基于单片机的楼道照明自动控制系统设计1.设计内容本次设计的内容为楼道照明自动控制系统的设计。
它利用光敏电阻和热式电红外传感器，单片机等器件对楼道照明灯具进行自动控制。
使电灯白天不亮，夜间有人走动时自动点亮，人走后延时一段时间自动熄灭，从而达到节能的目的。
2.设计方案和主要元器件的选择2.1设计方案本次设计的三个要求：第一电灯白天不亮，第二晚上有人走动时自动点亮，第三人走后延时一段时间自动熄灭。
针对，电灯白天不亮，我们采用光控，采用光敏电阻，利用它的导电特性予以解决；针对行人走动电灯自动点亮，我们采用热式电红外传感器，利用它将热转化为电压的特性予以解决；针对延时，我们采用单片机的延时程序予以解决。
2.2 主要元器件的选择（一）光敏电阻的结构和工作原理1 结构光敏电阻的结构和电路图形符号如图1所示。
光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
如图2所示光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时即可加直流电压，也可加交流电压。
无光照时候，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流很小。
当光敏电阻收到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减少，电路中电流迅速增大，一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。
实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级，亮电阻在几千欧以下。
2 工作原理用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物，硒化物等半导体。
通常采用涂敷，喷涂，烧结等方法在绝缘底上制作很薄的光敏电阻体及梳妆欧姆电极，然后接出引线，封存在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。
在黑暗环境里，它的电阻值很高。
当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则阶带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在阶带中产生一个带正电荷的空穴，这种有光照产生的电子--空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻值下降。
光照愈强，阻值愈低。
入射光消失后，由光子激发产生的电子--空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。
（二）热释电红外传感器任何发热体都会产生红外线,辐射的红外线波长跟物体温度有关。
表面温度越高,辐射能量越强。
人体的正常体温为36~37.5℃，其辐射的最强的红外线的波长为9.67~9.64um，中心波长为9.65um。
故考虑采用热释电人体红外传感器(PIP)。
热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。
其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化产生正、负电荷,随温度的变化而变化。
Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信号输出。
由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式,该电阻阻抗高达104ＭΩ，故引入的Ｎ沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换。
滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。
传感器只对移动或运动的人体、体温近似人体的物体起作用。
（1）人体经过探头先后被A源或被B源感应，Sa<Sb或Sa>Sb产生差值，双源失去互补平衡作用而很敏感地产生信号输出，见图（3C）。
（2）人对着探头呈垂直状态运动，Sa=Sb不产生差值，双源很难产生信号输出。
径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。
目前国内市场上常见的热释电红外传感器有上海尼赛拉公司的SD02、PH5324和德国海曼LHi954、LHi958。
菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”，它就象人的眼镜一样，配用得当与否直接影响到使用的功效，配用不当产生误动作和漏动作，致使用户或者开发者对其失去信心。
配用得当充分发挥人体感应的作用，使其应用领域不断扩大。
菲涅尔透镜的作用有两个：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。
不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米，只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。
配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。
第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。
当人进入感应范围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B 区或近距离C区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距，红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。
整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。
（三）处理芯片处理芯片采用STC89C52RC单片机。
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机。
ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口(RXD/P3.O，TXD/P3.1)直接下载用户程序，数秒即一可完成一片。
而且具有看门狗功能。
因此采用STC89C52RC芯片。
（四）所应用元器件汇总STC89C52RC、热释电红外传感器、TORCH_LDR光敏电阻、11.059MHz的晶振、30pF 瓷片电容、1uF电解电容、5.1Ω电阻、300Ω电阻、820Ω电阻、510Ω电阻、G5C-14-DC5继电器、按钮开关、+5V电源、+10V电源、+6.5V电源3.电路设计楼道照明自动控制电路设计总电路图如下图3.它有4部分组成，复位电路，时钟电路，光敏电阻控制电路，热释电红外传感器控制电路做成。
①：复位电路（采用按键电平复位）按键电平复位原理：将复位端通过按键与VCC相连。
当RST引脚上出现连续两个机器周期的高电平时，单片机就能完成一次复位。
②：时钟电路采用内部时钟方式。
MCS-51单片机片内有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器，其输入端为芯片引脚XTAL1（19）脚，输出端为引脚XTAL2（18脚）。
只需在XTAL1和XTAL2两端跨接石英晶体和两个微调电容，就可以构成稳定的自激振荡器并产生震荡时钟脉冲，这种方式称为内部时钟方式。
振荡器的工作频率选择11.0592MHZ，微调电容取30pF。
该图为光敏电阻与单片机的连线图。
该图为热电式红外线传感器与单片机的连线。
因为proteus中无法仿真热电式红外线传感器故用滑动变阻器代替演示。
4．程序流程图5．程序代码#include<rtx51tny.h> #include<reg52.h> sbit P0_0=P0^0;sbit P0_1=P0^1;sbit P0_2=P0^2;sbit P0_3=P0^3;sbit P0_4=P0^4;sbit P0_5=P0^5;sbit P0_6=P0^6;sbit P0_7=P0^7;sbit P1_0=P1^0;sbit P1_1=P1^1; sbit P1_2=P1^2;sbit P1_3=P1^3;sbit P1_4=P1^4; sbit P1_5=P1^5;sbit P1_6=P1^6;sbit P1_7=P1^7;sbit P3_0=P3^0;sbit P3_1=P3^1;sbit P3_2=P3^2;sbit P3_3=P3^3;sbit P3_4=P3^4;sbit P3_5=P3^5;sbit P3_6=P3^6;sbit P3_7=P3^7;job0 () _task_ 0 {unsigned long i;P3=0;os_create_task(1); os_create_task(2); os_create_task(3); os_create_task(4); os_create_task(5); os_create_task(6); os_create_task(7); while(1){if(P1_0==0){P3_0=0;}{P3_0=0;}if(P0_0==0){if(P1_0==1){ P3_0=1;for(i=0;i<10000;i++);}}}}job1 () _task_ 1{unsigned long i;while(1){if(P1_1==0){P3_1=0;}if(P0_1==1){P3_1=0;}if(P0_1==0){if(P1_1==1){ P3_1=1;for(i=0;i<10000;i++);}}}}job2 () _task_ 2{unsigned long i;while(1)if(P1_2==0){P3_2=0;}if(P0_2==1){P3_2=0;}if(P0_2==0){if(P1_2==1){ P3_2=1;for(i=0;i<10000;i++);}}}}job3 () _task_ 3{unsigned long i;while(1){if(P1_3==0){P3_3=0;}if(P0_3==1){P3_3=0;}if(P0_3==0){if(P1_3==1){ P3_3=1;for(i=0;i<10000;i++);}}}}job4 () _task_ 4{unsigned long i;while(1){if(P1_4==0){P3_4=0;}if(P0_4==1){P3_4=0;}if(P0_4==0){if(P1_4==1){ P3_4=1;for(i=0;i<10000;i++);}}}}job5 () _task_ 5{unsigned long i;while(1){if(P1_5==0){P3_5=0;}if(P0_5==1){P3_5=0;}if(P0_5==0){if(P1_5==1){ P3_5=1;for(i=0;i<10000;i++);}}}}job6 () _task_ 6{unsigned long i;while(1){if(P1_6==0){P3_6=0;}if(P0_6==1){P3_6=0;}if(P0_6==0){if(P1_6==1){ P3_6=1;for(i=0;i<10000;i++);}}}}job7 () _task_ 7{unsigned long i;while(1){if(P1_7==0){P3_7=0;}if(P0_7==1){P3_7=0;}if(P0_7==0){if(P1_7==1){ P3_7=1;for(i=0;i<10000;i++);}}}}6.参考文献[1] 童诗白，华成英. 数字电子技术基础(第四版) 高等教育出版社 2006.1[2] 张道德. 单片机接口技术（C51版）中国水利水电出版社 2007.1[3] 张岩、胡秀芳、张济国. 传感器应用技术[M] 福建科学技术出版社 2006.1[4] 陈有卿. 使用灯光控制电路[M] 中国电力出版社 2005.27.设计心得与小结通过这次对楼道照明自动控制电路的设计，我加深了对数字电路和模拟电路的了解，同时对自动控制电路及所用元器件的选择和参数有进一步的认识，又增强了对电路分析及解决问题的能力，为以后的工作时间积累了许多经验。