基于单片机技术的多功能路灯自动控制系统的设计论文-本科论文.doc

学号： 常 州 大 学 毕业设计（论文）（2012届）题 目 基于单片机技术的多功能路灯自动控制系统的设计 学 生 学 院 专业班级 校内指导教师 专业技术职务 校外指导老师 专业技术职务 二一二年六月基于单片机技术的多功能路灯自动控制系统的设计摘要：随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速增长。如何节能降耗己成为近年来研究的热点。本课题就是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而提出的。本系统利用红外传感器模块、声控模块、光控模块和时钟控制模块，并结合深圳宏晶科技公司的STC89C52RC单片机芯片制作的单片机最小系统实现了多功能路灯控制的功能。系统设计包括硬件和软件，其中硬件设计采用以STC89C52RC单片机为主CPU构建的单片机最小系统，通过红外控制模块，光控制模块，时钟控制模块和声音控制模块，将采集到的数据送给STC89C52RC单片机芯片进行处理；软件设计是在Keil平台上，以C51为开发语言，开发的一款路灯控制系统。系统分为四个功能模块：声控功能，光控功能，时钟控制功能和红外控制功能，通过检测STC89C52RC单片机与模块之间连接引脚的信号实时的控制路灯的开关，以及其它的操作（如时间设定、LCD显示等）。本系统实现了自动控制路灯的功能，节约了人力和能源消耗，从而实现了良好的社会效益。关键词：STC89C52RC单片机，DS1302时钟芯片，光敏控制，红外控制，声音控制The design of automatic control system of multi-functional street lights based on microcontroller technologyAbstract: With China's rapid economic development, electricity consumption along with rapid growth. How to save energy has become a hot research in recent years .This topic is for China's urban lighting on the enormous energy consumption .The system uses infrared sensor module , voice module , the light control module and the clock control module , and combines the smallest single-chip system produced by STC89C52RC microcontroller of the Shenzhen macro crystal technology company to achieve the control functions of the multi-functional street lights .System design includes hardware and software, including hardware design uses STC89C52RC microcontroller as the main CPU to build the smallest single-chip system, via infrared control module , the light control module, the clock control module and the voice control module , giving the collected data to STC89C52RC microcontroller to deal with. Software design is in the platform of Keil, the C51 for the development of language, the development of a street light control system .The system is divided into four functional modules: voice features, light control function, clock control function and infrared control functions, it real-time controls of the lights off, and other operations (such as time settings, LCD display, etc.) by detecting the connecting pin signal between STC89C52RC microcontroller and module. The system achieves the automatic control of street lamp function, saves manpower and energy consumption, thus to achieve a good social.Key words: STC89C52RC microcontroller；DS1302 clock chip； the photosensitive control； infrared control； sound controlII摘要.I目录.III1 引言11.1 课题概述11.1.1 课题的研究背景11.1.2 课题研究的目的及意义11.2 课题的国内研究现状21.3 论文的主要研究内容22 总体设计32.1 系统功能设计说明32.2 系统硬件总体设计32.3 系统软件总体设计33 系统硬件设计53.1 STC89C52RC单片机最小系统模块设计53.1.1 STC89C52RC单片机的特性53.1.2 STC89C52RC单片机最小系统电路设计73.2 时钟控制电路模块设计93.2.1 DS1302芯片的特性93.2.2 时钟电路模块设计113.3 光控电路模块设计123.3.1 ADC0832芯片的特性123.3.2 光控电路模块设计143.4 声控电路模块设计143.5 红外电路模块设计153.6 键盘接口电路设计153.7 LCD液晶显示电路设计163.7.1 LCD1602概述163.7.2 LCD1602与单片机的接口电路193.8 电源电路设计194 系统软件设计204.1 软件设计的总体流程图204.2 各功能模块的软件设计204.2.1 时钟控制模块软件设计204.2.2 红外控制模块软件设计224.2.3 声音控制模块软件设计244.2.4 光控制模块软件设计255 系统仿真285.1 Proteus介绍285.1.1 Proteus软件的特点285.1.2 Proteus软件的功能285.2 Keil的概述295.3 功能仿真305.3.1 时钟控制功能的仿真305.3.2 光控制功能的仿真316 结论32参 考 文 献33致 谢34附录一：系统总体硬件原理图35附录二：系统总体硬件PCB电路图36附录三：系统仿真图37III常州大学本科生毕业设计（论文）1 引言 1.1 课题概述 1.1.1 课题的研究背景 随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。特别是在城市市政建设上，传统的路灯控制与维护手段已经远远不能适应城市现代化发展的速度。城市市政建设日新月异，宽阔的街道，各种各样的路灯给城市带来了光明的同时也增添了城市的夜间魅力。但是由于道路、路灯众多，传统的人工管理模式已经和快速发展的现代化城市建设不相适应。如何节能降耗己成为近年来研究的热点课题。基于单片机的多功能路灯控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗问题而研究提出的。1.1.2 课题研究的目的及意义 （1）课题研究的目的本次课题开发的目标： 利用DS1302时钟芯片，并结合声控模块，光控模块，光敏控制模块以及STC89C52RC单片机最小系统板，实现多功能路灯自动控制系统从而实现了节能降耗的目的。基本要求： 系统通过STC89C52RC最小系统板和时钟控制模块，光控模块，光敏控制模块，声控模块对路灯进行控制。 技术指标： 系统实现的光敏控制有效距离3米以内；光控模块不管是黑天白夜只要可见度不高，系统会自动打开路灯；声控模块只要驻体极话筒能采集到声音信号，路灯都将会被点亮；时钟模块平时可做钟表显示时间，设定开关灯时间后，即可控制路灯的开关。（2）课题研究的意义 单片机是微型计算机的一个重要分支。随着计算机技术的发展，单片机被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪等）。在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其它音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。在各种大型电器中的模块化应用 某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中，就需要复杂的类似于计算机的原理。 在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途1-3。1.2 课题的国内研究现状 近年来，国内外在智能照明系统的研发领域取得了长足进步，照明系统正从结构复杂化、功能简单化向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代智能照明控制系统创造了有利条件。 国内的智能路灯控制系统大都采用这么几种方法：（1）无线控制器，视频监控设备和中心计算机进行控制；（2）中央控制器，红外传感器和开关电路；（3）对射式激光传感器系统（激光发射装置和激光接收装置组成）和中央控制器；（4）主控模块和从控模块组成，主控模块由探测器、主控器、ZigBee协调器和路灯开关电路构成，从控模块由与ZigBee协调器模块进行无线通信的ZigBee节点模块和与ZigBee节点模块相接的路灯开关电路构成。 目前，国外对路灯控制系统的研究也有了较大的进展，特别是在将现代互联网技术用于路灯控制方面发展更快，如：在道路照明系统中大量使用嵌入基于载波芯片的智能控制器，基于LonWorks技术的电子镇流器替代低效的机械镇流器的同时在配电柜中加装智能服务器等。1.3 论文的主要研究内容 本课题的主要研究内容是如何节能。因此首先要对现代照明系统发展的现状以及城乡街道的需求进行分析，在对分析的结果进一步的进行研究。在完成所有前期准备的基础上，得出了研制以STC89C52RC单片机为最小系统，采用声、光、时钟和红外控制模式为一体的多功能路灯控制系统。2 总体设计 设计的思想：系统有四个模块，分别为：时钟控制模块、声音控制模块、光控制模块、红外控制模块，只要选择其中任一模块都可以控制路灯的开关。2.1 系统功能设计说明 (1)时钟控制模块 时钟控制模块，选择时钟控制模式后，便可设置路灯的开启和关闭时间，通过设置好的开启和关闭时间来控制路灯的开关。(2) 光控制模块 光控模块通过光感器件实时的采集光线强度，并将采集到的模拟量送至ADC0832模数转换芯片，在将转换的数据送至STC89C52RC单片机进行处理，当光强值超出预设值时，路灯处于熄灭状态，反之路灯将一直被点亮。(3) 声音控制模块 声音控制模块通过驻体极话筒实时的采集声音信号，并将采集的信号送给单片机进行处理，当有声音信号时，声音控制模块会输送一个低电平给单片机（同时声音控制模块中的LED灯会点亮），这时路灯会自动开启；反之，当声音信号不强或没有声音信号时，路灯一直处于熄灭状态。(4) 红外控制模块 红外控制模块通过红外探头，实时的探测周围的变化，当有人进入探测范围时，探头输出探测电压，经过放大后使信号的输出电压高于参考电压，并将此电压信号经反相器反向后送至单片机，经单片机处理后，路灯会自动开启，反之路灯将一直处于熄灭状态。2.2 系统硬件总体设计 硬件设计采用以STC89C52RC单片机为主CPU构建的单片机最小系统，通过红外控制模块，光控制模块，时钟控制模块和声音控制模块，将采集到的数据送给STC89C52RC单片机进行处理。其中红外控制模块主要由热释电红外传感器和BISS0001红外信号处理器组成；光控制模块由光敏元件和ADC0832模数转换芯片组成，负责将采集到的光强转换成数字信号并送单片机进行处理；声音控制模块由驻体极话筒和放大电路组成，负责将采集到的声音信号放大后送入单片机中进行处理，为了确保驻体极话筒采集到声音信号且正确的传送至单片机，在放大电路后加入了一个发光二极管，来指示声音信号的有无，当采集到声音信号时，发光二极管被点亮，反之一直处于熄灭状态；时钟控制模块外围电路主要由DS1302时钟芯片及时钟芯片的外围电路组成，时钟芯片负责传送年、月、日、星期、时、分、秒等信息供单片机进行处理。2.3 系统软件总体设计Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言的软件开发系统，Keil软件十分方便系统的开发、调试与测试等工作，可以有效的提高编程效率。本系统就是在Keil软件平台上，利用C51开发语言进行开发的。系统主要分为四个模块：光控模块，声控模块，时钟控制模块和红外控制模块。开机进入系统后，首先进行模式选择，选择后系统进入相应的控制模块如图2.1所示。图2.1 功能模块图2.3.1 获取处理数据 这部分主要实现的是外部模块向STC89C52RC单片机最小系统反馈数据信号。 （1）声控模块：一旦采集到声音信息将反馈给单片机一个低电平信号，单片机获取到此信号就会做出相应的信号处理。 （2）光控模块：实时的进行光强采集，并将采集到的模拟数据送ADC0832模数转换芯片进行转换，将转换后的数据反馈给单片机，单片机获取到数据就会做出相应的处理。（3）时钟控制模块：时钟芯片实时的反馈给单片机年、月、日、星期、时、分、秒等信息。（4）红外控制模块：红外探头实时的探测周围的情况，当探测到有人时，反馈一个高电平信号经反相器取反后将低电平信号送至单片机。2.3.2 处理获取数据处理获取数据主要是处理各功能模块反馈给单片机的数据，通过不同的数据单片机做出相应的操作。（1）声控模块：单片机获取到低电平信号，便打开路灯延时一段时间后路灯熄灭，如果一直获取到低电平信号路灯将一直打开。（2）光控制模块：单片机获取到光强数据，如果该数据大于设定值，路灯处于熄灭状态，反之路灯点亮，一旦光由弱变强并超出设定值，路灯将会延时一段时间后熄灭。（3）时钟控制模块：单片机获取到时钟数据，如果时钟数据等于设定开灯时间时，路灯点亮，直到时钟数据等于设定关灯时间时，路灯才会熄灭。（4）红外控制模块：单片机获取到低电平信号，便将路灯点亮延时一段时间后路灯熄灭，如果一直有低电平信号，路灯将一直点亮；一旦获取到高电平信号，路灯将延时一段时间后熄灭。3 系统硬件设计 3.1 STC89C52RC单片机最小系统模块设计3.1.1 STC89C52RC单片机的特性 STC89C52RC是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复擦写的程序存储器和256B的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的STC89C52RC单片机可灵活应用于各种控制领域。 STC89C52RC单片机的内部结构如图3.1所示：图3.1 STC89C52RC单片机的内部结构 单片机性能参数：（1）与MCS-51产品指令系统完全兼容（2）8KB可反复擦写Flash闪速存储器（3）1000次擦写周期（4）时钟频率范围：0Hz24MHz（5）3级加密程序存储器（6）128×8B内部RAM（7）32个可编程I/O接口线（8）2个16位定时/计数器（9）6个中断源（10）可编程串行UART通道（11）低功耗空闲和掉电模式 功能特性概述： STC89C52RC提供以下标准功能：8KB的Flash闪速存储器，256B内部RAM,32个I/O接口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，STC89C52RC可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。 STC89C52RC单片机引脚分配图如图3.2所示：图3.2 STC89C52RC单片机引脚图 STC89C52RC单片机引脚功能： （1）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。（2）P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 （3）P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。（4）P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为STC89C52RC的一些特殊功能口，如表3.1所示：表3.1 P3口第二功能引脚功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（计时器0外部输入）P3.5T1（计时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。（5）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。（6）ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。（7）/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。（8）/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。（9）XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。（10）XTAL2：来自反向振荡器的输出4-6。3.1.2 STC89C52RC单片机最小系统电路设计 STC单片机最小系统主要以STC单片机作为核心，再附带一些是单片机能够运行的最小资源，主要包括时钟电路、复位电路以及串口电路等部分，其结构如图3.3所示。图3.3 单片机最小系统结构框图（1）时钟电路在单片机系统中，一般在单片机的引脚XTAL1和XTAL2之间接一个晶振和两个电容（典型值取30pF），这样就构成了内部振荡方式，由于在单片机内部有一个高增益反向放大器，外接一个晶振后，构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。其电路如图3.4所示。图3.4 时钟电路（2）复位电路在单片机系统中，一般需要一个硬件复位电路，用于用户的手动复位，而51系列单片机是高电平复位有效。最简单的复位电路由一个电阻（10k）、一个电容（10uF）和一个按键组成，其原理图如图3.5所示。接通电源后，自动实现复位操作。在电源接通调件下，通过按键操作使单片机实现复位。上电自动复位是通过外部复位电容充电来实现的，手动复位是通过单片机复位引脚经电阻和电源接通而实现的。图3.5 复位电路（3）串口电路单片机串口电路如图3.6所示，用于程序的下载。它是实现51单片机与PC的串行通信接口亦称RS232接口。接口转换芯片采用MAX232CPE。图3.6单片机串口电路3.2 时钟控制电路模块设计 3.2.1 DS1302芯片的特性 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达2.55.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 DS1302的外部引脚功能表及内部结构图。表3.2 DS1302引脚功能表引脚号引脚名称功能1Vcc2主电源2,3X1,X2振荡源，外接12MHZ晶振4GND地线5/R/S/T复位/片选线6I/O串行数据输入输出端7SCLK串行数据输入端8Vcc1后备电源图3.7 DS1302的内部结构 DS1302的寄存器： DS1302共有12个寄存器，其中有7个寄存器（读时81h8Dh，写时80h8Ch）与日历、时钟相关，存放的数据格式为BCD码形式，如图3.8所示。图3.8 DS1302有关日历、时间的寄存器 此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类，一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM31个字节，命令控制字为FEH（写）、FFH（读）。DS1302控制字说明： DS1302的控制字如图3.9所示。图3.9 控制字（即地址及命令字节） 控制字的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中；位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1（A4A0）指示操作单元的地址；最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字总是从最低位开始输出。数据的输入输出： 在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从最低位（0位）开始。同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。数据读写时序如图3.10所示7-9。图3.10 数据读写时序3.2.2 时钟电路模块设计 在时钟控制模块中，一般需要一个时钟控制电路，用以提供时间信息（如：年、月、日、星期、时、分、秒）。时钟控制电路主要由时钟芯片和一些外围电路构成，这次设计我选用的是DS1302时钟芯片，通过对DS1302的6号引脚（I/O）、5号引脚（/R/S/T）和7号引脚（SCLK）的控制来实现对日期信息的读取以及设定。时钟控制电路中我选用和单片机相同的晶振（12MHZ）使产生的脉冲相同。图3.11时钟控制电路3.3 光控电路模块设计3.3.1 ADC0832芯片的特性ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种 8 位分辨率、双通道 A/D 转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎。 ADC0832 具有以下特点： （1）8 位分辨率； （2）双通道 A/D 转换； （3）输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容； （4）5V 电源供电时输入电压在 05V 之间； （5）工作频率为 250KHZ，转换时间为 32S； （6）一般功耗仅为 15mW； （7）8P、14PDIP（双列直插）、PICC 多种封装； （8）商用级芯片温宽为0°C to +70°C，工业级芯片温宽为40°C to +85°C； ADC0832芯片封装如图3.12所示：图3.12 ADC0832封装芯片接口说明：（1）CS_ 片选使能，低电平芯片使能；（2）CH0 模拟输入通道 0，或作为 IN+/-使用； （3）CH1 模拟输入通道 1，或作为 IN+/-使用； （4）GND 芯片参考 0 电位（地）； （5）DI 数据信号输入，选择通道控制； （6）DO 数据信号输出，转换数据输出； （7）CLK 芯片时钟输入； （8）Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。 ADC0832 为 8 位分辨率 A/D 转换芯片，其最高分辨可达 256 级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在 05V 之间。芯片转换时间仅为 32s，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。单片机对 ADC0832 的控制原理： 正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线，分别是 CS、CLK、DO、DI。但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用。当 ADC0832 未工作时其 CS端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行 A/D 转换时，须先将 CS端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端 CLK 输入时钟脉冲，DO/DI 端则使用 DI 端输入通道功能选择的数据信号。在第 1 个时钟脉冲的下沉之前 DI 端必须是高电平，表示启始信号。在第 2、3 个脉冲下沉之前 DI 端应输入 2 位数据用于选择通道功能，其功能项见表 3.3。表3.3 通道功能MUX AddressChannel#SGL/D/I/FODD/SIGN0110+11+00+-01-+ 如表3.3所示，当此 2 位数据为“1”、“0”时，只对 CH0 进行单通道转换。当 2 位数据为“1”、“1”时，只对 CH1 进行单通道转换。当 2 位数据为“0”、“0”时，将 CH0 作为正输入端 IN+，CH1 作为负输入端 IN-进行输入。当 2 位数据为“0”、“1”时，将 CH0 作为负输入端 IN-，CH1 作为正输入端 IN+进行输入。到第 3 个脉冲的下沉之后 DI 端的输入电平就失去输入作用，此后 DO/DI端则开始利用数据输出 DO 进行转换数据的读取。从第 4 个脉冲下沉开始由 DO端输出转换数据最高位 DATA7，随后每一个脉冲下沉 DO 端输出下一位数据。直到第 11 个脉冲时发出最低位数据 DATA0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第 11 个字节的下沉输出 DATA0。随后输出 8 位数据，到第 19 个脉冲时数据输出完成，也标志着一次 A/D 转换的结束。最后将 CS 置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理。更详细的时序说明请见图3.13。图3.13 时序 作为单通道模拟信号输入时 ADC0832 的输入电压是 05V 且 8 位分辨率时的电压精度为 19.53mV。如果作为由 IN+与 IN-输入的输入时，可将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。但值得注意的是，在进行 IN+与 IN-的输入时，如果 IN-的电压大于 IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H10-12。3.3.2 光控电路模块设计 首先由光敏器件不断的采集光强，然后将采集到的光强送入ADC0832模数转换芯片进行由模拟信号到数字信号的转换，并将转换的数字信号送入STC89C52RC单片机芯片中进行最终的处理。光控电路连接图如图3.14所示。图3.14光控制电路3.4 声控电路模块设计 在声音控制模块中，通过驻体极话筒采集声音信号，并通过放大器将信号放大，最终将声音信号送入单片机中进行处理。当有声音信号时，声音控制模块输送给单片机一个低电平信号，同时声音控制模块中的LED灯会点亮；反之，声音控制模块输送给单片机一个高电平信号且模块中的LED灯熄灭。图3.15声音控制电路3.5 红外电路模块设计 任何发热体都会产生红外线，辐射的红外线波长跟物体的温度有关，表面温度越高，辐射能量越强。人体的正常体温为36°C37.5°C，其辐射的最强的红外线的波长为9.679.64um，中心波长为9.65um13。 红外控制模块的设计，主要由热释电红外传感器和BISS0001红外信号处理器组成。在红外探头上安装一个菲涅尔透镜，使用菲涅尔透镜的好处有两个：一是聚焦作用，即将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。二是扩大传感器的探测半径。 当有人进入探测范围时，探头输出探测电压，经过放大后使信号的输出电压高于参考电压，并将此电压信号送至单片机进行处理。图3.16红外控制电路3.6 键盘接口电路设计 键盘电路由轻触开关和上拉电阻组成，复位后按键引脚所对应STC89C52RC单片机引脚为高电平，一旦有按键被按下，相对应的引脚顷刻变为低电平，STC89C52RC单片机接收到低电平信号就会处理相应的按键所对应的事件。键盘电路如图3.17所示。图3.17键盘电路3.7 LCD液晶显示电路设计 3.7.1 LCD1602概述 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16×1，16×2，20×2和40×2行等的模块