畢業(yè)設(shè)計-基于80c51單片機(jī)的智能臺燈設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 D/A 轉(zhuǎn)換器由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 DAC0832 是一個 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器。單電源供電，從 +5V ～ +15V 均可正常工作。基準(zhǔn)電壓的范圍為 10V ；電流建立時間為 1 S ； CMOS 工藝，低功耗 20mW 。 DAC0832 轉(zhuǎn)換器芯片為 20 引腳，雙列直插式封裝，其引腳排列如 圖所示 圖 DAC0832 的管腳圖 DAC0832 轉(zhuǎn)換器 芯片為 20 引腳，雙列直插式封裝，其引腳排列如圖 所示。 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 圖所示。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 該轉(zhuǎn)換器由輸入寄存器和 DAC 寄存器構(gòu)成兩級數(shù)據(jù)輸入鎖存。使用時數(shù)據(jù)輸入可以采用兩級鎖存（雙鎖存）形式，或單級鎖存（一級鎖存，一級直通）形式，或直接輸入（兩級直通）形式。此外，由三個與門電路組成寄存器輸出控制邏輯電路，該邏輯電路的功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存控制，當(dāng) =0 時，輸入數(shù)據(jù)被鎖存；當(dāng) =1 時，鎖存器 的輸出跟隨輸入的數(shù)據(jù)。 D/A 轉(zhuǎn)換電路是一個 R2R T 型電阻網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。對各引腳信號說明如下： a. DI7～ DI0：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入 b. 片選信號（輸入），低電平有效 c. ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號（輸入），高電平有效 d. 第 1 寫信號（輸入），低電平有效 上述兩個信號控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當(dāng) ILE=1和 =0 時，為輸入寄存器直通方式；當(dāng) ILE=1 和 =1 時，為輸入寄存器鎖存方式。 e. 第 2 寫信號（輸入），低電平有效 1010 f. 數(shù)據(jù)傳送控制信號（輸入），低電平有效 上述兩個信號控制 DAC 寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當(dāng) =0 和=0 時，為 DAC 寄存器直通方式；當(dāng) =1 和 =0 時，為 DAC 寄存器鎖存方式。 g. Iout1：電流輸出 1 h. Iout2：電流輸出 2 DAC 轉(zhuǎn)換器的特性之一是： Iout1+Iout2=常數(shù)。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 i. Rfb—反饋電阻端 元器件介紹 熱釋電紅外傳感器 BISS0001 是紅外傳感信號處理器專用集成電路，是一款具有較高性能的傳感信號處理 集成電路 ,它配以熱釋電紅外傳感器和少量外元器件可以構(gòu)成被動式紅外開關(guān)。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動洗手池等裝置。是一種高技術(shù)產(chǎn)品。已經(jīng)廣泛用于企業(yè)，賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。 圖 2 為 BIS0001 紅外傳感器信號處理器的原理框圖。外界元件由使用者根據(jù)需要選擇。由圖可見 BISS0001 是由運算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間定時器、封鎖時間定時器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。可廣 泛應(yīng)用于多種傳感器和延時控制器。 各引腳的定義和功能如下： VDD—工作電源正端。范圍為 3~5V。 Vss—工作電源負(fù)端。一般接 0V。 IB—運算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng) RB 接 VSS 端， RB 取值為 1M左右。 1IN—第一級運放放大器的反相輸入端。 1IN+—第一級運放放大器的同相輸入端。 1OUT—第一級運算放大器的輸出端。 2IN—第二級運算放大器的反相輸出端。 2OUT—第二級運算放大器的輸出端。 Vc—觸發(fā)禁止端。當(dāng) Vc＜ VR 時禁止觸發(fā)；當(dāng) VC＞ VR 時允許觸發(fā)。VR≈。 VRF—參考電壓及復(fù)位輸入端。一般接 VDD。接 “0”時可使定時器復(fù)位。 A—可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng) A=“1”時，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng) A=“0”時，不可重復(fù)觸發(fā)。 Vo —控制信號輸出端。由 Vs 上跳邊沿觸發(fā)使 Vo 從低電平跳變到高電平時為有效觸發(fā)。在輸出延時間 Tx 之外和無 Vs 上跳變時 Vo 為低電平狀態(tài)。 RR1RC1—輸出延遲時間 Tx 的調(diào)節(jié)端。 Tx≈49152R1C1。 RR2RC2—觸發(fā)封銷時間 Ti 的調(diào)節(jié)端。 Tx≈24R2C2。 BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，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(guān)。它能自動快速開啟各西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。 圖 BISS0001 器件圖 特點 a. CMOS 工藝 b. 數(shù)?；旌? c. 具有獨立的高輸入阻抗運算放大器 d. 內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑 制干擾 e. 內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器 f. 采用 16 腳 DIP 封裝 (1)BISS0001 管腳如圖 所示 圖 BISS0001 管腳圖 (2)BISS0001 管腳說明如表 所示 表 管腳說明 引腳 名 稱 I/O 功能說明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng) A為“ 1”時，允許重復(fù)觸發(fā)；西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 反之，不可重復(fù)觸發(fā) 2 VO O 控制信號輸出端。由 VS 的上跳前沿觸發(fā)，使 Vo 輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間 Tx之外和無 VS 的上跳變時，Vo 保持低電平狀態(tài)。 3 RR1 輸出延遲時間 Tx的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時間 Tx的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時間 Ti的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時間 Ti的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作 電源負(fù)端 8 VRF I 參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接 VDD，當(dāng)接“ 0”時可使定時器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。當(dāng) VcVR 時允許觸發(fā) (VR≈) 10 IB 運算放大器偏置電流設(shè)置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT 0 第二級運算放大器的輸出端 13 2IN+ I 第二級運算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級運算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級運算放大器的反相輸入端 16 1OUT 0 第一級運算放大器的輸出端 （ 3） BISS0001 熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路如圖 所示 圖 BISS0001 的熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路圖 西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 中，運算放大器 OP1 將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由 C3 耦合給運算放大器 OP2 進(jìn)行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器 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 去啟動延遲時間定時器，輸出信號 Vo 經(jīng)晶體管 T1 放大驅(qū)動繼電器去接通負(fù)載。 圖 中， R3 為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時，若環(huán) 境較明亮， R3 的電阻值會降低，使 9 腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。 SW1 是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng) SW1 與 1 端連通時，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng) SW1 與 2 端連通時，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中 R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選 10K，實際使用時可以用 3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時間 Tx 由外部的 R9 和 C7 的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時間 Ti 由外部的 R10 和 C6 的大小調(diào)整， R9/R10 可以用 470 歐姆， C6/C7可以選 。 熱釋電元件 圖 傳感器 靈敏元面積 基片材料 硅 基片厚度 工作波長 714μm 平均透過率 ＞ 75% 輸出信號 ＞ (420176。k 黑體 1Hz 調(diào)制頻率 帶寬 增益 ) 噪聲 ＜ 200mv 西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 (mvpp) (25℃ ) 平衡度 ＜ 20% 工作電壓 工作電流 (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 源極電壓 (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 工作溫度 20℃ +70℃ 保存溫度 35℃ +80℃ 視場 139176。126176。 說明 該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射采用雙靈敏元互補(bǔ)方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。 a. 上述特性指標(biāo)是在源極電阻 R2=47KΩ 條件下測定的，用戶使用傳感器時，可根據(jù)自己的需要調(diào)整 R2 的大小。 b. 注意靈敏元的位置及視場大小，以便得到最佳光學(xué)設(shè)計。 c. 所有 電壓信號的測量都是采用峰一峰值定標(biāo)。平衡度 B 中的 EA 和 EB 分別表示兩個靈敏元的電壓輸出信號的峰一峰值。 d. 使用傳感時，管腳的彎曲或焊接部位應(yīng)離開管腳基部 4mm 以上。 e. 使用傳感器前，應(yīng)先參考說明書，尤其要防止接錯管腳 光敏電阻 光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù) 極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。 光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)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(dǎo)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，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(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)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(dǎo)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 —空穴對了半導(dǎo)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(qiáng)，西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 —空穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻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(qiáng)的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。 根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分 為三種光敏電阻器： 紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。 紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。 可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機(jī)械上的自動保護(hù)裝置和 “位置檢測器 ”， 極薄零件的厚度檢測器，照相機(jī)自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。 光敏電阻的主要參數(shù)是： a. 光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)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。 b. 暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)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。 c. 靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化 值。 d. 光譜響應(yīng)。光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。 e. 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，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐