畢業(yè)論文-基于stc單片機的人體感應臺燈設計【精校排版】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　基于STC單片機的人體感應臺燈設計</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要III</b></p><p&

2、gt;　　AbstractIV</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1 單片機的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.

3、2.2 臺燈的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 課題研究的意義3</p><p>　　1.4 本文結(jié)構(gòu)3</p><p>　　第二章 光敏電阻5</p><p><b>　　2.1 簡介5</b></p><p>　　2.2 光敏電阻的結(jié)構(gòu)5</p>&

4、lt;p>　　2.3 光敏電阻的分類6</p><p>　　2.4 光敏電阻的主要參數(shù)和特性6</p><p>　　2.5 光敏電阻的制作材料7</p><p>　　2.6 光敏電阻的工作原理7</p><p>　　2.7 光敏電阻的應用8</p><p>　　2.7.1 光敏電阻調(diào)光電路

5、8</p><p>　　2.7.2 光敏電阻式光控開關8</p><p>　　第三章 紅外傳感器的功能特性10</p><p>　　3.1 熱釋電紅外傳感器10</p><p>　　3.1.1 概述10</p><p>　　3.1.2 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理10</p>&l

6、t;p>　　3.1.3 熱釋電紅外傳感器的優(yōu)缺點11</p><p>　　3.1.4 熱釋電紅外傳感器的抗干擾性11</p><p>　　3.2 菲涅爾透鏡12</p><p>　　3.2.1 概述12</p><p>　　3.2.2 菲涅爾透鏡的工作原理13</p><p>　　3.3 紅

7、外傳感器探測的影響因素13</p><p>　　3.3.1 人體不同部位的探測13</p><p>　　3.3.2 透鏡的面積大小13</p><p>　　3.3.3 透鏡的區(qū)段數(shù)量13</p><p>　　第四章 人體感應臺燈的總體設計15</p><p>　　4.1 STC89C52單片機簡單介

8、紹15</p><p>　　4.2 人體感應臺燈工作原理16</p><p>　　4.3 單片機外接電路部分18</p><p>　　4.3.1 晶振電路18</p><p>　　4.3.2 繼電器18</p><p>　　4.4 傳感器及信號處理部分20</p><p>

9、　　4.4.1 人體熱釋電紅外傳感器及BISS000120</p><p>　　4.4.2 光強信號變成可處理的數(shù)字信號23</p><p>　　4.5 基于STC單片機的人體感應臺燈硬件電路28</p><p>　　第五章 設計總結(jié)29</p><p><b>　　參考文獻30</b></p&g

10、t;<p><b>　　附錄31</b></p><p><b>　　致謝36</b></p><p>　　基于STC單片機的人體感應臺燈</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　臺燈已是千家萬戶的必須生活品，夜晚時，人們摸黑去開燈，非常

11、不方便，而當離開時，又經(jīng)常忘記關燈而造成巨大的浪費。電能是極寶貴的二次能源，節(jié)約用電是節(jié)約能源的重要內(nèi)容。如今，各種智能型臺燈以漸漸融入人們的日常生活當中，在方便人們使用的同時，也減少了能源的浪費。</p><p>　　本文設計制作了一種人體感應臺燈，主要以熱釋電紅外傳感器、BISS0001和單片機組成的紅外傳感控制電路。其原理是：以人體紅外輻射（波長為9.5um）為傳感信號，當人體在臺燈范圍內(nèi)且環(huán)境光強較弱時，

12、自動感應開燈，省去黑夜摸燈的麻煩；當人離開臺燈傳感器檢測范圍，自動感應關燈。其特點是，自動開關燈，在方便人們使用的同時也節(jié)約了能源。</p><p>　　本文首先介紹結(jié)合單片機的智能化電器的普遍推動了家用小電器臺燈的智能化。然后將介紹設計中用到的STC89C52單片機的功能及傳感器的選擇。最后進行臺燈的綜合硬件設計。</p><p>　　關鍵字：STC89C52單片機；熱釋電紅外傳感器；光

13、敏電阻；人體感應；節(jié)能</p><p>　　Design of Human Induced Table Lamp Based on STC Microcomputer</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Lamp is necessary for thousands of households living

14、 supplies. When in the dark, the people is very in convenient to turn on the lights, and they often forger to turned off the lights when they left, it is resulting in a huge waste of energy. The electricity is very preci

15、ous second energy, save electricity is an important connect of managing the sources of energy. Nowadays, all kinds of intelligent desk lamp to getting in people’s daily life, in a convenient people use at the same time,

16、also red</p><p>　　In this paper, a human induced design table lamp, mainly infrared sensor and BISS0001 and single-chip processor consisting of infrared sensor control circuit. The principle is that infrared

17、 radiation in the human body for the sensor circuit, automatic sensors turn on the lights when the body of the lamp and the environment when a weak light. In another way, turn off the lights by automatic sensor when peop

18、le leave the lamp sensor detection range. It is feature is automatic light switch, in a con</p><p>　　First, this paper introduces the intelligent appliances with single-chip microcomputer universal pushing t

19、he small household electrical appliances desk lamp intellectualization, and then used to introduce STC89C52 single-chip design features as well as the sensor of choice, the final table of the hardware design. </p>

20、<p>　　Key words: STC89C52 Microcomputer, infrared sensor, photoconductive resistance, Human induced, Energy saving </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b>

21、</p><p>　　隨著社會的進步，市場的不斷變化，電子產(chǎn)品也在快速的發(fā)展，家用電器也趨向智能化，現(xiàn)已用于實際中的有智能洗衣機，智能電飯鍋，智能電磁爐等，而這些智能型家電都是利用單片機作為中央控制單元，與普通家用電器相比，其功能性更強，使用更加方便，安全性也更高，更重要的是節(jié)省電能。</p><p>　　以后的智能家電主要朝三個發(fā)展趨勢：自適應進化、多種智能化、網(wǎng)絡化。自適應進化是家用電

22、器更具自身狀態(tài)和外接環(huán)境自動優(yōu)化工作方式和過程的能力，這種能力使得家用電器在其生命周期中都處于最有效率、最節(jié)省能源和最好品質(zhì)狀態(tài)。多種智能化是家用電器盡可能在其特有的工作功能中模擬多種人的智能思維或智能活動的功能。網(wǎng)絡化是建立家用電器社會的一種形式，網(wǎng)絡化的家用電器可以由用戶實現(xiàn)遠程控制，在家用電器之間也可以實現(xiàn)互操作。</p><p>　　隨著家用電器的迅速發(fā)展，作為家用電器之中的臺燈也順應著科技的發(fā)展步伐走向

23、智能化。雖然現(xiàn)在的臺燈市場是以按鍵式臺燈為主。但是，隨著當今電子技術(shù)的發(fā)展和人們的生活需求，傳統(tǒng)臺燈已受到更新?lián)Q代的威脅。與其它智能家電器一樣，人體感應臺燈有許多普通按鍵式臺燈所無法比及的優(yōu)勢，它可以更節(jié)省電能，也有利于環(huán)保。同時，人體感應臺燈在黑暗的時候自動開關燈的功能也讓使用者使用起來更加方便，省去黑暗摸燈的麻煩，避免造成能源浪費。如今，智能型家用電器因為它們的巨大優(yōu)勢而越來越受到人們的青睞。</p><p>

24、;　　1.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　單片機在本次人體感應臺燈設計中是主要控制單元，電路燈光控制是在單片機的控制下工作。下面首先介紹單片機的發(fā)展現(xiàn)狀，在對其熟悉的基礎上，再對它進行合理的應用。</p><p>　　1.2.1 單片機的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　如今，單片機的發(fā)展進入了一個新的階段，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展。趨勢將是進一步

25、向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、外圍電路內(nèi)裝化等幾個方向發(fā)展。以下是其一些主要的發(fā)展趨勢：</p><p>　　CMOS化，由于CHMOS技術(shù)的進步，促進了單片機的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態(tài)。這也是今后以80C51為標準MCU芯片的原因。大多數(shù)的單片機芯片是采用CMOS半導體工藝產(chǎn)生。其特點包括低功耗、高密度、低速度等。低功耗

26、化，單片機的功耗已從Ma級，甚至1uA以下；使用電壓在3至6伏，完全適應電池工作；低壓化，幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3至6伏范圍內(nèi)工作；高性能化，主要是指進一步改進CPU性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性；外圍電路內(nèi)裝化，這也是單片機發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時器/計

27、數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器、液晶顯示驅(qū)動器、彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等；增強I/O口功能，為了減少外部驅(qū)動芯片，進一步增加單片機并行口的驅(qū)動能力，現(xiàn)在有的單片機可直接輸出較大電流(20mA)和電壓，以便直接驅(qū)動顯</p><p>　　1.2.2 臺燈的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　臺燈本來是一個很簡單的照明工具，但是，隨著科技的

28、進步，人們對臺燈的功能要求也日漸提高。</p><p>　　目前的市場上，臺燈大致可以分為三種：第一種是普通的白熾臺燈，第二種是鹵素臺燈，第三種則是熒光臺燈。普通的白熾臺燈或者鹵素臺燈的優(yōu)點是，價廉，且發(fā)光的連續(xù)性好，缺點就是耗能多。由于燈絲發(fā)光較集中，若它的功率稍大就會產(chǎn)生眩光，反之，便會使得照度不夠。而普通的螢光臺燈，是由于其熒光管發(fā)光面較大，所以被照射面的光線較顯均勻，被照射物后影的形狀較小，對眼睛有較小干

29、擾。而且它的頻閃效應易使眼鏡產(chǎn)生疲勞。</p><p>　　平時，我們對臺燈應該要做系統(tǒng)和科學的評價，而不能輕信了某些廠家為了達到某一項指標就自稱的“護目燈”、“護眼光源”等?，F(xiàn)在的市場，還沒有其它廠家推出大功率LED臺燈的應用產(chǎn)品，且普通顧客對LED臺燈的認識還需進一步的普及和提高，大功率LED臺燈是用金屬結(jié)構(gòu)配合大功率發(fā)光管制成的。它能夠結(jié)合裝飾照明效果、性能穩(wěn)定、安全環(huán)保等，是理想的新一代環(huán)保臺燈。由于現(xiàn)在

30、大功率LED臺燈正處于市場的開拓階段，且價格偏高，再加之客戶對其了解甚少。但是其擁有巨大的市場潛力。加上它的諸多優(yōu)點，如護眼、省點、環(huán)保等，可以預計，隨著以后大功率LED臺燈成本的不斷下降，其市場會有更廣闊的發(fā)展。到時候，大功率LED臺燈將進入千家萬戶，更好的融入我們的工作生活當中。</p><p>　　而且，隨著科技的不斷進步，以及當今智能化家電的“熱潮”，臺燈也能實現(xiàn)智能化、以及更多的實用功能的實現(xiàn)，能在方便

31、人們使用的同時，還能達到環(huán)保、節(jié)約能源的效果。</p><p>　　1.3 課題的研究意義</p><p>　　人體感應臺燈最大的優(yōu)點就是節(jié)能和方便。節(jié)能尤為重要，現(xiàn)在全世界都缺少電能。如今，由世界自然基金會向全球發(fā)出的一項倡議，呼吁人們在每年的3月份的最后一個星期六，熄燈一小時，以此來激發(fā)人們對保護地球的責任感，以及對氣候變化等環(huán)境問題的思考與關注，此項倡議表明了對全球共同抵御氣候變暖

32、行動的強力支持。如果用上我們的人體感應臺燈，假設一天可以節(jié)省10min的開燈時間，那么在燈上裝上10W的節(jié)能燈泡。節(jié)省的電能為10W×600s=6000J，若持續(xù)一個月，節(jié)省的電能就能達到180000J，一年下來，就能節(jié)省大概2190000J的電能，這2190000J的電能就相當于0.6千瓦時。如果全國人都能每年節(jié)省0.6千瓦時的電能，那么每年全國就會省下7.8億千瓦時的電能，這7.8億千瓦時的電能就相當于節(jié)省了接近4億的人民

33、幣。</p><p>　　解決能源問題，必須長期堅持貫徹開發(fā)與節(jié)約并重的方針，并把節(jié)約能源放在重要位置。電能是極寶貴的二次能源，節(jié)約用電是節(jié)約能源的重要內(nèi)容。節(jié)約用電，就是要不斷提高電能利用的技術(shù)水平，不要白白浪費電能，讓每度電的電能都發(fā)揮出最大的作用。節(jié)約用電的意義在于：一，節(jié)約電能，也就是節(jié)約發(fā)電需要的一次能源，從而使全國的能源得到節(jié)約，可以減輕能源和交通運輸?shù)木o張程度；二，節(jié)約電能，也就意味著相應地節(jié)省國家

34、對發(fā)、供用點設備需要投入的基建投資；三，節(jié)約電能，必須依靠科學與技術(shù)的進步，在不斷采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設備的情況下，節(jié)電同時必定會促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的發(fā)展與提高；四，節(jié)約電能，要靠加強用電的科學管理，從而才能改善經(jīng)營管理工作，提高企業(yè)管理水平；五，節(jié)約電能，能夠減少不必要的電能損失為企業(yè)減少電費支出，降低成本，提高經(jīng)濟效益，從而使有限的電力發(fā)揮更大的社會經(jīng)濟效益，提高電能利用率，更為有效的利用好電力資源[2]。</p&g

35、t;<p><b>　　1.4 本文結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本論文通過基于STC89C52單片機,紅外傳感器以及光敏電阻等技術(shù)對人體感應臺燈進行了設計。</p><p>　　第一章：緒論（本章闡述了單片機和臺燈的發(fā)展現(xiàn)狀，課題研究的意義，以及研究的內(nèi)容。）</p><p>　　第二章：光敏電阻（本章介紹了光敏電阻功能及

36、其相關應用電路。）</p><p>　　第三章：紅外傳感器的功能特性（本章對本文設計需要用到的熱釋電紅外傳感器工作原理及其工作特性等方面進行詳細的介紹。菲涅爾透鏡作為熱釋電紅外傳感器的信號采集的輔助工具，也對其進行簡單的介紹。）</p><p>　　第四章：人體感應臺燈的總體設計（本章詳細介紹了以STC單片機為核心芯片的硬件電路圖及其涉及到的一系列硬件。）</p><p

37、>　　第五章：設計總結(jié)（總結(jié)人體感應臺燈設計。）</p><p><b>　　第二章 光敏電阻</b></p><p>　　光敏電阻有一重要特性，即當環(huán)境光比較強時，它的阻值減??；相反，當環(huán)境光較弱時，它的阻值就會增大，它的阻值會隨著環(huán)境的光強的改變而改變。本論文設計也是利用了光敏電阻的這一特性，用它來感應環(huán)境光的強弱。若是環(huán)境光較強的時候，光敏電阻的阻值就很

38、小，傳感器信號處理電路會根據(jù)它的阻值進行相應的處理；反之，光弱的時候，它的電阻值就會變大，同時熱釋電紅外傳感器要是檢測到有人在附近時，傳感器信號處理電路就會把這些信號經(jīng)過處理傳到單片機控制電路，從而啟動點亮臺燈。所以本次設計對光敏電阻要求較高，它要對環(huán)境光比較敏感，并及時把信號傳送到信號處理檢測電路,下面將介紹光敏電阻的基本原理及其相關特性。</p><p><b>　　2.1 簡介</b>

39、;</p><p>　　圖2.1 光敏電阻實物圖 </p><p>　　光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值改變隨入射光光強而變化的電阻器；當入射光較強的時候，電阻會相應減小，反之，電阻則會增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制等。常用的光敏電阻是硫化鎘光敏電阻，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值會隨入射光線的強弱變化而改變，在較暗的環(huán)境下，它的阻值（即稱暗阻）可達

40、到1至10M歐，同樣的，在強光條件下，它阻值（即稱亮阻）只有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻對光的敏感性與人眼對可見光的響應很接近，只要人眼可以感受到的光，它的阻值都會發(fā)生變化。特別是在設計光控電路時，都會利用白熾燈泡或自然光作為控制光源。</p><p>　　2.2 光敏電阻的結(jié)構(gòu)</p><p>　　光敏電阻器通常都是制成薄片的結(jié)構(gòu)，主要是為了吸收更多的光能。當它受到光的照射時，光敏層內(nèi)就激

41、發(fā)出電子一空穴對參與導電，使電路中的電流增強。為了獲得較高的靈敏度，它的電極常采用梳狀圖案，是在一定的掩膜下向光電導薄膜上蒸鍍金貨銦等金屬形成的。</p><p>　　光敏電阻器一般是由玻璃基片、光敏層和電極等組成的。光敏電阻器在電路中用字母表示為“R”或“RL”、“RG”。</p><p>　　2.3 光敏電阻的分類</p><p>　　根據(jù)光敏電阻的光譜特性，

42、可將光敏電阻分為三種：</p><p>　　紫外光敏電阻：對紫外線感應較靈敏。主要有硫化鎘、硒化鎘等光敏電阻，一般用于紫外線的探測；</p><p>　　紅外光敏電阻：對紅外線感應較靈敏。主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛、銻化銦等光敏電阻器，大部分用于天文探測、非接觸測量、紅外通信等國防和科學研究，以及工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)當中；</p><p>　　可見光光敏電阻：主要有硫化鎘

43、、硒化鎘、硅、硫化鋅等。一般用于各種光電控制系統(tǒng)之中，例如光電自動開關、照明系統(tǒng)的自動亮滅、自動給水停水裝置、機械上的自動保護裝置、超薄零件的厚度檢測、照相機自動曝光裝置、光電計數(shù)器、以及光電跟蹤系統(tǒng)等。</p><p>　　2.4 光敏電阻的主要參數(shù)和特性</p><p><b>　　主要參數(shù)和特性：</b></p><p>　　光電流、亮

44、電阻：光敏電阻在一定的外加電壓下，當有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。</p><p>　　按電流、暗電阻：光敏電阻在一定的外加電壓下，當沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示。</p><p>　　靈敏度：是指光敏電阻在不受光照射的情況下，其電阻值與受光照射情況下阻值的相對變化值。

45、</p><p>　　光譜響應：是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。如果將不同波長下的靈敏度畫成曲線，便可以得其曲線。</p><p>　　光照特性：光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著光強度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進一步增大光照強度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。</

46、p><p>　　伏安特性曲線：伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。</p><p>　　溫度系數(shù)：光敏電阻的光電效應受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。</p><p>　　額定功率：額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當溫度升高時，其消耗的功率

47、就降低。</p><p>　　2.5 光敏電阻的制作材料</p><p>　　光敏電阻的制作材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。它們對可見光的反應十分靈敏。除可見光光敏電阻外，還有用其它半導體材料制作的紅外光敏電阻及紫外光敏電阻等光敏器件。在設計電子線路設計時，應根據(jù)感光的波長，即發(fā)光元件發(fā)出的是可見光、還是紅外光，或者紫外光，來選擇適當?shù)男吞柕墓饷綦娮栌枰耘鋵?。同時，采用涂

48、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。在光敏電阻中，硫化鎘光敏電阻響應時間較慢，為100ms至1ms，故僅適用于低頻場合，其使用溫度溫度范圍一般為-20攝氏度至70攝氏度，并且具有一定的溫度系數(shù)。紅外光敏電阻的相應速度快，約為1us，使用溫度低于60攝氏度。</p><p>　　2.6 光敏電阻的工作原理</p

49、><p>　　光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應。在半導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，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。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。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要

50、光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，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—空穴對增加了半導體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將逐漸復合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復原值[3]。在光敏電阻的兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強增大而變大，從而實現(xiàn)

51、光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可以加直流電壓，也可以加交流電壓。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。</p><p>　　2.7 光敏電阻的應用</p><p>　　光敏電阻可廣泛用于各種光控電路，如對燈光的控制、調(diào)節(jié)等場合，也可用于光控開關，以下是幾種常見的應用電路。</p><p>　　2.7.1 光敏電阻調(diào)光電路&

52、lt;/p><p>　　圖2.2是一種典型的光控調(diào)光電路，其工作原理是：當環(huán)境光變?nèi)鯐r引起光敏電阻RG的阻值增加，此時電容C上的分壓上升，因而使的可控硅的導通角增大，達到增大照明燈兩端電壓的目的。反之，RG的阻值會下降，以致可控硅的導通角變小，照明燈兩端電壓也隨著下降，使燈光變暗。</p><p>　　圖2.2 光控調(diào)光電路</p><p>　　2.7.2 光敏電阻

53、式光控開關</p><p>　　以光敏電阻為核心元件的帶繼電器控制輸出的光控開關電路有許多形式，例如自鎖亮激發(fā)、精密度激發(fā)、暗激發(fā)等等，以下是幾種常見應用電路。</p><p>　　圖2.3是一種暗激發(fā)繼電器開關電路。它的工作原理是：當照度下降到設置值時，由光敏電阻阻值的上升，從而激發(fā)VT1導通，同時，VT2的激勵電流使繼電器工作，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，對外電路進行控制。</p

54、><p>　　圖2.3 簡單的暗激發(fā)光控開關</p><p>　　圖2.4是一種精密的暗激發(fā)時滯繼電器開關電路。它的工作原理是：當照度下降到設置值時由于光敏電阻阻值上升，使運放IC的反向端電位升高，其輸出激發(fā)VT導通，VT的激勵電流使繼電器工作，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，對外電路進行控制。</p><p>　　圖2.4 精密的暗激發(fā)光控開關</p>

55、<p>　　第三章 紅外傳感器的功能特性</p><p>　　3.1 熱釋電紅外傳感器</p><p><b>　　3.1.1 概述</b></p><p>　　圖3.1 熱釋電紅外傳感器實物圖</p><p>　　熱釋電紅外傳感器是本論文設計中所使用的傳感器。該傳感器在電路中的作用是，利用它采集回來的

56、信號去對控制燈光。由于其本身采集到的信號是很微弱的，感應范圍也很小，若是在它的正面加上一個菲涅爾透鏡，便可將人體發(fā)出的紅外輻射聚焦，同時可將信號采集范圍增大到10米左右。本次設計對該傳感器的性能要求較高，因為它采集回來的信號將直接影響燈光的控制行為。最主要的是，這種傳感器要只對人體發(fā)出的紅外線感應很靈敏，而對其他的小動物不起作用。下面將介紹熱釋電紅外傳感器的工作原理及其功能特性。</p><p>　　熱釋電紅外傳

57、感器的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　圖3.2 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如果使某些強介電物質(zhì)的表面發(fā)生變化，伴隨著溫度的上升或者下降，在它的表面上就會發(fā)生電荷的變化，這種現(xiàn)象被稱為熱釋電效應。此現(xiàn)象尤其在鈦酸鋇之類的強介電材料上表現(xiàn)明顯。在這一類的晶體上，上下表面設置電極，并在其上表面加上黑色的膜，如果發(fā)現(xiàn)紅外線間歇地照射，其表面溫度上升為ΔT，內(nèi)部的原子排列順

58、序變化引起自發(fā)極化電荷ΔP，假若元件的電容為C，那么元件兩極的電壓即為ΔV=ΔP/C。此外，熱釋電效應所產(chǎn)生的電荷不是永久保存的。該外傳感器的結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示。光線從(1)進入，然后經(jīng)(2)濾光片到達(3)熱釋電元件，從而產(chǎn)生的電信號經(jīng)過(4)引線輸出。熱釋電紅外傳感器的窗口接受光線，濾波片對自然界中的白光信號具有抑制作用，因此，透過濾波片熱釋電元件只能接受特定波長的紅外信號。當光線照在熱釋電元件上后，由于熱釋電元件的上下表面受到的

59、光照不同，便會產(chǎn)生電子，且形成電流，使兩快黑色涂膜產(chǎn)生不用的熱釋電。電流經(jīng)過場效應管后放大輸出電壓信號。熱釋電紅外傳感器的波長靈敏度特性在0.2至20um范圍內(nèi)保持不變。也就是說，鈦酸鋇紅外傳感器對光敏感的范圍相當?shù)膶?，為了捕獲某些特定的光，防止其它光譜的干擾，必須加</p><p>　　3.1.3 熱釋電紅外傳感器的優(yōu)缺點</p><p>　　熱釋電紅外傳感器的優(yōu)點是，其不發(fā)生任何類型

60、輻射，且本身屬于被動式紅外傳感器，它的隱蔽性較好，且功耗小，價格也相對低廉。在日常生活中，其利用率也在日漸提高，越來越受到人們的青睞。當然，任何實物都具有兩面性，所以熱釋電紅外傳感器也存在著不足的地方，例如：它的信號幅度較小，容易受到各種熱源，或者光源的干擾；人體的紅外輻射容易被遮擋；容易受射頻輻射的干擾；當環(huán)境溫度接近人體溫度的時候，其探測靈敏度會下降，不能立即感應，會有失靈的現(xiàn)象；且熱釋電紅外傳感器對徑向方向運動的物體檢測能力較差。

61、</p><p>　　3.1.4 熱釋電紅外傳感器的抗干擾性</p><p>　　首先，它可以避開小動物的干擾。平時，探測器應該安裝于規(guī)定的使用高度，對于在探測范圍的小動物，一般不會發(fā)生誤報；其次，抗電磁干擾。最后，抗燈光干擾。探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受遠處H4鹵素燈透過玻璃照射時，不會產(chǎn)生誤報。</p><p>　　3.2 菲涅爾透鏡</p>

62、<p>　　菲涅爾透鏡在本論文設計中的作用是，輔助熱釋電紅外傳感器采集人體發(fā)出的紅外輻射，它可將較遠距離的人體發(fā)出的微弱的紅外線信號聚集起來，并且，熱釋電傳感器在它的作用下可以探測到較遠距離人的活動。菲涅爾透鏡在傳感器信號處理電路中起著比較重要的作用，在它的輔助之下才能采集到較好的輸入信號。下面將簡單介紹有關菲涅爾透鏡的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理。</p><p><b>　　3.2.1 概述&

63、lt;/b></p><p>　　菲涅爾透鏡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計的，透鏡的技術(shù)精度要求很高，一片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須是表面光潔，紋理清晰，其厚度隨用途而變，多在0.65mm左右，紅外光的透過率應大于65%。透鏡應嚴格按要求安裝在外殼上，并須仔細調(diào)整透鏡與傳感器窗口之間的距離

64、（焦距），才能獲得最佳效果[5]。</p><p>　　菲涅爾透鏡相當于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本相比普通的凸透鏡要低得多。大多數(shù)用于對精度要求不是很高的場合，例如薄膜放大鏡、幻燈機、紅外探測器等。</p><p>　　圖3.3 菲涅爾透鏡實物圖</p><p>　　3.2.2 菲涅爾透鏡的工作原理</p><p>　　菲

65、涅爾透鏡的工作原理，是利用了其特殊的光學原理，在探測的前方會產(chǎn)生一個交替變化的“高靈敏區(qū)”和“盲區(qū)”。當有人從透鏡面前走過的時侯，來自人體的紅外線將會一直交替著從“盲區(qū)”進入到“高靈敏區(qū)”，這樣便使接收到的信號以脈沖的形式輸入，提高了其能量幅度。同時，根據(jù)菲涅爾透鏡的工作原理，它可以分為量子型和熱型，熱型的紅外傳感器也就是本論文中所研究的熱釋電紅外傳感器。菲涅爾透鏡有兩個作用：一是聚焦作用，同過菲涅爾透鏡的鏡面聚焦作用，可以將將紅外信號

66、折射，或者反射在PIR上；二是將探測范圍內(nèi)的明區(qū)和暗區(qū)，它們被分為若干個。這些明區(qū)和暗區(qū)，使進入到探測范圍內(nèi)的物體且是移動的，它能夠以溫度變化的形式，在PIR上產(chǎn)生變化的紅外信號。</p><p>　　3.3 紅外傳感器探測的影響因素</p><p>　　3.3.1 人體不同部位的探測</p><p>　　以感應人體的某些部位為例，在人體上半身，臉部、膝部、手臂

67、紅外輻射相對較強，而下身部分的紅外輻射就相對較弱，因此可以推斷，當紅外傳感器的探頭放置得越高，它的探測距離就會越遠。</p><p>　　3.3.2 透鏡的面積大小</p><p>　　首先，菲涅爾透鏡的主要作用是將探測空間內(nèi)，將人體發(fā)出的紅外線有效的集中于熱釋電紅外傳感器上，說以，當菲涅爾透鏡的透鏡面積越大，此時，透過透鏡，聚集在熱式電元件上的熱釋電信號就會越強，同時，還可以增加透鏡的

68、探測距離。由于其透鏡對人體紅外線的有效聚焦作用，使其對能夠探測到較遠距離的人體，且紅外探測更加敏感。因此，通過菲涅爾透鏡的有效輔助作用，且對透鏡面積合理選用，紅外傳感器就能夠更有效的探測遠距離的人體。</p><p>　　3.3.3 透鏡的區(qū)段數(shù)量</p><p>　　菲涅爾透鏡從外形上可以分為長形的、方形的、還有圓形的；從功能上可以分為單區(qū)多段、雙區(qū)多段以及多區(qū)多段。在透鏡鏡片的表面上

69、刻錄了一圈圈，由小到大，向內(nèi)由深至淺的同心圓。如果這些同心圓的線越多，且密，那么可以增加其感應距離，且焦距近。所以說，當紅外光線越是靠近同心環(huán)，光線就越集中，且越強。同一行的數(shù)個同心環(huán)組成一個垂直感應區(qū)，同心環(huán)之間組成一個水平感應段。垂直感應區(qū)越多垂直感應角度越大；鏡片越長，感應段就越多，水平感應角度也就越大；區(qū)段數(shù)量越多，被感應人體移動幅度就越小，反之，被感應人體移動幅度就越大。不同區(qū)的同心圓之間，相互交錯，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。由于鏡

70、片受到紅外探頭視場角度的制約，所以它的垂直和水平的感應角度是有限的，鏡片的面積也相對有限[6]。</p><p>　　第四章 人體感應臺燈的總體設計</p><p>　　4.1 STC89C52單片機簡單介紹</p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable

71、 Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該單片機采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與MCS-51的指令集和輸出管腳相兼容。</p><p>　　圖4.1 單片機控制電路圖</p><p>　　STC89C52具體介紹如下：</p><p>　　主電源引腳（2根）；</p><p>

72、;　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源。</p><p>　　GND(Pin20)：接地線。</p><p>　　外接晶振引腳（2根）；</p><p>　　XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。</p><p><b&g

73、t;　　控制引腳（4根）；</b></p><p>　　RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號。</p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號。</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：程

74、序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。</p><p>　　可編程輸入/輸出引腳（32根）；</p><p>　　STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。</p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，即P0

75、.0～P0.7。</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準雙向I/O口線，即P1.0～P1.7。</p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準雙向I/O口線，即P2.0～P2.7。</p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準雙向I/O口線，即P3.0～P3.7。</p><p>　　表4.1

76、 STC89C52主要功能特性</p><p>　　4.2 人體感應臺燈工作原理</p><p>　　圖4.2 人體感應燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖4.3 人體感應燈系統(tǒng)工作示意圖</p><p>　　整個系統(tǒng)是以STC單片機控制下工作的。其工作過程是：當環(huán)境光較強時，光敏電阻阻值比較小，信號處理電路檢測到低電平信號，禁止熱釋電

77、紅外傳感器工作，省去了單片機的處理過程。當環(huán)境光較弱時，光明電阻阻值變大，信號處理電路接受到高電平，從而啟動熱釋電紅外傳感器工作。熱釋電紅外傳感器探測較遠的距離，探測距離在5米以內(nèi)，當人進到傳感器的控制范圍內(nèi)且光強較弱時，信號檢測電路處理信號，并將處理后的信號發(fā)送給單片機，STC單片機啟動燈光控制，使燈變亮；當人離開傳感器的控制范圍，燈光又漸漸熄滅。</p><p>　　4.3 單片機外接電路部分</p&

78、gt;<p>　　4.3.1 晶振電路</p><p>　　圖4.4 外接晶振電路圖</p><p>　　晶振就像單片機的心臟，用它的上下變化產(chǎn)生的時鐘來觸發(fā)單片機操作。每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，全名叫晶體震蕩器，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，它結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立于這個基礎之上，晶振提供的時鐘頻率越高，單片機運

79、行的速度就越快。</p><p>　　圖4.4中的兩電容是晶振的負載電容，分別接于其兩個腳上和對地的電容，通常在幾十皮發(fā)。各種邏輯芯片的晶振引腳可以等效為電容三點式振蕩器。晶振的引腳內(nèi)部一般是一個反相器，或者是奇數(shù)個串聯(lián)的反相器。在它的輸出引腳和輸入引腳之間用一個電阻連接，CMOS 芯片通常是幾M到幾十 M 歐之間。很多芯片的引腳內(nèi)部已包含了這個電阻，這樣，引腳外部就不用再接了。這個電阻的作用是為了使反相器在振蕩

80、開始的時候處于線性狀態(tài)，這時反相器就像一個有很大增益的放大器，以便起振。石英晶體也連接在引腳輸入和輸出之間，等效為一個并聯(lián)諧振回路，此時的振蕩頻率就是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。晶體兩旁的電容接地，其實也就是電容三點式電路的分壓電容， 接地點即是分壓點。以分壓點為參考點，振蕩引腳的輸入和輸出是反相的，但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來看，要形成一個正反饋，以保證電路的持續(xù)振蕩。在設計芯片的時侯，這兩個電容就已經(jīng)形成，一般兩個的容量是相等的，容

81、量大小依需求的不同而不同，但還是比較小的，不一定適合較寬的頻率范圍。外接的時侯，大約是在數(shù) PF 到數(shù)十 PF，這就要根據(jù)頻率和石英晶體的特性來決定了。且值得注意的是：這兩個電容串聯(lián)</p><p>　　4.3.2 繼電器</p><p>　　繼電器是一種常用的電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)，常用于自動控制電路中，其實際功能是用較小的電流去控制較大電流，相當于一種“自動開關”。

82、在電路中的作用是自動調(diào)節(jié)、電路轉(zhuǎn)換等。當它的輸入量達到一定值時，其輸出量將發(fā)生跳躍式變化。</p><p>　　圖4.5 繼電器工作原理圖 </p><p>　　繼電器的主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　額定工作電壓,是指繼電器在正常工作的時候，其線圈所需要的，即是電路的控制電壓。根據(jù)其型號不同，可以是交流，也可以是直流。</p><p>

83、;　　直流電阻，是指繼電器中線圈的直流電阻。</p><p>　　吸合電流，是指繼電器所產(chǎn)生吸合動作的最小電流。正常情況下，吸合電流必須略小于給予的電流，這時，繼電器才能正常穩(wěn)定地工作。對于線圈的工作電壓，一般不超過額定電壓的1.5倍，不然，產(chǎn)生較大的電流會使線圈被燒毀。</p><p>　　釋放電流，是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當其吸合電流減小到一定程度的時候 ，它便會恢復到未通電

84、的狀態(tài)。此時的電流將遠小于吸合狀態(tài)的電流。</p><p>　　觸點切換電流和電壓，是指繼電器所允許加載的電流和電壓。使用的時候，不能超過這允許值，不然，會損壞其觸點。</p><p>　　4.4 傳感器及信號處理部分</p><p>　　4.4.1 人體熱釋電紅外傳感器及BISS0001</p><p>　　圖4.6 傳感器部分電路&

85、lt;/p><p>　　熱釋電紅外傳感器（在本論文的第三章已詳細介紹）是一個非常有應用潛力的傳感器。它能檢測到人體或某些動物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。</p><p>　　空間中的所有物體都通過輻射方式來交換著能量，人體也是如此。無論在什么時候，人的身體都會產(chǎn)生人肉眼所不能看到的紅外輻射波長。如果，沒有其他方式的能量交換，則物體熱狀態(tài)的變化就取決于放射與吸收輻射能量的差值。當物體的輻射等

86、于吸收的外來輻射能量時，這時物體處于熱平衡狀態(tài)。熱力學定律可以用于研究平衡輻射的吸收與放射的規(guī)律。一般情況來說，人體的輻射能量收支是不相等的，但是，如果輻射熱交換過程很慢的話，會使人體中的內(nèi)能的分布均勻變化，并保持熱平衡的狀態(tài)，所以此時的輻射可視為具有準平衡的性質(zhì)。這時，人體的溫度是在變化的，但每一給定的瞬時，人體的狀態(tài)都可以看作是平衡的，且可以用一定的溫度來描述它[7]。</p><p>　　BISS0001是

87、一款高性能的被動式熱釋電紅外線傳感信號處理器。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關。它能自動快速的開起各類白熾燈、螢光燈、蜂鳴器、自動門等，特別適用于企業(yè)、商場、庫房等區(qū)域，或者安全區(qū)域的照明和報警系統(tǒng)等。</p><p>　　圖4.7 BISS0001實物圖</p><p>　　BISS0001功能敘述：</p><p>　　CMOS

88、數(shù)?；煊玫膶Ｓ眉呻娐?；具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，且與大多數(shù)傳感器相匹配；雙向鑒幅器；內(nèi)設有延遲時間和封鎖時間的定時器，且穩(wěn)定，調(diào)解范圍也比較寬；內(nèi)置參考電壓；它的正常工作電壓范圍是2V至6V，采用16腳DIP和SOP封裝；運用于大多數(shù)的傳感器和延時控制器。</p><p>　　圖4.8 BISS0001引腳圖</p><p>　　BISS0001引腳功能：</p>

89、<p>　　引腳1（A）：可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇段。當設為1時，允許重復觸發(fā)；反之，不可重復觸發(fā)。</p><p>　　引腳2（VO）：控制信號輸出端。由有效觸發(fā)的上調(diào)變沿觸發(fā)，使VO輸出從低電平跳變到高電平視為有效觸發(fā)。在輸出延時時間外和無有效觸發(fā)時，VO保持低電平。</p><p>　　引腳3、4（RR1、RC1）：輸出延時時間TX調(diào)節(jié)端。</p><

90、;p>　　引腳5、6（RC1、RR2）：觸發(fā)封鎖時間TI調(diào)節(jié)端。</p><p>　　引腳11、7（VDD、VSS）：工作電源正、負端。</p><p>　　引腳8（VRF/RESET）：參考電壓及復位輸入端。通常接VDD，當接0時，可使定時器復位。</p><p>　　引腳9（VC）：觸發(fā)禁止段。當VC＜0.2VDD時，禁止觸發(fā)；反之，允許觸發(fā)。</p

91、><p>　　引腳10（IB）：運算放大器偏置電流設置端。</p><p>　　引腳13、12（2 IN - 、2 OUT）：第2級運算放大器反向輸入端、輸出。</p><p>　　引腳14、15、16（1 IN + 、1 IN - 、1 OUT）：第一級運算放大器通向輸入端、反向輸入端、輸出端。</p><p>　　BISS0001電器參數(shù)：&

92、lt;/p><p>　　它是由高性能的CMOS工藝制造，其功耗低；工作電壓是3至6V；當工作電壓為5V的時侯，其輸出驅(qū)動電流為10毫安；正常工作溫度為-20至70攝氏度；貯存的溫度是-40至125攝氏度。它的組成包括運算放大器、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。</p><p>　　BISS0001的相關應用：</p><p>　　圖4.9是B

93、ISS0001的相關應用電路圖，圖4.10則是其內(nèi)部電路圖。圖中的運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級的放大，然后，由C3耦合給OP2進行第二級的放大，再經(jīng)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去啟動延時時間定時器，輸出信號Vo通過晶體管T1放大驅(qū)動繼電器去接通負載。圖中的R3為光敏電阻，其作用是，用來檢測環(huán)境亮度。當它作為照明控制的時侯，若周圍環(huán)境比較亮，那么R3阻值會降低，使9腳額輸

94、入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。當工作方式選擇開關SW1與1端連通的時侯，芯片處于可重復觸發(fā)的工作方式；當工作方式選擇開關SW1與2連同的時侯，芯片則處于不可重復觸發(fā)的工作方式。圖中R6其作用是調(diào)節(jié)放大器增益的大小，一般選用10K，實際使用時可以選用3K，通過它可以提高電路的增益，從而改善電路的性能。輸出延遲時間TX由外部的R9和C7的來調(diào)節(jié)大小，觸發(fā)封鎖時間Ti則由外部的R10和C6的來調(diào)整大小，一般情況下，R9/R10可以用4

95、70歐姆，C6/C7則可以選用0.1U[8]。</p><p>　　圖4.9 BISS0001熱釋電紅外開關應用電路圖</p><p>　　圖4.10 BISS0001內(nèi)部電路圖</p><p>　　4.4.2 光強信號變成可處理的數(shù)字信號</p><p><b>　　光強信號檢測：</b></p>

96、<p>　　采用光敏電阻檢測光線強弱。圖4.10是光敏電阻的特性曲線示意圖，其中，F(xiàn)L到FH是光敏電阻的工作頻帶，F(xiàn)P是中心頻率；圖4.11是光敏電阻在中心頻率光照下的電阻值與光強的關系曲線示意圖。</p><p>　　圖4.11 光敏電阻特性曲線</p><p>　　圖4.12 光敏電阻與光強關系曲線</p><p>　　根據(jù)光敏電阻的工作特性，選用

97、工作在可見光頻率范圍內(nèi)的光敏電阻，可以方便地測出光強信號[9]。根據(jù)光敏電阻的特殊性質(zhì)，當環(huán)境光較強的時候，光敏電阻的阻值會變小，信號檢測電路檢測到低電平，此時，紅外傳感器電路不會工作。反之，當環(huán)境光相對較弱的時候，其阻值會變大，檢測到高電平，此時，會啟動紅外傳感電路，同時也會啟動STC89C52單片機的工作。</p><p>　　由于傳感器采集的信號是相當微弱的，因此，在獲取信號之后，會通過相關電路來進行信號放

98、大等處理，再將處理后的信號輸出。</p><p>　　圖4.13 信號放大濾波電路</p><p>　　放大是最基本的模擬信號處理功能，它是通過放大電路實現(xiàn)的，大多數(shù)模擬電子系統(tǒng)中都應用了不同類型的放大電路。放大電路也是構(gòu)成其他模擬電路，如濾波、振蕩、穩(wěn)壓等功能電路的基本單元電路。</p><p>　　電子技術(shù)里的“放大”有種含義：一是能將微弱的電信號增強至人們所

99、需的數(shù)值（即放大電信號），以便于人們測量和使用；二是要求放大后的信號波形與放大前的波形形狀基本相同，即信號不失真，否者就會丟失掉將要傳送的信息，失去了放大的意義[10]。</p><p>　　從測量對象檢測出來的電信號一般比較微弱，也可能很大，必須進行信號的預處理，完成信號的濾波、放大或縮小等必不可少的處理步驟，以滿足后級各種電路對模擬信號幅值、相位等不同要求。根據(jù)信號放大電路在測控設備中所處的位置和作用的不同，

100、對模擬信號放大電路會有不同的要求，歸納起來主要有：穩(wěn)定、準確的放大倍數(shù)；高的溫度穩(wěn)定性、低的零點漂移；低的輸出噪聲；一定的輸人、輸出范圍；保證精度要求的頻帶寬度；一定的輸人共模范圍和高的共模抑制比；高輸入阻抗和低輸出阻抗等。</p><p>　　濾波電路一般用于濾去整流輸出電壓中的紋波，主要由電抗元件組成，例如在負載電阻兩旁并聯(lián)個電容器C，或者是串聯(lián)個電感器L，還有就是由電容和電感組成的各種復式濾波電路。因為電抗

101、元件具有儲能作用，所以當并聯(lián)的電容器C在電源提供的電壓升高時，它可以把部分的能量儲存起來，反之，電壓降低時，能量就將釋放出來，此時負載電壓較平滑，因此，電容C具有平波的作用；與負載串聯(lián)的電感L,當電源提供的電流增加時，它可以把能量儲存起來，反之，又將能量釋放出來，使負載電流較平滑，因此，電感L也具有平波的作用。濾波電路的形式很多，為了掌握它的分析規(guī)律，可以把它分為電容輸入式和電感輸入式。前者多用于小功率的電源中，而后者則多用于較大功率電

102、源中。</p><p>　　圖4.14 延時電路部分電路圖</p><p>　　由于電源波動以及高頻發(fā)射時無線電信號從電路敏感部分進入而形成干擾，導致電路進入循環(huán)觸發(fā)狀態(tài)，輸出不能停止。在BISS0001芯片上專門設有抗干擾封鎖延時，延長封鎖時間即可。輸出延時是指電路感應到人體后固定的輸出時間。當高頻發(fā)射模塊開始工作，在BISS0001中這個延時時間是固定的，即一旦觸發(fā)不論觸發(fā)時間的長短

103、信號幅度的大小，輸出時間都是一樣的。當電路停止輸出后并不是立即進入檢測狀態(tài)，而是延遲一段時間才開始檢測，這個延時就叫封鎖延時。封鎖延時用于電路工作環(huán)境的穩(wěn)定和恢復。當電路從輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換到停止輸出狀態(tài)時，電路工作環(huán)境會產(chǎn)生突變，比如發(fā)射時的無線干擾突然降低、電源電壓回升、電路因此產(chǎn)生的微弱震蕩等多種干擾疊加在一起形成一個較大的干擾信號，其足以使電路再次進入輸出狀態(tài)，循環(huán)不斷不能停止。加入封鎖延時可以避免電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的干擾，在干擾消失后

104、再重新進入檢測狀態(tài)。</p><p>　　圖4.15 傳感器和信號處理部分電路圖</p><p>　　環(huán)境光的檢測是比較重要的部分，其中有2個關鍵的元件，一個是光敏電阻，另一個是10K的可變電阻。光敏電阻的檢測能力的強弱可根據(jù)可變電阻來控制，有時發(fā)覺天色還挺亮的，燈就開了，那就把電阻變大些，光敏電阻的靈敏度就下降了，這樣就可以達到等天再暗些時再開燈。同樣，如果覺的天色已經(jīng)夠暗了，但燈還不

105、亮，就把電阻調(diào)小些。多調(diào)幾次，就能把臺燈調(diào)到一個最適合的狀態(tài)。</p><p>　　圖4.15的信號檢測及處理電路是由紅熱釋電紅外傳感器、光敏電阻、BISS0001所組成的。熱釋電紅外傳感器只對波長為10μm（即人體的紅外輻射波長）左右的紅外輻射感應，所以其只對人體引發(fā)探頭的動作。在其探頭里，由兩個互相串聯(lián)或者并聯(lián)的熱釋電元所組成，且制成的兩個電極化方向是相反的，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

106、產(chǎn)生釋電效應可以相互的抵消，于是無信號輸出。只要人體進入探測范圍內(nèi)，引發(fā)探頭動作，此時人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并發(fā)送電信號給熱釋電元，但這時侯的兩片熱釋電元所接收到的熱量是不同的，熱釋電也不同，且不能相互抵消，于是，輸出檢測信號。 BISS0001是由運算放大器、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呻娐贰．斖饨绻廨^強的時候，光敏電阻阻值會變小，BISS0001檢測到低電平，從而

107、封鎖14腳，禁止傳感器的信號。當外界光強較弱時，光敏電阻阻值會變大，此時，BISS0001檢測到高電平，開啟14腳；傳感器檢測到人體信號時，產(chǎn)生微弱的信號輸出，經(jīng)R5、R1005、R4、C1、C6、C7組成的信號放大濾波電路。R8、R9、</p><p>　　4.5 基于STC單片機的人體感應臺燈硬件電路</p><p>　　圖4.16 硬件部分電路圖</p><p

108、><b>　　第五章 設計總結(jié)</b></p><p>　　本次設計是基于STC89C52的人體感應臺燈的設計，在設計過程中需要掌握STC單片機、紅外傳感器、BISS0001、光敏電阻等的工作原理。主要技術(shù)難點在于對人體紅外信號的采集及處理。由于采用的是熱釋電紅外傳感器，當人體進入其感應范圍時，傳感器就會產(chǎn)生幾mV信號，然后通過以BISS0001為中心的信號處理電路，對信號進行二次放

109、大，并濾波以防止外界的信號產(chǎn)生干擾。信號經(jīng)過BISS0001后從而轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出，便于用單片機進處理。本系統(tǒng)制作的主要設計源泉來源于生活，因此創(chuàng)新之處也在于處理生活中一些比較常見的問題。以專門感應人體紅外信號的熱釋電紅外傳感器為基礎，以BISS0001信號處理電路，利用單片機進行處理，以達到便于控制的目的。當房間亮度不夠時，且有人在附近時，臺燈便會自動點亮，省去了黑暗中摸開關的麻煩；當無人在時，系統(tǒng)也會使臺燈自動熄滅，以達到節(jié)省能源