基于單片機(jī)的智能臺燈設(shè)計和實現(xiàn)電氣自動化專業(yè)

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1、 摘 要 社會在發(fā)展，時代在進(jìn)步，人們對生活質(zhì)量需求更加膨脹，是否擁有高科技技術(shù)也最終決定著產(chǎn)品是否可以滿足人們的欲望，只有性價比更高，才可以得到更好的青睞?，F(xiàn)在的電子產(chǎn)品愈來愈多，龍蛇混雜，只有更加智能化、性價比更高的電子產(chǎn)品才能取得競爭的優(yōu)勢。普通的家電與利用了單片機(jī)的智能家電相較而言，更能方便的使用，有更強(qiáng)的功能，更高的安全性，還有關(guān)鍵的是更能節(jié)省電能，這樣家電的品質(zhì)就大大提升了。 智能臺燈的基礎(chǔ)是熱釋電紅外傳感器功用是感知人體的紅外輻射，處理電路的信號是BISS0001，處理方法是利用單片機(jī)處理，目的為了達(dá)成控制的便利性。當(dāng)臺燈附近有人且房間比較暗的時候，智能就會

2、自動發(fā)光，就不用到處找不到開關(guān)，檢測到?jīng)]人的時候，等就會關(guān)閉。離桌子太近，則會自動報警，調(diào)整坐姿。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 臺燈 性價比 智能 II Title： Design of intelligent desk lamp based on single chip microcomputer Abstract Along with the social steady, human beings can not stop the pursuit of ne

3、w things, continuous change of the market demand, whether to have high-tech technology makes the final decision on the prospects for the development of the product and competitive advantage, whether to have intelligence Accompanied by electronic products rapidly, intelligent home appliances are als

4、o more common, in practical applications have smart refrigerator, intelligent water heater, intelligent washing machines and other, in the enumeration of smart home has a similar feature, their central control unit is the monolithic machine. Ordinary household electrical appliance with the use of SC

5、M intelligent utensil,e, more functions, higher security and the key is to save energy, home appliances such quality is greatly enhanced. Intelligent desk lamp is based on pyroelectric infrared sensor function is to perceive the human body's infrared radiation, the signal processing circuit is BISS

6、0001, the way is single-chip processing, For reaching the convenience of control. When a typhoon near and dark room, intelligent will automatically light, there is no need to switch of groping in the dark; learning process may not consciously by the table too close, sitting posture is not correct,

7、the alarm will be sounded, reminded to adjust the posture and prevent myopia; when people leave, table lamp will automatically shut down, so that you can save power. Keywords：single chip. intelligent .desk lamp .cost performance III 目錄 摘 要 II Abstract III 1 緒論 1 1.1 智能臺燈系統(tǒng)概述 1 1.2

8、畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容 2 2.系統(tǒng)主要器件簡介 3 2.1主要芯片簡介 3 2.2 BISS0001 5 2.3 ADC0809的引腳及功能 5 2.3.2 ADC0809的組成及變換原理 7 2.3.3 芯片的連線圖 8 3.系統(tǒng)組成與電路設(shè)計 8 3.1 系統(tǒng)組成部分 8 3.2 電路設(shè)計部分 9 4.傳感器部分 11 4.1工作特征 11 4.2工作原理 12 4.3光敏電阻 12 4.4測距傳感器 14 5. 軟件程序設(shè)計 15 5.1 主程序流程圖 15 總結(jié)致謝 19 參考文獻(xiàn) 20 21 1 緒論 1.1 智能臺燈系統(tǒng)概述 科技在進(jìn)步，

9、人類在成長，走進(jìn)人們生活的有著種類繁雜的家電和高科技產(chǎn)物，這種種不僅僅改善了人們的生活品質(zhì)也提高了工作的熱情和效率，電器人工智能是大勢所趨，這樣在使用時會更加便捷。伴隨人工智能的深入研究和智能控制的加強(qiáng)，很多智能家電也會更多的呈現(xiàn)在人類的眼球中，將單片機(jī)與智能化相輔相成，將改變原有家用電器的狀態(tài)，不斷的推陳出新，改進(jìn)與進(jìn)化。 與單片機(jī)的結(jié)合使家電面向智能化，而且人們的生活質(zhì)量日益漸升，也最終得到普及，智能家電也會慢慢改變我們的生活，生活更加舒適與健康。而小臺燈也是家電之一，也應(yīng)該當(dāng)仁不讓的隨著時代走向智能化的先驅(qū)。 臺燈在我們平常的生活當(dāng)中是不可或缺的家電。按款式可分兩個類型，一種是站立式的

10、，一種是帶夾子的。工作原理很簡單，就是聚光于一處，這樣可以更方便的做自己想做的事。 據(jù)了解，很多臺燈都是用220V交流電供電，大部分都是有按鈕和開關(guān)，來使用此臺燈。這樣子的臺燈有許多不足之處，一則是電壓不安全，日常生活中有不確定因素；二則是日光燈會頻閃，這樣會對人的眼睛造成危害；三則是大的耗電、以日光燈為主的臺燈，瓦數(shù)都比較大；四則是人工化，開關(guān)都是依靠人手來操控，經(jīng)常出現(xiàn)忘記的現(xiàn)在，造成能源的浪費。距今為止，在普遍的市面上，使用+5V直接電供電的智能臺燈是比較少見的，他的優(yōu)點也比較多，例如不會觸電，使用時間長，無污染不輻射等，它的優(yōu)勢相比普通臺燈有過之而無不及，智能臺燈不僅僅可以節(jié)省能源，

11、非常環(huán)保，而且可以用來糾調(diào)整坐姿，預(yù)防駝背和近視眼。與此同時，自動開關(guān)的功能也為使用者省去了在漆黑中摸索按鈕的麻煩。 智能臺燈有兩種模式，分別是全自動模式和手控模式。在全自動模式下，智能臺燈會依據(jù)環(huán)境的亮暗和檢測人是否在來自動控制臺燈。而此智能臺燈的原理是以9.5um波長的人體紅外輻射來感應(yīng)電路。當(dāng)感應(yīng)電路感受到人體時，就會感應(yīng)后發(fā)光；紅外設(shè)定一個距離當(dāng)人體靠近小于這個距離，蜂鳴器就會響起，警告人應(yīng)該坐好。當(dāng)人離開了范圍之內(nèi)，燈會自動關(guān)閉，這個能節(jié)省電源。手控模式是環(huán)境的亮暗程度與燈的亮暗變化無關(guān)，是人為控制的亮暗，可以通過按鍵來改變亮暗程度。此智能臺燈，也有學(xué)習(xí)時間控制功能，設(shè)定的時間倒計

12、時，限定的時間到了，蜂鳴器就報警，想要停止報警只需要在紅外測距傳感器晃動一下或按任意健就可以了。 臺燈是在家庭中不可或缺的物品，忘了關(guān)燈很容易造成能源的浪費。從全球的角度來說，說一筆非常巨大的能源。正因為臺燈被大部分的人所必需，我們也要改良他讓它變得更加便捷，要有自動開燈功能，也要可以調(diào)整坐姿。熱釋電紅外傳感器是一個可調(diào)節(jié)距離的探測器，一般是4m左右，這也符合了從門到桌子的距離，所以當(dāng)人要進(jìn)來時，就不用去找開關(guān)了。紅外測距探測器也是一個可調(diào)節(jié)的探測器，現(xiàn)在設(shè)定的是20cm左右，這樣在自己調(diào)整坐姿的同時設(shè)置紅外測距探測器，這樣當(dāng)人不自覺離桌面太近，坐姿不足，這樣蜂鳴器就會開始報警，提醒人應(yīng)該調(diào)

13、整自己的坐姿。當(dāng)然離開了那個距離，報警就會自動關(guān)閉。 1.2 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容 1.2.1 設(shè)計內(nèi)容和實現(xiàn)功能 內(nèi)容與要求: 制作一個紅外傳感控制電路，由單片機(jī)和BISS0001結(jié)合而成的智能臺燈。他的優(yōu)點是在自動模式下可以根據(jù)環(huán)境的亮暗程度來改變臺燈的亮度，在沒有人的時候自動關(guān)燈，達(dá)到節(jié)省電源的目的；而且可以調(diào)整坐姿，以防近視。要求具體如下： 1．熱釋電紅外傳感器是用BISS0001信號處理電路，接下來通過AT89C51進(jìn)行處理，這樣的目的是更加容易控制； 2．當(dāng)感應(yīng)的附近有人的時候，臺燈會根據(jù)當(dāng)前環(huán)境的亮暗程度來調(diào)節(jié)燈光，這樣也讓開開關(guān)更加容易，沒有黑暗摸索的麻煩； 3．接近了一定

14、的距離，蜂鳴器就會報鳴，讓你調(diào)整坐姿，以防近視； 4.當(dāng)檢測到?jīng)]有人的時候，臺燈會自動關(guān)閉，這樣就能節(jié)省電源。 5.可以自由的設(shè)定工作和學(xué)習(xí)時間，當(dāng)時間倒計時完成，蜂鳴器會自動報警，提醒應(yīng)該休息了。 1.2.2 系統(tǒng)分析 臺燈顯然已經(jīng)是人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾獰o可或缺的一部分，因為自己的疏忽沒有關(guān)燈而造成電源浪費。當(dāng)大陰天或者入夜十分，在黑暗中摸索開關(guān)也是比較麻煩。這樣我們用一個傳感控制電路，是以波長為9.5um的人體紅外輻射為感應(yīng)。當(dāng)人進(jìn)入了這個范圍之內(nèi)，臺燈會以當(dāng)前環(huán)境的燈光，自動開關(guān)和調(diào)節(jié)亮度；還有紅外測距傳感器，當(dāng)人身體太靠近桌面的時候，蜂鳴器就會報警，警示人要調(diào)整姿勢。周圍沒

15、有人的時候，燈關(guān)閉。 2.系統(tǒng)主要器件簡介 2.1主要芯片簡介 STC89C51是耗能也低，F(xiàn)lash存儲器在系統(tǒng)中可用來編程的有8K的控制器。從一個單獨芯片來說，不僅擁有8位CPU還有Flash可以在系統(tǒng)中編程，這樣一來使STC89C51提高工作效率，更加靈便的提供解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 512字節(jié)RAM，8k字節(jié)Flash，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，32 位I/O 口線，復(fù)位電路是MAX810，還有二級中斷結(jié)構(gòu)有6向量， 3個16位計數(shù)器/定時器，串行口為全雙工。 STC89C51想操作靜態(tài)邏輯可以將頻率降到0Hz，用省電模式來支持兩種軟件。 圖1 STC

16、89C51引腳 此臺燈使用最新的51單片機(jī)。 STC89C51單片機(jī)的引腳說明： VCC：供電。 GND：地線。 P0口：P0口是雙向開關(guān)。如果高電阻，P1口的管教首先寫1。P0能被界定在地址/數(shù)據(jù)的第8位，作為一個數(shù)據(jù)存儲器應(yīng)用于外部程序。當(dāng)使用FIASH開始編程時，原碼的輸入口為P0口，在FLASH要檢驗的時候，原碼由P0輸出，拉高P0的外部。 P1口：P1口是雙向I/O口用來為內(nèi)需供應(yīng)上拉電阻，四個TTL門電流可以在P1口的緩沖器中成功接受。當(dāng)P1口管腳讀入1，于內(nèi)部中被上拉成高，然后用來輸入。 P2口：P2口 是雙向I/O口，。當(dāng)P2口管腳讀入1，內(nèi)部上拉電阻將管

17、腳提高，并且用它輸入。P2想要實行存儲而被當(dāng)成有十六位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器或者用于外面程序存儲器，則輸出高8位。P2口接收控制信號和來自高八位的地址信號當(dāng)FLASH進(jìn)行檢驗和編程時。 P3口：P3口屬于一個雙向I/O口內(nèi)部為上拉電阻，可以將4門TTL電流接受輸出。當(dāng)P3口管腳讀入1，它用作輸入因為內(nèi)部被上拉成高電平。因為在外部被下拉成低電平，則當(dāng)成輸出。 I/O口在輸入的時候工作方式有兩種，分別為讀端口還有讀引腳。端口的讀寫數(shù)據(jù)不是從外面來的，而讀寫進(jìn)總線內(nèi)部的是通過端口鎖存器讀寫，通過算術(shù)法則到端口鎖存器。這樣才能把從外部來的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)部總線。 RST：復(fù)位輸入。維持RST腳高電平

18、時間2個周期，振蕩器產(chǎn)生復(fù)位。 ALE/PROG：只有用在鎖存的地址所需要的輸出電平被地址鎖存允可。這個引腳用來輸入編程脈沖在FLASH編程中。這里有一個需要注意的地方：把他當(dāng)成外面數(shù)據(jù)存儲器，一個ALE脈沖跳過。與此同時，ALE正在執(zhí)行的只有MOVX，MOVX只有在ALE執(zhí)行才能發(fā)揮作用。而且也輕微提高引腳。 /PSEN：選通程序外部存儲器。在取值時期，所有機(jī)器的有效的周期為2次/PSEN。，而此2次/PSEN信號不會呈現(xiàn)當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。 /EA/VPP：EZ低電平，使用外部存儲器。/EA把內(nèi)部鎖定成RESET當(dāng)他加密方式1的時候；如果以使用內(nèi)部程序存儲器時，則/EA端口已經(jīng)

19、維持著高電平。 2.1.1 時鐘電路 89C51單片機(jī)發(fā)生時鐘信號有內(nèi)部和外部時鐘。89C51部分內(nèi)結(jié)構(gòu)是一個振蕩電路，如果XTAL1（18）和XTAL2（19）的引腳外接石英晶體，所以可以在內(nèi)部生成時鐘脈沖信號從而形成自激振蕩器。圖2的電容C1和C2有使頻率穩(wěn)定和使起振快速的作用，5~30pF的電容值，30pF的典型值。1.2~12MHz間挑選的晶振CYS的振蕩頻率范疇，十二MHz和六MHz的經(jīng)典值。 圖2 內(nèi)部時鐘 2.1.2 復(fù)位電路 復(fù)位電路的方法有鍵位與上電清零。 通過外接的電容的充放能來清零，這就是上電復(fù)位。自動上電復(fù)位的的條件是Vcc的上升時間低于1ms。

20、 按鍵清零。此臺燈就是通過按鍵來進(jìn)行清零。圖3為按鍵手動復(fù)位。它的時鐘頻率用11.0592MHZ時，電容為10uF,電阻為10kΩ。 圖3 復(fù)位電路 2.2 BISS0001 BISS0001可以將信號集中處理的電路。與一些其他配件組裝就可以形成熱釋電紅外的開關(guān)，這樣也就可以快速度自動開關(guān)各種裝置，例如：熒光燈、電風(fēng)扇、烘干機(jī)、和蜂鳴器等，在商場、酒店、倉庫等區(qū)域都非常適用。B它的主體公用為： 1. 信號集中的集成電路； 2. 運算放大器輸入的阻抗較高，有獨立性，允許同時和多個傳感器匹配；

21、 3. 有可以抑制干擾的雙向鑒幅器； 4. 內(nèi)置封存時刻的器件； 5. 穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)簡單’可利用性好； 6. 2～6V的內(nèi)置參考電壓。 2.3 ADC0809的引腳及功能 A/D轉(zhuǎn)換器中的逐一比較型的價格、速度、精度上的性價比最高，是平常中最多人選擇的。而最重要的是芯片是ADC0809。圖4為芯片的引腳。 圖4 芯片的引腳 ADC0809的方案是一一比較，輸入為八路模擬，輸出為八位數(shù)字量。 完成了A/D轉(zhuǎn)后以后，就要把數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)來進(jìn)行處理，而且過程要快。 可靠的傳遞方法有3種： （1）定時傳遞法

22、 某一些轉(zhuǎn)換器它的時間作頻率是特有的，不可更改的。依靠這個理論上述制作1個延時的子程序，這樣以來當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換開啟則用這個子程序，轉(zhuǎn)換結(jié)束之后延時再用來數(shù)據(jù)的傳遞。 （2）查看方法 完成轉(zhuǎn)換與否，一般可以通過查看某個狀態(tài)信息，譬如ADC0809的EOC口。所以應(yīng)該通過咨詢EOC的狀態(tài)，來觀察是否轉(zhuǎn)換完結(jié)，然后在開始數(shù)據(jù)傳送，這就是查看方法。 （3）中斷方式 把EOC當(dāng)做中斷請求信號，這種數(shù)據(jù)傳送的方式是以中斷方式進(jìn)行的。 上述的三種方式中，都是轉(zhuǎn)完完成之后，就允許開始信息傳遞。通過接送口的OE是有效的，這樣就可以把轉(zhuǎn)變完成后的信息傳遞到總線上，接著使單片機(jī)接收。 有幾點注意事

23、項：ADC0809能于同一時間里輸入8路的模擬信號，卻于一個瞬間只可以更換1路，開始轉(zhuǎn)換的是共有的一個A/D轉(zhuǎn)換器，依靠軟件更換C、A、B引腳上的代碼完成對各路的切換。圖5為通路表。 圖5 通路表 ⑷ 控制信號端為OE、START、CLK，輸出允許端為OE，啟動信號輸入端START，時鐘信號輸入端為CLK。 ⑸ 參考電壓輸入端為VR(+)和VR(-)。 2.3.2 ADC0809的組成及變換原理 ADC0809結(jié)構(gòu)構(gòu)造如圖6。ADC0809的轉(zhuǎn)換則是使用一一比較法，供電電源是單一的+5V。八路選一有鎖存的功用，有模擬開關(guān)，取決選擇的通道是通過C、B、A引腳的功用。0809進(jìn)行1次

24、轉(zhuǎn)換需100μs左右，有TTL三態(tài)鎖存緩沖器來輸出，MCS-51信息總線則允許直接接入了。 如果有合適的用來外接的電路，則可以用來轉(zhuǎn)化模擬電路，0-5V。 圖6 ADC0809的組成 2.3.3 芯片的連線圖 圖7是此芯片與單片機(jī)的連接圖： 圖7 連接圖 3.系統(tǒng)組成與電路設(shè)計 此系統(tǒng)的創(chuàng)新靈感是源自生活，也正是要為平常處理一些問題。為了達(dá)到便于控制的目的，單片機(jī)是處置的核心，BISS0001來集成電路，兩個傳感器是基本構(gòu)成。 3.1 系統(tǒng)組成部分 3.1.1 系統(tǒng)工作原理 圖8 系統(tǒng)框圖 這個系統(tǒng)是四個部位來組成的，如圖8： 1.通過光亮傳感器

25、、紅外測距傳感器、熱釋傳感器組合的傳感器部分； 2.處理的核心為89C51，只要對接收的信號進(jìn)行處理，從而給出控制命令； 3.通過89C51發(fā)出的命令來控制燈的開關(guān)還有亮暗程度，這個組成燈光的控制部分； 4.蜂鳴器，在設(shè)定的時間到了還有坐姿不正的時候報警。 3.1.2 系統(tǒng)控制核心 MCU單元、三個傳感器、顯示屏、鍵位、蜂鳴器還有燈組成了智能臺燈的系統(tǒng)。紅外測距傳感器、熱釋電紅外傳感器和光敏電阻組成了信號的檢測和處理部分；熱釋電紅外傳感器的作用就是檢測周圍是否有人在，采用這個傳感器的主要原因是它只對人體輻射出來的紅外的特定的波長敏感，也就是波長為10um的紅外，對于其他物品是不會產(chǎn)生

26、反應(yīng)的；感知臺燈當(dāng)前環(huán)境的燈光亮度是光敏電阻的作用；89C5l單片機(jī)作為MCU部分，傳感器接收處理后的信號，傳遞給單片機(jī)來處置，之后就發(fā)出控制的指令，這樣來掌控蜂鳴器、LED、顯示屏等工作；當(dāng)接收到來自MCU單元的命令，蜂鳴器就會發(fā)出警告信號； 三極管驅(qū)動控制著燈，輸出的是PWM脈沖。矯正坐姿的傳感器通過紅外測距，當(dāng)小于這個距離，蜂鳴器就會報警 。顯示部分的構(gòu)成為三極管驅(qū)動，四位一體的共陽數(shù)碼管。 3.2 電路設(shè)計部分 3.2.1傳感器的處理部分和信號檢測部分 此智能節(jié)能臺燈的基本是三個組合傳感器。傳感器是不可或缺的一部分，傳感器的處理部分與信號檢測部分電路原理如圖9所示。 圖9傳感器

27、的處理部分與信號檢查部分電路是光敏電阻、BISS0001基礎(chǔ)電路、熱釋電紅外傳感器組合而成。而此傳感器則只會對人體輻射出來的紅外的特定的波長敏感，也就是波長為10um的紅外，對于其他物品是不會產(chǎn)生反應(yīng)的。探頭里有2個相互并聯(lián)或者相互串聯(lián)的熱釋電元，且是剛好相反的2個電極化方向，這2個熱釋電元對環(huán)境的輻射用處大抵相同，則這兩個電元相互抵消，釋電反應(yīng)則就消逝，所以此探測器最終不會有信號。如果有人到了探測器的感應(yīng)圈中，則人體的紅外輻射就會聚集在一個點上，這個點在探測器的鏡面。熱釋電元開始接收，兩個熱釋電元所接收到的能量不等同，所以與之前的相反，沒有辦法做到相互抵消的效果，所以就會有信號輸出。BISS

28、0001是一個比較特別的集成的電路，構(gòu)成它的有電壓比較器、運算放大器、封鎖時間定時器、延遲時間定時器與狀態(tài)控制器。光敏電阻如果阻值較小的時候，則環(huán)境光的強(qiáng)度比較高，這時芯片就會檢測到一個低電平，這時候鎖掉十四腳，傳感器的信息也都全部被禁止。而當(dāng)光敏電阻達(dá)到一個非常高的電阻時，這時候芯片則查到高的電平，十四腳也會啟動；當(dāng)人體信號被infare1檢測到時，生出較弱的信號輸出，經(jīng)過信號放大濾波電路從二腳輸出。 圖9 傳感器的各個部位 圖10 燈光電路 圖10為自己制成的核心為單片機(jī)的燈光的電路。用單片機(jī)與光敏電阻的配合來控制燈光的亮暗與開關(guān)，四個為一組的LED并聯(lián)在一起，然后將電源的負(fù)

29、極連接地表，如果有高電平用來輸出，則Q7導(dǎo)電通路，與此同時Q8隨之導(dǎo)通，LED的正極接電源，燈亮，如果改變成低電平來輸出，Q7則不導(dǎo)通，與此同時Q8也隨之不導(dǎo)通，LED就接不到電源，這時燈則滅。使PWM的占空比去掌控?zé)舻牧炼?，這時IO口變化很快。 3.2.2數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管為以發(fā)光耳極管為基本單元的半導(dǎo)體發(fā)光器件。它的段數(shù)有7段和8段，也就是多了1個發(fā)光二極管單元；如果按相接單元的方式，可分成共陽極與共陰極。共陽數(shù)碼管為發(fā)光二極管的陽極都連到一塊組成COM，在使用的時候+5V連接COM。點亮對應(yīng)的字段，如果發(fā)光二極管的陰極是在低電平，在一段字段中，如果它的陰極是低電平，此字段就發(fā)亮，反之

30、，如果陰極是高電平，就不亮。共陽數(shù)碼管為發(fā)光二極管的陽極都連到一塊組成COM，在使用的時候GND連到COM，在一段字段中，如果它的陰極是低電平，此字段則發(fā)亮，反之，如果陰極是高電平，則不亮。它在家電領(lǐng)域的應(yīng)該是非常廣泛的，使用便捷，價格便宜。此設(shè)計用來顯示時間，使用共陽極數(shù)碼管。 圖11 數(shù)碼管顯示 4.傳感器部分 顧名思義，傳感器的作用就是傳感，將我們需要信息傳到控制中心，將變化的量轉(zhuǎn)變成電信號，這樣會更加有效和便捷。 4.1工作特征 熱釋紅外傳感器通過將兩個相同特點的熱點元連成差動平衡或者反向串聯(lián)的方法，來壓抑自身溫度改變的干涉，這樣就可以順利的檢測出外界的紅外能量的變化，

31、為系統(tǒng)提供一個電信號。熱釋電紅外傳器為了形成阻抗變化，在他的結(jié)構(gòu)上使用場效應(yīng)管。因為熱電元的輸出為不允許直接使用的電荷信號，所以用高達(dá)104ＭΩ的電阻將它轉(zhuǎn)化成電壓的方式，為了完成電阻感抗的改變，這時候搬出源極跟隨器。它的構(gòu)成部位則是干涉透光片、場效應(yīng)管搭配器和傳感探測元。 4.2工作原理 在此智能臺燈中，此傳感器是沒有任何能量的，它的目的就是靠接收能量的變化來進(jìn)行檢測。 當(dāng)人體到了熱釋紅外傳感器的范圍，所釋放的紅外輻射就通過透鏡聚焦在探測元上，這時即輸出電信號，電信號先通過一個帶通濾波器，此帶通濾波器的最高停止頻率為十六Hz，最低停止頻率為0.16Hz。它會輸出很小的電壓檢測信號，且此

32、信號是變化的，且透鏡讓輸出的信號以脈沖的方式發(fā)出，總而言之，輸出的電壓信號必須要放大。本設(shè)計為了得到足夠的增益，使用LM324兩級放大。 4.3光敏電阻 光敏電阻是由很多的特殊材料制造而成，也是又名光導(dǎo)管，當(dāng)有光照的時候，它的電阻就會很快的變小。它本身上的載流子的導(dǎo)電性能非常好，如果外加了一個電場，載流子就會迅速的移動，漂移到自己的位置上來，很快，這樣則使電阻變得很低。 4.3.1 光敏電阻的運營原理 光敏電阻的運營的原理也簡單，就是內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻很多都是用一些比較特使的光敏材料與半導(dǎo)體結(jié)合而成，然后封存在透光的管殼里，也有很多方法能讓靈敏度增加。硒化物、碲化物和硫化物這些半導(dǎo)

33、體都是以上說的半導(dǎo)體之一，部分都是一些金屬材料。要想從絕緣襯底上制成梳狀歐姆電極或者極薄的光敏電阻電極，牽出引線，就要通過噴涂、燒結(jié)、涂敷燈方法。為了避免受潮，應(yīng)該封在有透光鏡切密封的空間中。如果環(huán)境較暗時，電阻值會很高高，如果環(huán)境變亮或者有光照時，這時半導(dǎo)體的禁帶寬度如果小于光子能量，這電子在價帶中躍遷至導(dǎo)帶只要吸收一個光子的能量，這時價帶中會生成空穴帶正電荷，這時候就產(chǎn)生電子—空穴對。光照愈強(qiáng)，光敏電阻的阻值愈低。當(dāng)光照消散后，之前生出的不同的載流子產(chǎn)生復(fù)合，那么就和原來的狀態(tài)一樣了。如果給光敏電阻施與電壓，那么則有電流通過，當(dāng)有光照射時，光強(qiáng)越大電流越大，這樣便可以光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻只是

34、1個電阻器件，沒有極性，所以允許外接一個電壓，無論是直接還是交流。 4.3.2主要特點和特性 光敏電阻的光譜特別，依此則可劃分成三種類型： 紫外光敏電阻器：顧名思義，對紫外線會分外的敏感，當(dāng)屬檢測紫外線的首選。 紅外光敏電阻器：大部分的光敏電阻器是硒化鉛、銻化鉛、硫化鉛、碲化銦等，應(yīng)用很多，不僅在農(nóng)業(yè)、商業(yè)中應(yīng)用廣泛，在國防和科學(xué)研究也是經(jīng)常使用。 可見光光敏電阻器，它的光敏電阻器包含硒化鎘、硫化鎘、硒、砷化鎵、硅、鍺、碲化鎘、硫化鋅。光電控制系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，比如照明器具的亮滅，自動門的開關(guān)，自動水的開水和停水設(shè)置，還有測量超薄零件的厚度等方面。 下面介紹一些重要的參數(shù)： 1

35、.光電流、亮電阻。簡單的說，就是有外接的電壓，同時也有光照，這時候的電流名為光電流，電阻就是亮電阻。 2.暗電流、暗電阻。與上述的相反，就是有外接的電壓，但是沒了光照，這時候的電流名為暗電流，電阻就是暗電阻。 3.靈敏度。靈敏度為上述的暗電阻與光電阻的相對改變的值。 4.光譜響應(yīng)。又稱為光譜靈敏度，它的靈敏度隨著照射的波長不同的單色光的變化。 5.光照特點。當(dāng)光的強(qiáng)度有所更改時，電信號也會更改。而由實驗可得，如果光照強(qiáng)度愈大，光敏電阻的阻值則愈小。但是到達(dá)一定的程度，就會慢慢趨向平緩。大體都是非線性的特性。 6.伏安特性曲線。伏安特性曲線為光電流與外加電壓之間的聯(lián)系，在光敏

36、器件的范圍中，當(dāng)電壓增加，它的電流隨之增加。 7.溫度系數(shù)。溫度對光敏電阻的光電效應(yīng)有很大的作用，當(dāng)溫度比較低，電阻的敏感度升高，如果相反，也是會降低。 8.額定功率。所允許消耗的特定的隨溫度變化的功率。 4.4測距傳感器 測距用的是光電傳感器，既可以發(fā)射也可以接收。可以根據(jù)自己的要求來調(diào)節(jié)距離。此傳感器的優(yōu)點也多，比如受可見光干預(yù)小、探測距離遠(yuǎn)、低廉的價格、組裝簡單、便捷使用等，在流水線計件、機(jī)器人避障等多個地方都經(jīng)常使用。 光電元件將檢測到需要測量的事物改變，然后把他轉(zhuǎn)換成光信號傳輸，接著轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器是三個部分組合：光電元件、光源、光學(xué)通路。 光電檢測方式的特點

37、不僅速度比較快，效率高，操作簡單，樣式也多，選擇也多，所以光電式傳感器于控制與檢測的領(lǐng)域中使用范圍廣。 光電傳感器在完成光轉(zhuǎn)換是一個不可或缺的元件，它能把紅外、可見光與紫外等光信息轉(zhuǎn)換成電信息的機(jī)器。 光電式傳感器不僅僅允許檢查電量直接引起光量改變，也允許用來檢測其他非電量，轉(zhuǎn)換為光量變化。在人工智能和自動化中，它的優(yōu)點都被放大很多，都是非常經(jīng)常的使用。 光電傳感器為完成控制把光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電信號之間的變化。光電傳感器組成由：檢查部分、接受器與發(fā)送器。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光源。接收器的組成部分為光電三極管、光電二極管、光電池。在接收器的前，有例如光圈與透鏡等的光學(xué)元件。隨后是檢查部分，可以清

38、除無效的糟粕，提高效率。 圖12 測距電路圖 5. 軟件程序設(shè)計 5.1 主程序流程圖 主程序流程圖如圖13所示： 計時流程圖如圖14所示： 顯示函數(shù)如圖15所示： 開始 ADC0809函數(shù)如圖16所示： OE=0 ST=0 ST=1 ST=0 等待轉(zhuǎn)換結(jié)束結(jié)束后EOC=1 EOC=0 EOC=1

39、 OE=1 讀取AD數(shù)據(jù) OE=0 返回數(shù)據(jù) 開始 圖16：ADC0809函數(shù) 總結(jié)致謝 在持續(xù)了一段時間的刻苦努力，終于完成了硬件與論文。這也意味著畢業(yè)已經(jīng)近在眼前了。在這四年期間，不管在教室里、宿舍里還是運動場上，都讓我收獲了不少東西，即使時光飛逝，即使之后相見恨難，但也是值得回味的一段旅程，之后的路還很長，即使天寒地凍，路遠(yuǎn)馬亡，也會不放下自己學(xué)習(xí)的心。 在論文還有硬件的完成中，雖然困難重重，自己的基礎(chǔ)比較薄弱，從開題報告、任務(wù)書，再到硬件設(shè)計和論文撰寫，

40、都不是一件簡單的事情。感謝身邊的同學(xué)和老師，孜孜不倦的教導(dǎo)和努力，然后終于完成了自己的畢業(yè)設(shè)計，也是非常的辛苦他們了。 論文的結(jié)束可能代表著大學(xué)生涯的結(jié)束，但不是意味著學(xué)習(xí)生涯的末端，活到老，終將學(xué)到老，不管以后身在何處，都要不忘記心里的初衷，所有的努力就是為了沒有遺憾！ 最后謝謝專家們的批評和指導(dǎo)。 參考文獻(xiàn) [1] 趙國強(qiáng)，智能臺燈，科學(xué)啟蒙，2007，?第Z1期 [2]趙繼文，傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計，北京，北京科學(xué)出版社，2002.3，6 [3]黃繼昌，電子元器件應(yīng)用手冊，北京，北京人民郵電出版社， 2004年，5 [4

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