智能台灯毕业论文 - 图文(6)

智能台灯控制器

4 硬件电路原理及设计

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，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的控测范围内， 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，若在设定的时间内未离开桌面，则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭。

图4-1 原理图

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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。

4.1 光照检测电路的设计

本设计的光照检测电路设计采用光敏电阻元件检测外界光照的变化情况。将光照的强度转换成了一个连续变化的电压信号，我采用了比较器电路来判断电压信号的大小，进而判断光照强度的强弱。通过对比较器电路的设计和对比较电压的调整决定什么光照下可以开灯、什么光照下必须关灯。最后将这一控制信号送到逻辑判断电路，供逻辑判断电路使用。下面我们将对这部分内容进行详细介绍，其电路设计如图4-1所示。

图4-1 光敏检测电路

设计中我们采用LM358作为专用比较器，其输出为集电极开路输出，两个比较器的输入可直接并联，共用外接电阻，它可以双电源供电，也可以单电源供电。由比较器LM358的输入状态不同就导致了比较电压也随之不同。当光线比较强时，比较器的输出为低电平，这时比较器的比较电压很小，几乎为零。当光线由强变弱时，由前极放大电路输出的电压值由大变小，当低至比较电压以下时，LM358输出状态发生变化，从低电平变为了高电平，表示光线已经很暗了。同样的，当光线很弱时，比较器的输出为高电平，这时比较器的比较电压就稍大一些了，大概在0.8V左右（可通过R16调整），当光线由弱变强时，由前极放大电路输出的电压值由小变大，当高至比较电压以上时，LM358输出状态发生变化，从高电平变为了低电平，表示光线已经比较亮了，能够满足需要，可以关灯。根据这一信号送到逻辑判断电路去参与逻辑判断决定什么光照下可以开灯、什么光照下必须关灯。

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4.2 LED灯控制电路设计

LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写。最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。总的来说，Led是一种半导体固体发光器件，有体积小、重量轻、亮度高、能耗低、寿命长、安全性高、色纯度高、方向性好、维护成本低、环保无污染等优点。本文设计采用三个LED灯代替台灯。LED灯控制电路设计图如图2.8所示。

图中单片机P2.2脚输出的控制信号通过三极管9015放大后对发光二极管进行控制，光的亮暗程度通过PWM方法控制。

图4-2 LED灯控制电路设计 4.3 单片机最小系统

单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统包括：单片机、晶振电路、复位电路。

前面已经提到单片机选用AT89C51。单片机及外围电路如图4-3所示。

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4.3.1 时钟电路

图4-3 单片机最小系统

AT89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图4-3（a）所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。

外部方式的时钟电路如图4-4（b）所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。

图4-4（a）内部方式时钟电路 图4-4（b）外部方式时钟电路

片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。

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4.3.2 复位及复位电路

（1）复位操作

复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。

除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表4-1 所示。

表4-1 一些寄存器的复位状态

寄存器 复位状态 PC ACC PSW SP DPTR P0-P3 IP IE TMOD

（2）复位信号及其产生

RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。

产生复位信号的电路逻辑如图4-5所示。

图4-5 复位信号的电路逻辑图

寄存器 复位状态 TCON TL0 TH0 TL1 TH1 SCON PCON

00H 00H 00H 00H 00H 00H 不定 0×××0000B …… 此处隐藏：786字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……