基于单片机的智能照明控制新版专业系统设计.doc

本科生毕业论文(设计) 题 目 室内智能照明控制系统研究与设计 学生姓名 李 天 顺 学 号 16030121 专业班级 建筑电气与智能化10101班 指引教师 曾 进 辉 11月 基于单片机智能照明控制系统设计摘 要随着电子技术飞速发展，基于单片机控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统主体与核心，代替了老式控制系统常规电子线路。楼宇智能化发展与成熟，也为基于单片机照明控制系统普及与应用奠定了坚实基本。本文简介了基于单片机AT89C51室内灯光控制系统及其原理，提出了有效节能控制办法。该系统采用了当今比较成熟传感技术和计算机控制技术，运用多参数来实现对学校教室室内照明控制。系统设计涉及硬件设计和软件设计两某些。该照明控制系统主控制器、分控制器分别是以AT89C51和AT89C2051单片机为基本，实现了通信、信号采集、控制与显示等功能。使用光电子镇流器，使光源具备自动调节功能。文中详细地描述了控制电路设计过程，涉及：光信号取样电路、人体信号采集电路、键盘与LED显示电路、RS485通信电路、照明灯控制电路、看门狗电路以及信号解决电路等。对于软件设计重要有主控制器、分控制器有线通信程序设计以及灯光控制、定期控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内与否有人、与否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机依照这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能目。核心词：智能控制，主控制器，分控制器，单片机，定期控制The Control System for Intelligent Lighting Based on Singlechip MicrocomputerAuthor：Li GuozhongTutor：Sun ManAbstractWith the rapid development of electronic technology，the system of control based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry，agriculture，electric power，electron，intelligent building and so on. Microcomputer，as the subject and core of the embedded system of control，replaces the traditional systemelectronic circuit. At the same time，the development and maturation of the intelligent building have established the substantial foundation for the popularization and application of the control system for lighting based on single-chip microcomputer。In this paper,the Indoor Lighting Control System Based on AT89C51 and its principle are introduced. Some effective and energy saving control strategys of lighting system are brought forward. The current system uses a relatively mature sensor technology and computer control technology ，using multi-parameter to achieve the school classroom indoor lighting control. The system includes hardware and software design in two parts. The host controller of the control system for lighting is based on AT89C51 single-chip microcomputer，and the auxiliary ones are based on AT89c2051. The system can do many jobs，such as wired communication，Signal Acquisition,wireless data transmitting，controlling and display.Use of electonic ballasts;thelight sourcewith automatic adjustment function .The paper describes the designing process of the circuit at length，including：Optical signalsampling circuit，the bodysignal acquisitioncircuit，keyboard and LED display circuit，RS485 communication circuit，wireless transmitting circuit，control circuit of lighting，watchdog circuit，etc. The designing of software mainly includes the several programming，such as wired communication，lamplight controlling，timed controlling，keyboard scanning ,LED displaying and signalprocessing circuit. The wired communication programming function is that through Master-slave communication method based on RS485 the host controller sends orders to the all auxiliary controllers or each one，including：turning on lighting，turning off lighting，regulating brightness of lighting，controlling timed lighting，etc. Work,the optical signal sampling circuit collecting lighting intensity,indoor collecting of human signal acquisition circuit if anyone,whether for work time and other information and signal to the microcontroller,MCUcontrol circuiti based on these information through the switching operation of lighting equipment in order to achieve lightingcontrols to sava energy.Key Words：Intelligent control，Host controller，Auxiliary controller，Single-chip microcomputer，Timed controlling目 录1 绪论11.1 课题研究背景11.2 智能照明控制系统发展与现状11.2.1 智能控制技术研究现状11.2.2 国内外智能照明发展概况11.2.3 智能照明控制系统长处21.2.4 智能照明控制系统构成21.2.5 既有智能照明控制系统分析21.3 系统设计31.3.1 系统设计要点31.3.2 系统设计思路32 硬件电路设计与实现72.1 系统硬件总述72.2 CPU性能简介72.3 主控制器电路设计72.3.1 键盘接口设计82.3.2 LED数码显示接口设计92.3.3 看门狗监控电路设计92.4 分控制器电路设计92.5 RS485通信电路设计102.6 光信号取样电路122.6.1 Microwire串行总线性能简介132.6.2 TLC1549接口设计142.6.3 TCL1549数据采集程序设计152.7 人体信号采集电路162.7.1 人体红外探头162.7.2 信号解决电路192.7.3 比较电路202.8 DS12887时钟芯片接口电路设计212.8.1 DS12887原理及管脚阐明222.8.2 地址分派表及时间、日历和闹钟数据格式232.8.3 DS12887状态控制寄存器232.8.4 DS12887初始化程序252.9 输出驱动电路设计272.10 延时时间选取电路282.11 零点检测与可控硅控制电路设计292.12 数字可调光电子镇流器303 系统软件设计及实现313.1 人机交互程序设计323.1.1 键盘扫描程序设计323.1.2 LED数码显示程序设计333.2 照明启停控制程序设计343.2.1 所有启停控制程序设计353.2.2 单独启停控制程序设计373.3 照明控制程序设计393.3.1 所有定期控制程序设计403.3.2 单独定期控制程序设计413.4 RS485通信程序设计423.4.1 主机某些通信程序设计443.4.2 从机某些通信程序设计454 系统可靠性设计484.1 干扰产生后果484.2 单片机应用系统硬件抗干扰设计494.3 软件抗干扰技术524.3.1 数据采集误差软件对策524.3.2 程序运营失控软件对策52总 结54致 谢55参照文献56附 录571 绪论1.1 课题研究背景随着国民经济迅速发展和社会进步，教诲在全社会更加被关注和注重，校园规模也随着受教诲者数量增长而不断扩大。但由于学校开放型管理模式，高校教室在白天室内照度很高状况下，依然普遍存在开灯作业；虽然室内无人或人数很少状况下，也是所有启动室内照明，绝不会有师生由于只有少数人而仅开几盏灯。长明灯比比皆是，人走不熄灯现象处处存在。这种有形和无形挥霍，给校方水电支出带来了沉重承担。学校水电支出约占全校经费支出1415，电费支出占据较重比例。能源短缺是21世纪国际面临新课题。在寻找新能源之外，节约能源，提高效益也就成为了咱们研究课题。因此学校如何来节约电力能源也成为了一种迫切需要解决问题。从节约资源、对社会贡献、节约高校经费支出和学生健康等多方面考虑，高校教室照明节电问题不得不提到重要议事日程上来。当前惯用节电方式为手工控制，声控型，太阳能灯等。手工方式操作起来不灵活，费时费力。声控型往往判断不精确，不需要时候也也会经常亮。太阳能设备投资比较大，且容易受光照强度影响。因而市场上迫切需要一种操作以便、价格低廉、便于大面积推广新型节能方案。1.2 智能照明控制系统发展与现状1.2.1 智能控制技术研究现状智能控制技术发展方向重要有基于人工智能技术智能控制方向、智能控制模糊控制方向和智能控制人工神经网络控制方向，在智能控制人工神经网络控制方向上，基于人工神经网络和模糊逻辑有机结合神经模糊技术，已成为近年来一种热门课题。1.2.2 国内外智能照明发展概况“智能建筑”是综共计算机、信息通信等方面最先进技术，使建筑物内电力、空调、照明、防灾、防盗、运送设备等，实现建筑物综合管理自动化、远程通信和办公自动化有效运作，并使这三种功能结合起来建筑。人工智能技术在建筑与照明中应用趋势不断扩大。正如英国Glasgow市报指出：“Glasgow正在成为一种研究和发展太空时代智能建筑国际组织神经中枢。在智能建筑中智能照明、供热、空调、通讯及办公设备将所有由电子计算机进行控制与管理。”面对这一发展趋势，开发了不少智能照明设计，如智能灯具、智能照明控制与管理系统，涉及在照明方面计算机硬件和软件。此外计算机在照明设计和测试方面也得到广泛应用。澳大利亚邦奇开发Dynalie智能照明控制系统，美国智能照明建筑，特别是当代化办公室智能照明技术等都值得咱们研究与借鉴。1.2.3 智能照明控制系统长处智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其他手段，对电力照明实行自动控制，提供适当照明光环境同步减少照明系统电能消耗和其他使用费用。智能照明控制系统于手动照明控制系统相比有诸多长处，涉及创造环境氛围，改进工作环境、提高工作效率，良好节能效果，延长光源寿命，管理维护以便等。1.2.4 智能照明控制系统构成智能照明控制系统重要由输入装置、解决器和执行器三个某些构成。输入装置可以不断检测周边环境照度水平，可以探测到某个区域与否有人移动，以及输入人们控制指令，并把相应信号传送给解决器。输入装置涉及传感器、定期装置和控制面板或遥控器。解决器接受输入装置信号，通过信息解决、判断、分析，输出控制信号。执行器与灯具直接连接，控制灯光回路闭合或断开和调节灯光到相应水平，涉及手动开关。1.2.5 既有智能照明控制系统分析澳大利亚邦奇开发Dynalite分布式智能照明控制系统特点是模块化构造和分布式控制，各功能模块之间通过网络总线直接互相通信，当系统中某个模块浮现故障时不会影响其他模块，可靠性高。美国LC&D智能照明控制系统是一套由计算机微解决器控制低压继电器配电盘构成，按照客户对室内外照明详细规定，设定照明控制时间、区域、办法来控制每一种独立回路，也有手动开关直接控制。国内生产真善美智能照明系统具备集中控制、多点操作、集中显示、停电自锁、免打扰、遥控功能等智能功能，使家居生活更加以便和舒服。但是，国内外智能照明系统研究存在着如下问题：（1）既有国外智能照明系统重要控制照度这个数量指标，国外研究重要集中于办公室照明，以节能为重要目，但据照明科技最新研究成果表白，非定量指标（如舒服性和艺术性等）对室内照明光环境质量影响更大。（2）国内某些智能照明控制系统可以实现集中控制和集中显示，具备一定智能性，但其只能控制房间中一种灯或一组灯开、关，不能实现场景控制，也不能对灯光亮度进行调节，不能产生各种照明效果。（3）针对住宅照明光环境研制智能照明控制系统产品很少，尚有很大开发前景。1.3 系统设计1.3.1 系统设计要点系统设计重要涉及硬件和软件两大某些，根据控制系统工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计某些涉及电路原理图、合理选取元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计规定。硬件电路是采用构造化系统设计办法，该办法保证设计电路原则化、模块化。硬件电路设计最重要选取用于控制单片机，并拟定与之配套外围芯片，使所设计系统既经济又高性能。硬件电路设计还涉及输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片型号、器件参数值，依照电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最后达到设计目。软件设计某些，一方面在总体设计中完毕系统总框图和各模块功能设计，拟定详细工作筹划；然后进行详细设计，涉及各模块流程图，选取适当编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能规定。本系统软件设计采用模块化系统设计办法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调节，通过调试后，达到设计功能规定。1.3.2 系统设计思路系统构造重要由三某些构成：（1）上位机系统；（2）下位机系统；（3）通信系统。这三某些共同完毕了主控制器通过有线通信方式与分控制器进行信息互换，达到控制照明灯具目。1.3.2.1 通信系统该多机通信系统采用RS-485半双工主从式通信系统，主机可以发送数据或命令到从机，从机重要负责对分布照明灯具进行控制，用中断方式接受主机发来命令或数据并做出回应。如图1-1所示图1-1 有线通信系统构造框图1.3.2.2 上位机系统系统主控制器通过RS-485总线将数据或命令发送给分控制器，同步将信息送给数码显示单元进行显示，并有看门狗电路对运营程序进行有效监视。主控制器硬件电路构造如图1-2所示。分控制器接受主控制器发来数据和命令，通过可控硅电路对照明灯具进行开关控制，并且运用实时时钟芯片对照明灯具进行定期开关控制。图1-2 主控制器硬件电路构造框图1.3.2.3 下位机系统分控制器硬件电路构造如图1-3所示。系统在单片机控制之下完毕数据通信、显示，同步可以控制照明灯具，其硬件电路只是系统实行工具，大量工作是由软件来完毕。这些程序是系统灵魂，是负责完毕硬件电路实现功能和与顾客交互桥梁，是维护系统正常工作工具。图1-3 分控制器硬件电路构造框图室内灯光控制系统可以依照作息时间、气候、人体等因素全天候自动模糊控制室内照明电器开和关。做到光线暗时开灯，雨天阴天时开灯，无人时关灯，光线亮时关灯，晴天时关灯，休息时间关灯。在保证室内正常照明同步，可有效防止无人灯（无人时开灯）无效灯（光线亮时开灯）、无限灯（休息时间开灯），从而达到节电目。依照上述规定，可以画出控制系统逻辑功能表，如表1-1所示。关系如果假设：室内光线强度为A：光线强时A=1，光线弱时A=0；人体信号为B：有人时B=1，无人时B=0；作息时间为C：上学时C=1，休息时C=0；电灯开关状态为D：合时D=1，断开时D=0。则表1-1可以转化为表1-2。由真值表可得出系统逻辑函数表达式为：D=ABC信号室内光信号人体信号时钟信号电灯开关状态参数自然光照度人体作息时间逻辑状态强无休息断强无上课断强有休息断强有上课断弱无休息断弱无上课断弱有休息断弱有上课合表1-1 系统逻辑表1-2 系统逻辑真值表信号室内光信号人体信号时钟信号电灯开光状况参数自然光信号人体作息时间符号ABCD逻辑状态100010101100111000000010010001112 硬件电路设计与实现2.1 系统硬件总述系统以单片微型计算机为核心外加各种接口电路构成，共有六个重要某些：AT89C51芯片、光信号采集电路、人体信号采集电路、时钟控制电路DS12887、输出控制电路、定期监视器电路，如图2-1所示。图2-1 系统硬件总述图2.2 CPU性能简介本系统采用了ATMEL公司MCS-51系列单片机中AT89C51芯片，它是低压高性能CMOS 8位微解决器，带有4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，15个IO口线，两个16位定期计数器，个5向量两级中断构造，一种全双工串行通信口。2.3 主控制器电路设计主控制器采用AT89C51单片机作为微解决器，AT89C51是美国ATMEL公司生产低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes可重复擦写Flash只读程序存储器和128 bytes随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存储技术生产，兼容原则MCS-51指令系统，片内置通用8位中央解决器（CPU）和Flash 存储单元。主控制器系统外围接口电路由键盘、数码显示及驱动电路、晶振、看门狗电路、通信接口电路等几某些构成。主控制器系统硬件电路原理图如图2-2所示。图2-2 主控制器系统硬件电路原理图2.3.1 键盘接口设计键盘构造形式有两种，即独立式按键和矩阵式键盘。本系统使用是44矩阵式键盘，第一行从左到右为1、2、3、4，第二行为5、6、7、8，第三行为9、0、开、关，第四行为增值、减值、定期、确认。该形式键盘，每个按键开关位于行列交叉处，采用逐行扫描办法辨认键码。矩阵键盘列线从左到右分别与单片机P1.0、P1.1、P1.2、P1.3相连，矩阵键盘行线从上到下分别与P1.4、P1.5、P1.6、P1.7相连。每当按下一种键时，相应行线与列线就会连通，这样单片机就能检测出信号，并通过键盘扫描程序对键盘进行扫描，以辨认被按键行、列位置。2.3.2 LED数码显示接口设计数码显示与驱动电路由74LS138译码器、7447 TTL BCD-7段高有效译码器/驱动器、4个数码管以及5个A1015三极管构成。由单片机P0.0P0.3口输出四位BCD码，经7447芯片后，翻译成7段数码管a、b、c、d、e、f、g相应段，并输出点亮数码管相应段。单片机P0.4、P0.5口输出信号经74LS138译码器后产生高电平信号加在A1015三极管基极，控制三极管导通，从而起到对相应数码管选通作用。4个7段数码管都被接成共阳极方式。2.3.3 看门狗监控电路设计本系统采用MAXIM公司低成本微解决器监控芯片MAX813L构成硬件狗，与AT89C51接口电路如图2-2所示。MR与WDO通过一种二极管连接起来，WDI接单片机P2.7口，RESET接单片机复位输入脚RESET，MR通过一种复位按钮接地。该监控电路重要功能如下：（1）系统正常上电复位：电源上电时，当电源电压超过复位门限电压4.65V，RESET端输出200ms复位信号，使系统复位。 （2）对+5V电源进行监视：当+5V电源正常时，RESET为低电平，单片机正常工作；当+5V电源电压降至+4.65V如下时，RESET输出高电平，对单片机进行复位。 （3）看门狗定期器被清零，WDO维持高电平；当程序跑飞或死机时，CPU不能在16s内给出“喂狗”信号，WDO跳变为低电平，由于MR端有一种内部250mA上拉电流，D导通MR获得有效低电平，RESET端输出复位脉冲，单片机复位，看门狗定期器清零，WDO又恢复成高电平。（4）手动复位：如果需要对系统进行手动复位，只要按下手动复位按钮，就能对系统进行有效复位。2.4 分控制器电路设计分控制器采用低档型AT89C2051单片机作为微解决器，AT89C2051也是美国ATMEL公司生产低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含2K bytes可重复擦写Flash只读程序存储器和128 bytes随机存取数据存储器（RAM），兼容原则MCS-51指令系统，具备15线可编程I/O口，该单片机具备体积小、成本低、构造简朴、性价比较高等特点。图2-3 分控制器系统硬件电路原理图2.5 RS485通信电路设计在各种分布式集散控制系统中，往往采用一台单片机作为主机，各种单片机作为从机，主机控制整个系统运营；从机采集信号，实现现场控制；主机和从机之间通过总线相连，如图2-4所示。主机通过TXD向各个从机（点到点）或各种从机（广播）发送信息，而各个从机也可以向主机发送信息，但从机之间不能自由通信，其必要通过主机进行信息传递。主机RXD TXDRXD TXD从机1RXD TXDRXD TXD从机n图2-4 单片机多机通信连线图本系统有线通信方式采用RS485总线进行通信，RS485原则支持半双工通信，只需三根线就可以进行数据发送和接受，同步具备抑制共模干扰能力，接受敏捷度可达200mV，大大提高了通信距离，在100K bps速率下通信距离可达1200m，如果通信距离缩短，最大速率可达10M bps。在这里使用是主从式通信方式，主机由主控制器充当，从机为分控制器。主机处在主导和支配地位，从机以中断方式接受和发送数据，主机发送信息可以传送到所有从机或指定从机，从机发送信息只能为主机接受，从机之间不能直接通信。主机与从机通信电路图分别如图2-5与图2-6所示。图2-5 主机通信电路图图2-6 从机通信电路图主机与从机选用RS485通信收发器芯片为MAX485，它是MAXIM公司生产用于RS 485通信低功率收发器件，采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 A，采用半双工通信方式。它完毕将TTL电平转换为RS485电平功能。MAX485芯片内部具有一种驱动器和接受器。RO和DI端分别为接受器输出和驱动器输入端，与单片机连接时只需分别与单片机RXD和TXD相连即可；RE和DE端分别为接受和发送使能端，当RE端为逻辑0时，器件处在接受状态；当DE端为逻辑1时，器件处在发送状态，由于MAX485工作在半双工状态，因此只需用单片机一种管脚控制这两个引脚即可，主机与从机分别使用P2.6与P1.0脚进行控制；A端和B端分别为接受和发送差分信号端,当A引脚电平高于B时，代表发送数据为1；当A电平低于B端时，代表发送数据为0。在进行通信时只需要一种信号控制MAX485接受和发送即可。同步将A和B端之间加匹配电阻，这里选用120电阻。 为了提高系统抗干扰能力，采用光电耦合器TLP521对通信系统进行光电隔离。从机使用单片机P1.0控制通信收发器MAX485工作状态，平时置P1.0为低电平，使从机串行口处在侦听状态。当有串行中断产生时鉴别与否是本机号，若为本机地址则置P1.0为高电平，发送应答信息，然后再置P1.0为低电平接受控制指令，继续保持P1.0为低电平，使串行收发器处在接受状态；若不是本机地址，使P1.0为低电平，使串行收发器处在接受侦听状态。2.6 光信号取样电路光信号取样电路如图2-7所示，图中重要由光信号采集电路和A/D模数转换电路构成，其中模数转换是电路核心。信号通过采集送入A/D转换电路，通过单片机解决后，最后作为系统应用程序进行开关灯判断根据。A/D转换器位数应依照信号测量范畴和精度来选取，使其有足够数据长度，保证最大量化误差在设计规定精度范畴内。本系统中，信号测量范畴电压：0.009.99V，精度0.01V。在本次设计中选用了带串行控制10位模数转换器TLC1549，它是由德州仪器（Texas Instruments简写为TI）公司生产，它采用CMOS工艺，具备自动采样和保持，采用差分基准电压高阻抗输入，抗干扰性能好，可按比例量程校准转换范畴，总不可调节误差达到()1LSB Max，芯片体积小等特点。同步它采用了Microwire串行接口方式，故引脚少，接口以便灵活。与老式并行方式接口A/D转换器（例ADC0809/0808）相比，其单片机接口电路简朴，占用I/O口资源少。图2-7 光信号取样电路2.6.1 Microwire串行总线性能简介Microwire总线是美国国家半导体（NS）公司推出三线同步串行总线。这种总线由一根数据输出线（SO）、一根数据输入线（SI）和一根时钟线（SK）构成 （但每个器件还要接一根片选线）。原始Microwire总线上只能连接一片单片机作为主机，总线上其他设备都是从机。此后，NS公司推出了8位COP800单片机系列，仍采用本来Microwire总线，但单片机上总线接口改成既可由自身发出时钟，也可由外部输入时钟信号，也就是说，连接到总线上单片机既可以是主机，也可以是从机。为了区别于原有Microwire总线，称这种新产品为增强型MicrowirePLUS总线。增强型MicrowirePLUS总线上容许连接多片单片机和外围器件，因而，总线具备更大灵活性和可变性，非常合用于分布式、多解决器单片机测控系统。要变化一种系统，只需变化连接到总线上单片机及外围器件数量和型号。Microwire总线系统典型构造如图2-8所示。图 2-8 Microwire总线系统典型构造2.6.2 TLC1549接口设计2-9 TLC1549引脚及与A/D接口电路TLC1549采用了Microwire串行接口方式，其接口时序如图2-9所示，在芯片选取（CS）无效状况下，I/O CLOCK最初被禁止且DATA OUT处在高阻状态。当串行接口把CS拉至有效时，转换时序开始容许I/O CLOCK工作并使DATA OUT脱离高阻状态。串行接口然后把I/O CLOCK序列提供应I/O CLOCK并从DATA OUT接受前次转换成果。I/O CLOCK从主机串行接口接受长度在10和16个时钟之间输入序列。开始10个I/O 时钟提供采样模仿输入控制时序。在CS下降沿，前次转换MSB出当前DATA OUT端。10位数据通过DATA OUT 被发送到主机串行接口。为了开始转换，至少需要10个时钟脉冲。如果I/O CLOCK 传送不不大于10个时钟长度，那么在10个时钟下降沿，内部逻辑把DATA OUT拉至低电平以保证别的位值为零。在正常进行转换周期内，规定期间内CS端高电平至低电平跳变可终结该周期，器件返回初始状态（输出数据寄存器内容保持为前次转换成果）。由于也许破坏输出数据，因此在接近转换完毕时要小心防止CS被拉至低电平。时序图如图2-10。图2-10 TLC1549方式1时序图2.6.3 TCL1549数据采集程序设计/*- AetAD()TLC1549数据采集-*/sbit ADCLK=P10;sbit ADOUT=P11;sbit ADCS=P12;/*-*/Void AetAD()uchar i=1,w,PickCount;uint vol;for(w=1;w=PickCount;w+)ADCLK=ADOUT=0;vol=0;ADCS=0;/启动控制电路，使能DATA OUT和I/O CLOCKfor(i=1;i=10;i+)/采集10位串行数据/给一种脉冲ADCLK=1;vol=1;if(ADOUT)vol|=0x01;ADCLK=0;ADCS=1;delay(21);/两次转换间隔不不大于21usP0=0xff;/P0口置初始输入状态2.7 人体信号采集电路人体信号采集由人体红外检测探头和比较电路构成。2.7.1 人体红外探头热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射红外线,并将其转变为电压信号。热释电传感器具备成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、敏捷度高、可流动安装等特点。实际使用时,在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜,这样可大大提高接受敏捷度,增长检测距离及范畴。实验证明,热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜,则其检测距离仅为2 m 左右;而配上菲涅尔透镜后,其检测距离可增长到10 m 以上2.7.1.1 热释红外传感器热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期浮现一种新型传感器件，当前已得到越来越广泛应用，从原理上分析，它重要有积极式和被动式两类。图2-11 传感器顶图2-12 传感器低图2-13 传感器侧热释电红外传感器和热电偶都是基与热电效应原理热电型红外传感器。热释电红外传感器（如下简称：传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大某些构成。图2-11为它们顶视图，其中较大矩形某些为滤光窗，图2-12为底视图，图2-13为侧视图， P1、P2为两个敏感单元，面积约21mm2，间距1mm。 （1）敏感单元当传感器没有检测到人体辐射出红外线信号时，由于P1、P2自身产生极化，在电容两端产生极性相反、电量相等正、负电荷，而这两个电容极性是相反串联，因此，正、负电荷互相抵消，回路中无电流，传感器无输出。当人体静止在传感器检测区域内时，照射到P1、P2上红外线光能能量相等，且达到平衡，极性相反、能量相等光电流在回路中互相抵消。传感器依然没有信号输出。同理，在灯光或阳光下，因阳光移动速度非常缓慢，P1、P2上红外线光能能量依然可以看作是相等，且在回路中互相抵消；再加上传感器响 应频率很低（普通为0.110Hz），即传感器对红外光波长敏感范畴很窄（普通为515um），因而，传感器对它们不敏感。从原理上讲，任何发热体都会产生红外线，热释电人体红外线传感器对红外线敏感限度重要体当前传感器敏感单元温度所发生变化，而温度变化导致电信号产生。环境与自身温度变化由其内部构造决定了它不向外输出信号；而传感器低频响应（普通为0.110Hz）和对特定波长红外线（普通为 515um）响应决定了传感器只对外界红外线辐射而引起传感器温度变化而敏感，而这种变化对人体而言就是移动。因此，传感器对人体移动或运动敏感，对静止或移动很缓慢人体不敏感；它可以抗可见光和大某些红外线干扰。（2）滤光窗 制造热释电红外探测元高热电材料是一种广谱材料，它探测波长范畴为0.220m。为了对某一波长范畴红外辐射有较高敏感度，普通在传感器上加装了一块干涉滤光窗。滤光窗是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成，滤光窗能有效地滤除7.014um波长以外红外线。例如，SCA02-1对 7.514um波长红外线穿透量为70%，在6.5um处时下降为65%，而在5.0um处时陡降为0.1%；P2288响应波长为 614um，中心波长为10um。物体发射出红外线辐