智能台灯Word格式.docx

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BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。

当外界光强较强时，光敏电阻阻值很小，BISS0001检测到低电平，从而封锁14脚，禁止传感器infare1的信号。

当外界光强较弱时，光敏电阻阻值很大，BISS0001检测到低电平，开启14脚；

infare1检测到人体信号时，产生微弱的信号输出，经R5、R1005、R4、C1、C6、C7组成的信号放大滤波电路。

R1000、R1001、C1000和C1001组成的延时电路。

信号经处理后从2脚输出。

热释电红外传感器是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。

人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10μM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μM左右的红外线而进行工作的。

人体发射的10μM左右的红外线通过菲涅尔透镜增强后聚集到红外感应源上。

红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

图三单片机控制电路

图三是由单片机组成的报警及灯光控制电路。

当外部无任何中断时，80C51控制74LS138的使能控制端，使后面电路不工作。

当有中断一产生时，80C51启动74LS138，向P0脚低4位发送信号，控制灯慢慢亮。

当中断1和中断0同时产生时，80C51屏蔽掉中断1，启动74LS138向P0脚低四位发送数据，使灯光慢慢变暗。

这里采用74LS138控制DC832可以节省80C51的管脚，有利于扩展，以便于控制多盏灯。

由于采有DC0832可以有效地使灯实现阶梯形的变化。

3.程序框图:

中断1中断0

图四程序框图

程序框图如图四所示，程序开始后，对程序进行初始化。

向P0脚写入低电平，开启所有中断，启动计数器。

当中断1来时，进入中断1，设置R0为0，调用延时程序TIME0（延时10ms），判断R0是否等于7，若不是，则加1，继续发送数据进入循环，直至R=7，即实现的是灯慢慢变亮的一个过程。

当中断0和中断1同时产生时，根据优先级，屏蔽掉中断1，开启中断0。

调用延时程序TIME0（延时1分钟），查询中断0控制位;

防止人体不小心到达热释电探测器的探测范围内，采用延时程序来排除干扰，防止误判。

若为0，则返回主程序；

若为1，则向P0高四位发送数据，使灯保持原来最亮状态，调用延时程序TIME1，判断R0是否等于0，若是则中断返回，若不是，则R0减1，继续循环，直至R0等到于0，此程序的目的是实现灯慢慢变暗。

三、实验结果：

本系统的主要设计思想来源于生活。

台灯是一般家庭的生活必需品，但由于经常忘记关灯而造成巨大的能源浪费。

全球这么多台灯，估算一下，消耗能源可观。

另一个是作为一个必需品，当然要使生活变得更方便，省去了黑暗中开灯的麻烦，并且可以纠正坐姿。

本系统在实验室进行了实物实验。

热释电红外探测器1的距离是4m左右（距离可调），主要是因为般来说是门离书桌的距离;

以便黑暗中时人一到门口则启动，省去了开灯的麻烦，用户可以根据自己的实际情况进行距离调节。

热释电红外探测器2的距离是10cm左右（距离可调），主要考虑是当学习时，有时坐姿不正，引起身体离桌面太近，容易引起近视，此时台灯发出警告，提醒注意，若在设定的时间内未离开，则强制熄灭。

有时人学习累了，趴在桌子上睡觉，而忘了关灯,这时系统就会检测到，从而启动延时程序，一段时间过后，台灯就会自动熄灭。

本系统的主要技术难点在于对人体红外信号的采集及处理。

由于采用的是热释电红外传感器，当人体进入其感应范围时，传感器就会产生几mV信号，然后通过以BISS0001为中心的信号处理电路，对信号进行二次放大，并滤波，以防止外界的信号产生干扰。

信号经过BISS0001后从而转化为数字信号输出，便于用单片机进处理。

本系统制作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。

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，利用单片机进行处理，以达到便于控制的目的。

当房间亮度不够时，且有人在附近时，台灯便会自动点亮，省去了黑暗中摸开关的麻烦；

当学习时由于靠桌面太近，造成坐姿不正，系统就会提示，以纠正坐姿，防止近视；

当学习太累了时，趴在桌子上睡会儿时，台灯就会自动熄灭；

当无人在时，系统也会使台灯自动熄灭，以达到节省能源的目的。

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，当中断0产生时，并不立即执行，而是对其进行延时，防止由于不小心而进入到探测器2的范围内，以免产生误判。

虽然本系统以达到了使生活方便的目的，但是电路还是不够简单。

因为当有多个热释电红外传感器时，就需要相应的信号检测电路。

改进之处在于用一个信号处理电路同时控制多个传感器。

还有一个不足之处在台灯开启时，产生的光强容易干扰光敏电阻对环境光强的判别，引起误判，现在的处理方法是传感器部分与控制部分单独分开放置。

参考文献：

1）胡学海主编单片机原理及应用系统设计电子工业出版社北京2005年8月

2）赵继文主编传感器与应用电路设计科学出版社北京2002年

3）黄继昌主编电子元器件应用手册人民邮电出版社北京2004年

实验心得：

本系统的设计思想来源于生活，所以所具有的功能也是为生活的方便而设置的。

因此就产生了制作智能台灯的想法。

首先在与老师的商讨下，对项目进行了认证，确定了项目的可行性，列出了项目的主要难点及可能出现的问题，确定了以后的制作重点。

接下来进行构思，列出大体的框架图。

然后根据框架图用PROTEL画出电路原理图。

在对电路原理图进行了严谨的认证后，便开始了焊接电路。

由于主要对象是人，因此采用热释电红外传感器，此传感器是专门用于接收人体产生的10um左右的信号，相应的利用BISS0001处理其所产生的信号并转化为可处理的数字信号。

在焊接的过程中发现若用到两个光敏电阻，则可能使单片机产生误判。

因此将两个光敏电阻合到一块，不仅简化了电路，还提高了系统的稳定性。

当信号检测及处理部分完成后，便开始试检，以确定电路焊接正确与否。

在对电路进行调试的过程中，必须排除外界的干扰，尤其是附近热源的红外线干扰。

首先将BISS0001设置成不可重复触发方式，比较长延迟时间，以便得到稳定的输出信号，并把接收光电池的引脚接成高电平，使BISS0001认为一直处于黑暗之中，便于观测。

在运行时，当人远离时，BISS0001输出低电平，符合要求；

但是在人靠近后信号出现不规则的变化。

利用示波器对BISS0001的各个管脚进行测量，发现信来源的主要不稳定因于传感器，因此，在目前没有更好的更换下，只好采用目前的热释电传感器。

接下来做的是数字电路部分，主要BISS0001（5.8元）、80C51（7元）、74LS138（1元）、LM324（0.5元）、LM339（1元）、DAC0832（8元）、DS18B20（6.5元）、LCD1602（13元）组成。

数字电路部分比较简单，焊接完成后，编写一个新程序，对各个端口进行扫描，从而显示数字电路是可行的。

在对电路部分进行了初步的检测后，解决了比较主要的问题；

因此依据硬件编写相应的程序，经过KEIL软件仿真后，语法上无错误，各个端口的数据正是所需要的，最后是将软件烧到单片机中，然后运行整个系统。

通过本次实验，熟悉了电路的开发和制作及论文的编著写。

在实验中也遇不少难题，但通过各种方法进行了解决。

附录：

源程序：

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0003H

AJMPDET1;

远探测器

ORG0013H

AJMPDET0;

近探测器

ORG0050H

MAIN:

MOVP0,#00000001B;

置初始值DET0，DET1可重复触发，灯灭

MOVTMOD,#00000010B;

方式2，8位自动重装计数器

MOVTCON,#00010000B;

开启计数器T0

MOVIE,#10000111B;

开启所有中断

SJMP$

;

灯慢慢变亮

DET1:

MOVP0,#00000001B

CALLTIME0;

灯亮度延时10ms

MOVP0,#00000011B

CALLTIME0

MOVP0,#00000101B

MOVP0,#00000111B

MOVP0,#00001001B

MOVP0,#00001011B

MOVP0,#00001101B

MOVP0,#00001111B

CALLTIME1

RETI

灯慢慢熄灭

DET0:

CALLTIME1;

延时1分钟

MOVTCON,A

ANLA,#1

JZLOOP

MOVP0,#00001111B

CALLTIME0

LOOP:

ret

延时10ms

TIME0:

SETBTR0

MOVR0,#250

MOVR1,#20

D_1:

DJNZR0,D_1

DJNZR1,D_1

CLRTR0

RET

TIME1:

MOVR1,#200

MOVR2,#60

D_2:

DJNZR0,D_2

DJNZR1,D_2

DJNZR2,D_2

END

BISS0001的中文资料:

BISS0001是我公司自主设计地红外传感信号处理器专用集成电路，是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路,它配以热释电红外传感器和少量外元器件可以构成被动式红外开关。

它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置。

是一种高技术产品。

已经广泛用于企业，宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

图2为BIS0001红外传感器信号处理器的原理框图。

外界元件由使用者根据需要选择。

由图可见BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。

可广泛应用于多种传感器和延时控制器。

各引脚的定义和功能如下：

VDD—工作电源正端。

范围为3~5V。

Vss—工作电源负端。

一般接0V。

IB—运算放大器偏置电流设置端。

经RB接VSS端，RB取值为1M左右。

1IN-—第一级运放放大器的反相输入端。

1IN+—第一级运放放大器的同相输入端。

1OUT—第一级运算放大器的输出端。

2IN-—第二级运算放大器的反相输出端。

2OUT—第二级运算放大器的输出端。

Vc—触发禁止端。

当Vc＜VR时禁止触发；

当VC＞VR时允许触发。

VR≈0.2VDD。

VRF—参考电压及复位输入端。

一般接VDD。

接“0”时可使定时器复位。

A—可重复触发和不可重复触发控制端。

当A=“1”时，允许重复触发，当A=“0”时，不

可重复触发。

Vo—控制信号输出端。

由Vs上跳边沿触发使Vo从低电平跳变到高电平时为有效触发。

在输出延时间Tx之外和无Vs上跳变时Vo为低电平状态。

RR1RC1—输出延迟时间Tx的调节端。

Tx≈49152R1C1。

RR2RC2—触发封销时间Ti的调节端。

Tx≈24R2C2。

我们先以图3所示的不可重复触发工作方式下的各点波形，来说明BISS0001的工作过程。

红外热释电处理芯片BISS0001

BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。

它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

特点

*CMOS工艺

*数模混合

*具有独立的高输入阻抗运算放大器

*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰

*内设延迟时间定时器和封锁时间定时器

*采用16脚DIP封装

管脚图

管脚说明

引脚

名称

I/O

功能说明

可重复触发和不可重复触发选择端。

当A为“1”时，允许重复触发；

反之，不可重复触发

控制信号输出端。

由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。

在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。

RR1

输出延迟时间Tx的调节端

RC1

RC2

触发封锁时间Ti的调节端

RR2

VSS

工作电源负端

VRF

参考电压及复位输入端。

通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位

触发禁止端。

当Vc<

VR时禁止触发；

当Vc>

VR时允许触发（VR≈0.2VDD）

运算放大器偏置电流设置端

VDD

工作电源正端

2OUT

第二级运算放大器的输出端

2IN-

第二级运算放大器的反相输入端

1IN+

第一级运算放大器的同相输入端

1IN-

第一级运算放大器的反相输入端

1OUT

第一级运算放大器的输出端

工作原理

BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。

以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。

不可重复触发工作方式下的波形

首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。

然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM（≈0.5VDD）后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。

由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制±

1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。

COP3是一个条件比较器。

当输入电压Vc<

VR（≈0.2VDD）时，COP3输出为低电平封住了与门U2,禁止触发信号Vs向下级传递；

而当Vc>

VR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。

当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。

当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。

在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。

可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。

在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。

在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；

若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；

若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。

应用线路图

BISS0001的热释电红外开关应用电路图

上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。

上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。

当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。

SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；

当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。

图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。

输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，R9/R10可以用470欧姆，C6/C7可以选0.1U。

红外检测专用BISS0001芯片每片2.9元

配套的360度球形菲涅耳透镜，体积25x25x25毫米每个1元