基于51单片机的智能台灯的设计与应用ver9 - 图文

基于51单片机的智能台灯的设计与应用

信号采集放大模块的具体要求：设计出对人体信号采集放大的电路结构，并且要考虑到外部噪声的干扰，设计合理的滤波电路抑制干扰，在广泛借鉴各种设计的优点的同时，充分考虑设计中的各个环节，并运用仿真软件对电路进行仿真测试，最后制作实物对本课题的正确性进行验证.

自动控制模块的具体要求：以51单片机为核心，蜂鸣器、八段数码管、发光二极管等元件构成外围电路，运用C语言或者汇编语言编写程序并在51单片机开发板上调试，模拟人来人走的情景，测试自动控制模块的响应能力和正确性，最后与信号采集放大电路相结合，实现具体的功能.

采用的研究方法：通过阅读书籍掌握红外线传感器工作原理；选择合适的电气元件，绘制电路原理图；设计单片机控制台灯的点亮与熄灭的程序，并利用相关工具进行功能调试；将程序烧入进单片机中.

实施方案：在课题的前期，大量阅读参考文献，了解当前热释电红外传感器的应用情况，对设计所需要的知识，包括红外传感器，51单片机等进行详细的了解；在课题的中期，通过对电路的分析，设计应用电路，重点在于信号的收集和电路的控制；在课题的后期，对设计的过程进行全面的整理，分析仿真的结果，对于设计过程中出现的问题进行分析总结，最后完成实物的制作以及论文的书写.

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第2章 硬件电路系统设计

2.1 硬件系统的架构

本设计的硬件系统主要分为两部分，一部分为信号采集放大模块，另一部分为自动控制模块.信号采集放大模块以红外传感器和光敏电阻为基础，以运算放大器构成的滤波放大电路为核心，通过外加电容和调节电阻大小来实现稳定的滤波放大功能，要求当有人进入检测范围时能够输出一个稳定的高电平.自动控制模块以STC89C52RC单片机为核心，通过外接发光二极管、蜂鸣器报警电路和八段数码管搭建完整的台灯控制电路，该模块可以在有信号输入的时候开始计时，并在八段数码管上显示计时的时间，在达到设定的时间（如一个小时）后，产生一个激励信号开启蜂鸣器并关闭台灯.系统架构如图2-1所示．其中光敏电阻感应光信号，在光线较暗的情况下产生一个激励信号以开启红外传感器感应电路，红外传感器检测其监测范围内是否有人出现，通过放大滤波后产生一个有效的激励信号传送至单片机，此后通过单片机内部程序处理一系列的外围I/O信号.

信号采集模块红外传感器自动控制模块光敏电阻STC89C52RC蜂鸣器八段数码管BISS0001LED灯图2-1 系统总体设计图

2.2 中央控制模块

中央控制模块俗称单片机，最初源于“Single Chip Microcomputer（SCM）”，在单片机诞生时，因为它的组成与原理是基于计算机的，所以SCM是一个准确的、流行的称谓.随着SCM在技术上、体系结构上的进步，其主要作用已经是控制而不是计算了.国际上逐渐采用微控制器（Micro Controller Unit，MCU）来代替SCM，形成了单片机领域公认的、最终统一的名词.在国内因为单片机一词已约定俗成，故继续沿用.

单片机就相当于将组成微型计算机的各功能部件：中央处理器CPU、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、可编程存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）、并行及串行输入输出I/O接口电路、定时/计数器、中断控制器等部件集成在一块半导体芯片上，构成一个完整的微型计算机[2].单片机内部具体结构如图2-2所示.随着大规模集成电路技术的发展，单片机内还可包含A/D、D/A转换器、高速输入/输出部件、DMA通道、浮点运算等新的特殊功能部件.

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时钟电路程序存储器（ROM）时钟电路中央处理器（CPU）中断系统I/O接口外部中断外部设备

图2-2 中央控制单元的内部架构图

2.2.1 STC89C52RC型单片机

目前世界上单片机生产厂商很多，如：Intel、Motorola、Philips、Atmel、SST、Winbond、Zilog等公司，本课题中使用的STC系列单片机是深圳宏晶公司的产品，其引脚如图2-3所示，它支持在线编程，烧录程序的时候不用再反复插拔单片机，使用方便，寿命较长.STC89C52RC型单片机在传承经典MCS-51内核设计理念的基础上，做了较多的技术改进与完善，使STC89C52RC芯片不仅具有传统51单片机具备的基础功能，还使单个芯片上拥有灵巧的8位CPU，功能上支持ISP（在系统可编程）与IAP（在应用可编程）等功能.STC89C52RC型单片机可为多种嵌入式控制应用系统提供更灵活、高效的应用系统解决方案.

该单片机具有6时钟/机器周期和12时钟/机器周期的两种工作模式，其指令代码完全兼容传统8051；3.3 V~5.5 V的宽范围工作电压；0~40 MHz的可调工作频率，且实际工作频率可达48 MHz；采用PDIP封装8K字节程序存储空间，片上集成有512字节数据存储器；拥有32个通用I/O口：P0、P1、P2、P3，均为准双向口（弱上拉）；无需专用编程器和仿真器，可通过串口RXD（P3.0）和TXD（P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成较大程序的下载；内带2K字节EEPROM存储空间；具有3个16位定时器/计数器.即定时器T0、T1、T2；具有4个外部中断，触发方式可设置为下降沿中断或低电平触发，掉电模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒；通用异步串行口（UART），还可用定时/计数器编程实现多个UART；工作温度范围从0 ℃到75 ℃[3].

此外，STC89C52RC型单片机支持两种节电模式，一种为空闲模式，另一种为掉电保护模式.当STC89C52RC在空闲模式下工作时，中央处理器停止工作，允许随机存取存储器、串行I/O口、定时/计数器、中断控制器维持工作；当STC89C52RC在掉电保护模式下工作时，随机存取存储器的内容被保存，振荡器被冻结，单片机的一切工作停止，直到下一次中断或硬件复位才开始正常工作.

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