate, in the
关键词：AT89C51;7448，LED 2方案论证 2.1设计任务 设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。 东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒。 2.2 方案介绍 方案1设计思想： 采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状 态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计 数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输 入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选 择和主干道的置数选择。 方案2 设计思想： 由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往情况，设开关K=1 为有车通过，K=0为没有车通过。则有以下四种情况： Ka=1时：Kb=0，表示A有车B没有车，则仅通行B道： Kb=1,表示A有车B有车，则优先通行A道； Ka=0时：Kb=0表示A没有车B也没有车，同样优先通行A道； Kb=1表示A没有车B有车，则仅通行B道。 方案比较： 方案1用了模块设计，而方案2采用逻辑设计，相比之下1有较强的可读性和较强 的可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供
智能台灯的设计
开放实验报告 实验名称基于单片机控制的智能台灯的设计学生姓名汤神根 系、专业信息工程系、电子科学与技术指导教师许建明 2015年7 月5 日
基于单片机控制的智能台灯的设计 一、实验目的 1.综合应用所学电子课程，用单片机设计控制模块。 2.通过本次设计，加强学生对单片机的深刻理解，提高学生的设计能力和动手能力。 3.了解PCB板制造过程。 二、实验内容 设计一款通过单片机控制的智能台灯，能够自动根据环境的亮度和桌前有无人体来关闭和开启台灯。 三、实验原理 本系统采用51单片机为控制芯片，集成HC-SR501 探头人体红外感应模块来感应人体的有无，光敏电阻为环境亮度感应器。该设备外围元件少简化了电路设计，提高了系统的可靠性。 AT89C52简介 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置
目录 摘要 (1) 1 系统硬件设计 (2) 1.1 80C51单片机引脚图及引脚功能介绍 (2) 1.2 74LS245引脚图及功能 (4) 1.3 八段LED数码管 (5) 1.4 硬件系统总控制电路 (6) 1.5各模块控制电路 (8) 1.5.1 交通灯控制电路 (8) 1.5.2 倒计时显示电路 (9) 1.5.3 紧急通行电路 (12) 1.5.4 声音警示装置 (13) 2 系统程序设计 (14) 2.1 主程序流程图 (14) 2.2 显示子程序流程图 (15) 3 心得体会 (16) 参考文献 (17) 附录源程序 (18)
摘要 近年来随着科技的飞速发展，一个以微电子技术、计算机技术和通信技术为先导的信息革命正在蓬勃发展。计算机技术作为三者之一，怎样与实际应用更有效的结合并发挥其作用。单片机作为计算机技术的一个分支，正在不断的应用到实际生活中，同时带动传统控制检测的更新。在实时检测和自动控制的应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件使用，针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现交通的井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统，来实现交通的井然有序。交通信号灯控制方式很多。本系统采用美国ATMEL公司生产的单片机AT80S51，以及其它芯片来设计交通灯控制。实现了通过AT89S51芯片的P1口设置红、绿灯点亮的功能，输出设置显示时间。交通灯的点亮采用发光二极管实现，时间的显示采用七段数码管实现。单片机系统采用的直流供电。 关键词：AT89S51单片机；智能交通灯控制系统；
智能台灯 摘要：设计制作了一种智能台灯，主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯，无人时关灯，节约能源；且能纠正坐姿，防止近视。 关键词：节能;纠正坐姿;BISS0001 一、引言：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9.5um）传感控制电路。当人体在台灯的围且环境光强较弱时，自动感应开灯；当人体太靠近桌面时，台灯自动感应，警告纠正坐姿，若在一定时间未离开桌面则自动熄灭。当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。 二、系统组成及电路设计： 1.系统组成部分 图一系统结构图 本系统组成如图一所示，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 2)以80C51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80C51给出的命令控制灯
光 整个系统是以80C51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80C51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1探测比较远的距离，当人体进入到传感器1的控测围且光强较弱时，信号检测电路处理信号，并向单片机发送一个中断，80C51启动灯光控制电路，使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时，且人体过于靠近桌面，热释电红外传感器2检测到信号，同时了在热释电红外传感器1的控测围，信号处理电路同时向80C51发送信号，80C51处理信号根据优先级顺序，屏蔽掉热释电红外传感器1的信号，启动延时电路，发出警报使人离开，若在设定的时间未离开桌面，则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电红外传感器2的控测围且在热释电红外传感器1的控测围时，灯光又慢慢变亮。 2.电路设计部分 图二传感器组成的信号检测及处理部分 图二是由红热释电红外传感器、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10μm（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。探头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，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infare1的信号。当外界光强较弱时，光敏电阻阻值很大，BISS0001检测到低电平，开启14脚；infare1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、
简易智能交通灯设计 1、设计背景 自从1886两个德国人发明了第一辆汽车交通灯改变了交通路况，交通问题也渐渐被人们所重视。从英国伦敦街头的第一个以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，到现在以电为光源的红黄绿三色交通灯，不知不觉中交通信号灯在人们日常生活中占据了重要地位。随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。 近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本次课程设计以模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。在一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车，特殊情况的交通灯等待时间不合理、急车强通等问题。在该次的设计系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。 本模拟系统由单片机软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了对交通路面的控制。 1.1 设计思路 （1）分析目前交通路口的基本控制技术以及各种通行方案，并以此为基础提出自己的交通控制的初步方案。 （2）确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，并基于实际情况，又增加了紧急状况处理和通行时间可调这两项特特殊功能。 （3）进行倒计时显示电路，灯状态电路，特殊情况按键电路的设计和对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。 （4）进行软件系统的设计和仿真中，程序在KEIL软件中用单片机c语言编写，电路的搭建和仿真实现是在proteus软件中实现的。在本次课程设计中通过对单片机内部结构和工作情况做了一定的研究，充分了解定时器，中断以及延时原理，为本次智能交通灯的设计提供了理论基础。
基于单片机的智能台灯设计 The design of Intelligent Table Lamp Based on Microcomputer 制作人员： 2015.5.14 摘要
随着科技的发展，单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，台灯已是千家万户的必需生活用品，当夜晚来临时，人们摸黑去开灯，非常不方便，而当离开时，人们又经常忘记关灯而造成巨大的能源浪费。 因此我们设计制作了一种智能台灯，主要是以热释电红外传感器re200b，光敏电阻传感器和单片机组成的红外传感控制电路。其原理是：以人体红外辐射为传感信号，当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开灯，省去黑夜摸灯的麻烦；当人离开台灯传感器检测范围，自动感应关灯。智能台灯还可以进行光亮（4档）的调节，以便达到最舒适的光亮；台灯还具有显示时间与室温的功能。 关键词：智能台灯；at89s52；热释电红外传感器re200b；时钟芯片ds12c887；温度传感器ds18b20；光敏传感器。 一.智能台灯功能介绍
（1）、光亮调节：在不同的情况下需要不同的光亮来满足需求，因此我们通过给单片机四个IO 口不同的电平，设置了四种光亮强度，以便达到不同的需求。 （2）、“天暗时，人来灯亮，人走灯灭”功能的实现：运用51单片机产生的方波信号驱动红外发射管发射红外线；运用三脚的红外接收头接收红外信号，当人挡住红外信号，红外信号就会反射被红外接收头接收；并且通过光敏传感器对外界的光强进行判断，在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO 端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO 端输出低电平。由单片机检测红外接收头是否接收到红外信号，以及光敏传感器的DO 端的电平高低，从而决定led 灯部分的亮度。由此实现“天暗时，人来灯亮，人走灯灭”。 （3）、时钟部分：运用时钟芯片DS12C887产生时钟信号，由单片机读取其信号，并将数据处理之后送到液晶显示。由于DS12C887内部有集成的电池，所以即使断电，时钟仍会走时准确，从而使该台灯更实用、更省电。此时钟还配有按键，通过按键即可方便的调节时钟，还有闹钟功能。 （4）、温度显示：运用DS18B20芯片感应温度，由单片机读取其信号，并将数据处理后送到液晶显示，从而显示当时的温度。 二、传感器的选择及功能介绍 传感器 传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，它通常由敏感元件和转换元件组成，它的性能直接影响到整个检测电路，对检测系统起着重要的作用。 热释电红外传感器re200b 智能台灯 温度 显示 闹钟 部分 人体红外感应 4档 光亮 调节 光敏传感器
本科课程设计报告 单片机课程设计报告交通灯控制系统设计
摘要 本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51（实物用AT89S52）、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机。AT89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机，AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS 8位单片机，40个引脚，片内含4KB Flash ROM和128B RAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。 本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示，复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟产生方式。对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描，已采取相应情况的处理。 对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试，可以得到理想的实验效果。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如 A 道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行 25秒，B道放行20秒。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟。绿灯转换为红灯时黄灯亮 1秒钟。系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。
目录 1引言.......................................................................................................................................... - 1 - 1.1交通灯的重要作用........................................................................................................... - 1 -1.2该交通灯系统的特点....................................................................................................... - 1 -2系统总体方案及硬件设计 ......................................................................................................... - 2 - 2.1原理框图........................................................................................................................... - 2 -2.2设计功能........................................................................................................................... - 2 - 2.3交通灯控制系统各部分硬件组成................................................................................... - 2 - 2.3.1复位部分.................................................................................................................... - 2 - 2.3.2时钟电路部分............................................................................................................ - 3 - 2.3.3路口指示灯部分........................................................................................................ - 3 - 2.3.4显示部分.................................................................................................................... - 3 -2.4元器件清单....................................................................................................................... - 4 -3软件设计..................................................................................................................................... - 5 - 3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析....................................................................... - 5 - 3.1.1主程序流程图及程序模设计.................................................................................... - 5 - 3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计.............................................................. - 6 -3.2路口指示灯部分............................................................................................................... - 7 - 3.3显示部分........................................................................................................................... - 7 - 4. Proteus软件仿真 ..................................................................................................................... - 8 - 5 课程设计体会......................................................................................................................... - 10 -参考文献....................................................................................................................................... - 10 -附1：源程序代码 (13) 附2：系统原理图 (20)
沈阳理工大学应用技术学院 基于单片机的智能交通灯控制系统设计 与实现
基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现 摘要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用STC89C52RC单片机以及单片机最小系统和74HC245电路以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的交通灯设计。设计通过两位一体共阴极数码管显示，并能通过按键对定时进行设置。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。 关键词：交通灯；单片机；显示；计时；车流量
Design and implementation of intelligent traffic lights control based on MCU Abstract In recent years along with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, and promote the traditional control detection technology is updated. In real-time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only SCM knowledge is not enough, should be based on specific hardware structure of hardware and software combination, to be perfect. Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealership traffic lane, people walkways, everything in good order and well arranged. So what to rely on to realize it in order? Is the traffic lights on the automatic command system. A lot of traffic signal control. This system uses STC89C52RC and 74HC245 system and the smallest transistor driving circuit and a periphery of the keys and digital tube display and other parts, a design based on the single chip design of traffic lights. Design through one of two common cathode nixie tube display, and can be key to regular set. This system is practical, simple operation, strong expanding function. Keywords: Traffic light，SCM，Display，Timing，Traffic flow
基于单片机的交通灯控制系统 一、实验目的 1、了解交通灯的控制方法 2、掌握8051单片机基本操作 3、掌握keil和PrOteuS软件的使用 二、实验原理 通过对十字路口的观察，发现红绿灯的控制原理：首先南北方向右转加直行的绿灯亮起。此时，东西方向为红灯；当右转加直行绿灯倒计时进入最后5秒, 绿灯切换为黄灯并开始闪烁，东西方向红灯不变；接着南北方向切换为左转灯，东西方向依然是红灯；同样当倒计时进入最后5秒时，黄灯开始闪烁。东西方向为红灯。然后东西方向的右转加直行绿灯亮起，以此类推。 三、实验内容及程序 主程序: void main (VOid)
Busy_LED=O; SPeCiaLLED=O; ITO=1; //INTO 负跳变触发 TMOD=O X OI;//定时器工作于方式1 TH0=(65536-50000)∕256;// 定时器赋初值TL0=(65536- 50000)%256; EA=1; //CPU开中断总允许 ET0=1;//开定时中断 EX0=1;//开外部INTO中断 TR0=1;// 启动定时 while(1) { Flag_EW_Yellow=0; //EW关黄灯显示信号 Time_EW=EW; Time_SN=SN; WhiIe(Time_SN>=5) {P仁S[0]; /∕SN 通行，EW红灯 DiSPIay();} P仁0x00; WhiIe(Time_SN>=0 ) {Flag_SN_Yellow=1; EW_Red=1; /∕SN //SN开黄灯信号位 黄灯亮，等待左拐信号，EW红灯 DiSPIay(); } Flag_SN_Yellow=0; /∕SN关黄灯显示信号Time_SN=SNL; WhiIe(Time_SN>=5) {P仁S[2];//SN左拐绿灯亮，EW红灯 DiSPIay();} P仁0x00; WhiIe(Time_SN>=0 ) {Flag_SN_YeIIow=1; EW_Red=1; /∕SN //SN开黄灯信号位 黄灯亮,等待停止信号，EW红灯 DiSPIay(); }
关于“智能台灯的设计与开发”的文献综述 一、前言部分 毕业设计是大学四年最后一个阶段特别重要的一个作业，它能让我们将大学四年学习的课本知识联系到具体的应用当中去。它是对我们大学阶段所学知识的一次综合运用，不但能使我们各方面的知识系统化，而且使所学知识实践化。要求我们了解并掌握硬件知识，软件知识，培养我们独立分析解决实际问题的能力及创新能力，并锻炼我们调查研究，搜集资料、查阅资料及阅读中、外文文献的能力等，为以后独立工作贡献社会做大学期间最后的准备。 我选择的设计题目是智能台灯的设计与开发。随着智能化时代的到来，智能产品层出不穷，已逐步渗入到人们工作和生活的方方面面。当前，患有近视眼的人数越来越多，我国近视眼发病率尤其突出。由于没有正确使用台灯，当光线变得昏暗时忘记及时打开台灯，或者长时间在高亮度的台灯下工作，久而久之，都会对视力产生一定的影响。虽然市场上已出现了具有调亮功能概念的台灯，但其仍不具备成熟的自动调亮功能。本设计所制作的智能台灯具备手动和自动调节两种模式，同时还加入了人体检测功能，可实现人走灯灭。在保护视力的同时，也为节能环保做出了一份贡献。 二、主题部分 2.1传统台灯与智能台灯的区别 传统的台灯的功能比较单一，主要就是为了实现照明，既不节约也不环保。而智能灯的主要含义是除了智能灯体，还有一个手持智能控制设备，智能灯控制设备具备计算能力和网络联接能力，通过应用程序，功能可以不断扩展。智能灯的核心功能是控制、灯光效果、创作、分享、光与音乐互动、光提升健康和幸福。 2.2智能台灯的发展方向 2.2.1、走向以人为本的科学化照明 智能化灯将从纯粹的智能功能的发展转向更注重人的行为的智能灯控。以人的行为、视觉功效、视觉生理心理研究为基础，开发更具有科学含量的，以人为本的高效、舒适、健康的智能化照明。 2.2.2、满足个性化、层次化的照明 智能技术与灯光控制的结合使照明更进一步地满足不同个体、不同层次群体的照明需求，是使照明从满足一般人的需求到满足个体、个性需求的必不可少的技术手段。这也应该是智能灯的发展方向。 2.2.3、智能技术与新光源及新照明技术的结合，创造崭新的照明文化 智能技术和电子开关等新照明光源和照明技术的结合，将构筑崭新的照明技术平台，其应用领域从智能家居照明到智能化的城市照明，有无限广阔的前景，并且正在创造一种崭新的高技术和高科学思想含量的照明文化。智能化照明的出现是灯具市场的发展趋势。 2.3此款台灯的有关技术知识 本人设计的智能台灯涉及的主要内容有热释电红外传感器技术，PWM脉冲宽度调制技术，模—数转换技术，电子电路技术以及有关的编程知识。 2.3.1热释电红外传感器 它主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探
毕业设计 基于单片机的智能交通灯控制系统设计 指导教师 学院名称工程学院专业名称电气工程及其自动化 论文提交日期论文答辩日期 答辩委员会主席____________ 评阅人____________
摘要 交通灯是现代交通非常重要的一个组成部分，一套好的交通灯系统往往对提升城市交通运输效率，降低事故发生率有至关重要的影响。 本系统由单片机系统、双电源供电系统、交通灯演示系统、中断系统组成。 选用单片机作为此次设计的控制系统主要是考虑到单片机的通用性和廉价性。通用性是指单片机的电路以及编程语言相对比其他控制模块来说更加简单和通用，这个对于往后功能的添加以及系统的维护来说更加简便和易行。廉价性是单片机相对于其他的控制模块来说成本更低，一块成熟的STC89C52的成本不过10元，加上其他的外围电路成本也不超过100元，无论是开发成本和维护成本都能够得到很好的控制。本设计选用STC89C52主要也就是基于上述的两个原因。 本交通灯系统选用了LED灯和双位数码管来模拟显示的交通灯切换状态。双电源供电系统采用的是主电源和后备电源供电的方案。双电源供电方案主要是为了应对市电突然掉电或者出现故障的情况，对于持续的保持整体系统的正常工作具有重要意义，其原理主要是利用二极管的单向导电性所带来的开关功能来实现双电源瞬时的切换。中断系统所实现的功能是在有特定需要的情况下实现对交通灯状态的控制。这些状态包括全红灯和高低峰即时切换。 本系统除了实现最基本的交通灯功能以外，还可实现高低峰分时段控制方案以应对不同时段的不同交通状况，城市的交通早晚时段的流量往往能够达到最大，分时控制对于提高城市交通效率有非常重要的作用。 关键词：单片机 STC89C52 交通灯分时系统双电源
目录 一引言 (2) 二概要设计 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2总体设计框图 (3) 三硬件设计 (3) 3.1LED循环电路设计 (3) 3.1.1 89cs51单片机概述 (3) 3.1.2 LED循环说明 (5) 3.2 倒计时显示电路 (6) 3.2.1 74LS164芯片 (6) 3.2.2 共阴极数码显示管 (7) 3.2.3 倒计时电路 (7) 3.2.4 急通车电路 (7) 四软件按设计 (8) 4.1 程序流程图： (8) 4.2 LED红绿灯显示 (9) 4.3倒计时显示 (10) 4.4 急通车控制 (10) 4.5程序代码 (10) 五总结 (10) 参考文献 (10) 附录一： (10) 附录二： (11)
基于51单片机的交通灯控制系统设计 摘要：在日常生活中，交通信号灯的使用，市交通得以有效管理，对于疏导交通流量、提 高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。交通灯控制系统由80C51单片机、键盘、LED 显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外，还具有时间设置、LED信息显示功 能，市交通实现有效控制。 关键词：交通灯，单片机，自动控制 一引言 当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，是警察受伤，遂被取消！ 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，对于疏导交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口！ 二概要设计 2.1 设计思路 利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面： a 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的LED灯分别接在P1个管脚，用软件实现。 b 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。