摘 要:本系统的主要设计源泉来源于生活,因此创新之处也在于处理生活中一些比较常见的问题。本系统
以专门感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础,以BISS0001信号处理电路,利用单片机AT89S51进行处
理,以达到便于控制的目的。本设计制作的智能台灯,在设计上除了硬件部分采用防干扰技术外,在软件中也采用
了防干扰技术,其特点一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;二是能纠正坐姿,防止近视。
关键词:单片机AT89S51;智能台灯;设计
中图分类号:TP368
文献标识码:A
文章编号:1672-612x(2010)08-0014-06 0 引言
台灯已是千家万户的必需生活用品,人们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。目前国内市场台灯的设计大多只采用简单的调光电路进行单一调光,而
没有其他功能。本文设计制作的智能台灯选用AT89S51单片机作为主控芯片,以人体红外辐射(波长为
9.5 um)传感来控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时,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,若在一定时间内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。
1 AT89S51单片机介绍
AT89S51具有40个引脚, 4 KB Flash、256字节的RAM、32位I/O端口线、看门狗定时器、2个数据指
针、3个16位定时器/计数器、1个6向量2级中断结构、全双工串行端口,片内晶体振荡器及时钟电路。
89S51和89C51内核相同, 89S51针对89C51的明显的几个升级如下:⑴程序存储器写入方式:二者的
写入程序的方式不同, 89C51只支持并行写入,同时需要VPP烧写高压。89S51则支持ISP在线可编程写
入技术。串行写入、速度更快、稳定性更好,烧写电压也仅仅需要4~5 V即可。⑵电源范围: 89S5*电源范
围宽达4~5.5 V,而89C5*系列在低于4.8 V和高于5.3 V的时候则无法正常工作。⑶工作频率:目前
89S1*的性能远高于89C5*, 89S5*系列支持最高高达33MHZ的工作频率,而89C51工作频率范围最高
只支持到24M。⑷市场价格:由于89C51已经全面停产,所以在市场价格方面,库存的89C5*的批发价格
要比89S5*贵将近一倍!⑸兼容型: 89S5*向下兼容89C5*,就是说用89S5*可以替代89C5*使用,同
样的程序,运行结果相同。⑹加密功能: 89S5*系列全新的加密算法,这使得对于89S51的非授权改写变为
可能,程序的保密性大大加强,这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。⑺抗干扰性:内部集成看门狗
计时器,不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。⑻烧写寿命更长: 89S5*标称的1000次,实
际最少是1000次~10000次,这样更有利初学者反复烧写,减低学习成本。 2 硬件系统设计
2.1 硬件系统设计框图 图1 硬件系统设计框图
Fig.1 block diagram of the hardware system design
本系统组成如图1所示,主要由三部分组成:一 是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。二 是以AT89S51组成的中央处理单元:处理信号并发 出控制命令。三是提醒电路及灯光控制电路:给出 提醒信号并根据AT89S51给出的命令控制灯光。 整个系统是以AT89S51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AT89S51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,AT89S51启动灯光控制电路,使灯慢慢变亮。当环境光比较弱时,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。
2.2 电路设计部分
图2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
