基于52單片機(jī)人體感應(yīng)智能燈設(shè)計與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

目錄

1產(chǎn)品功能分析...............................................................................................................1

1.1設(shè)計背景及內(nèi)容................................................................................................1

1.2功能分析............................................................................................................1

2方案設(shè)計.......................................................................................................................2

2.1光敏電阻器的選擇方案.....................................................................................2

2.2感應(yīng)器的選擇方案.............................................................................................2

2.3單片機(jī)的選擇.....................................................................................................3

2.4系統(tǒng)框圖.............................................................................................................3

3產(chǎn)品硬件設(shè)計...............................................................................................................3

3.1STC89C52RC核心板設(shè)計.................................................................................3

3.2人體感應(yīng)模塊設(shè)計.............................................................................................4

3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計........................................................................................6

3.4繼電器驅(qū)動模塊設(shè)計.........................................................................................7

3.5LED提示電路設(shè)計.............................................................................................7

4產(chǎn)品軟件設(shè)計...............................................................................................................8

4.1程序燒錄介紹....................................................................................................8

4.2主程序流程圖....................................................................................................8

4.3產(chǎn)品程序清單圖.................................................................................................9

5系統(tǒng)組裝與調(diào)試.........................................................................................................10

5.1電路組裝..........................................................................................................10

5.2系統(tǒng)調(diào)試............................................................................................................9

5.2.1系統(tǒng)軟件調(diào)試..........................................................................................10

5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試..........................................................................................11

5.3實物測試..........................................................................................................10

6產(chǎn)品使用說明.............................................................................................................12

參考資料.........................................................................................................................12

I

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

附錄1元器件清單.......................................................................................................13

附錄2電路原理圖.......................................................................................................15

附錄3PCB設(shè)計圖........................................................................................................16

附錄4作品實物照.......................................................................................................17

附錄5軟件程序代碼...................................................................................................18

II

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

基于52單片機(jī)人體感應(yīng)智能燈設(shè)計與制作

1產(chǎn)品功能分析

1.1設(shè)計背景及內(nèi)容

隨著時代的快速發(fā)展人民的生活水平也在逐步提高，但能源問題卻成了當(dāng)

今時代的一大難題，能源跟不上時代的“步伐”。人口的快速增長，以及經(jīng)濟(jì)

飛速發(fā)展，資源匱乏已是全世界關(guān)注的話題了。據(jù)不完全統(tǒng)計我國平均一年用

電5130億度電，在我們?nèi)粘Ｉ钪欣速M電的現(xiàn)象隨處可在，可想而知其中因浪

費所消耗的電是一個多么讓人震驚的數(shù)字。

在生活中我們經(jīng)常忘記關(guān)燈，以及公共場所管理不周所造成的資源浪費，

導(dǎo)致用電負(fù)荷的增加，讓原本枯竭能源更是雪上加霜。這些源自于節(jié)能設(shè)施的

不齊全，要是將智能燈光開關(guān)遍布于生活中，當(dāng)處于較暗的場景時，感應(yīng)模塊

感應(yīng)到人時，燈光自動打開照明四周，當(dāng)人離開后一會燈光又自動關(guān)閉，若將

其遍布于各大,相應(yīng)場所，那么每年將節(jié)省不少的用電。當(dāng)在這樣不但方便了我

們的日常生活，也大大減少了能源消耗的問題。

（1）設(shè)計內(nèi)容：

1）系統(tǒng)方案的選擇；

2）硬件電路的組成及使用方法；

3）硬件、軟件調(diào)試。

（2）設(shè)計要求及預(yù)期成果：

1）光敏電阻功能：區(qū)分黑暗與明亮；

2）人體感應(yīng)功能：檢測是否有人存在；

3）擴(kuò)展功能：可以設(shè)置燈光的照明時間。

1.2功能分析

（1）明亮情況下，人體感應(yīng)模塊檢測到人，燈光依然處于關(guān)閉狀態(tài)。

（2）黑暗情況下，人體感應(yīng)模塊檢測到人，燈光打開照亮四周，當(dāng)人離開

后一會燈光又自動熄滅。

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2方案設(shè)計

2.1光敏電阻的選擇方案

方案一:

紅外光敏電阻，是用于探測紅外線，主要適用于軍事導(dǎo)彈制導(dǎo)和人體病變

勘探。

方案二:

可見光光敏電阻，主要用于分辨明暗兩種不同的環(huán)境，用于各種光電控制

系統(tǒng)。

方案三：

紫外光敏電阻器，對紫外線比較活絡(luò)，更多的用于勘探紫外線。

綜上所述，故選擇方案二。

2.2感應(yīng)器的選擇方案

方案一

紅外傳感器,通過感光設(shè)備可以將對人體所產(chǎn)生的極微量紅外線,轉(zhuǎn)變成電

信號并對其放大開來處理。可以較好的把人和落物區(qū)別出來,其監(jiān)控范圍一般在

一百二十度左右,由于體積小所以具有很強(qiáng)的隱蔽性,抗干擾能力較強(qiáng),極少誤

報情況等優(yōu)點。目前和紅外光配套的主要光學(xué)系統(tǒng),有三個類型分別為折射式、

透射型、反映性。其中的光學(xué)系統(tǒng)的有效長度范圍是二十五至六十米，最短的

光學(xué)系統(tǒng)有效長度范圍是二到十米。

方案二

紅外線探測器分別由紅外線發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成,光學(xué)系統(tǒng)通常為光

透鏡,其功能為使紅外線匯聚為細(xì)小的平行光,使外光的熱能可以集中傳輸。但

是探測器的光束范圍比較小，探測一般是兩點之間，而不是一個面的范圍，光

學(xué)要經(jīng)常性的去維護(hù)保養(yǎng)，其價格也相對貴些。

綜上所述，故選擇方案一。

2.3單片機(jī)的選擇

STC89C52RC具有芯片特有的許多優(yōu)點，首先它與其他芯片不同的是強(qiáng)大

的加密功能，當(dāng)前的技術(shù)無法在常規(guī)條件下解密。其次抗干擾能力強(qiáng)，具有很

高的抗靜電干擾性能。快速響應(yīng)高速脈沖的干擾，進(jìn)行防御。此外相對寬的芯

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片電壓消除了電源抖動的負(fù)面影響。同時單片機(jī)內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)、時鐘電

路與復(fù)位電路,以及看門狗等也將會得到特殊處理,此外還將采用相應(yīng)的措施,

以降低單片機(jī)時鐘產(chǎn)生的外界電磁輻射。最后還有一個突出的優(yōu)點，那就是超

低功率。

2.4系統(tǒng)框圖

其系統(tǒng)主要以單片機(jī)功能為核心,其中包括的模塊如下圖所示。

單

片

機(jī)

圖1系統(tǒng)框圖

3產(chǎn)品硬件設(shè)計

3.1STC89C52RC核心板設(shè)計

STC89C52RC是新一代高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾單片機(jī)。指令代碼完全兼

容傳統(tǒng)的51單片機(jī),可任意選擇十二個時鐘,機(jī)器周期和六個時鐘,機(jī)器周期。

（1）ST89C52RC的主要特性參數(shù)

用戶應(yīng)用程序為8K字節(jié)；

片上集成512字節(jié)RAM；

具有看門狗功能；

共3個16位定時器、計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2；

具有EEPROM功能中斷系統(tǒng),是指擁有八個中斷源、六個中斷矢量、兩個級

優(yōu)先權(quán)的中斷組成;

具有一個指數(shù)針DPTR；

具有32根可編程1/O口線；

（2）ST89C52RC相關(guān)引腳

GND:接地引腳

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VCC：電源+5V。

VSS：接地，也就是GND。

XTL1和XTL2:振動電路。MCU作為時序成電路,需要有脈沖信號才能正常運(yùn)

行,有內(nèi)置時鐘產(chǎn)生電路,他有內(nèi)置振蕩和外振蕩兩個模式。是內(nèi)置振蕩能通過

連接2個電容器與1個晶體振蕩;外振蕩式能在一般采用外部振蕩的狀態(tài)

下,XTL2加外部時鐘信號。

PSEN：片外ROM選通信號，低電平有效。

ALE/PROG：地址鎖存信號輸出端/EPROM編程脈沖輸入端。

RST/VPD：復(fù)位信號輸入端/備用電源輸入端。

EA/VPP：內(nèi)/外部ROM選擇端。

P0口：雙向I/O口。

P1口：準(zhǔn)雙向通用I/0口。

P2口：準(zhǔn)雙向I/0口。

單片機(jī)引腳圖如下圖所示：

圖2單片機(jī)引腳圖

3.2人體感應(yīng)模塊設(shè)計

人體溫度通常在三十七攝氏度之間,人體產(chǎn)生的特定波約十微米的樣子紅

外線,被動式紅外線探頭感應(yīng)到約十微米紅外線就可以開始工作了，經(jīng)人體產(chǎn)生

的紅外光線經(jīng)由菲尼爾濾光器加以放大,在紅外線感應(yīng)源上聚焦。紅外線感應(yīng)源

把熱釋電元件來接收人體的紅外線引起溫度變化,電荷平衡也將被熱釋電元件

破壞掉，向外界放出電荷,后續(xù)電路便將產(chǎn)生經(jīng)過處理之后的檢測人存在的信號。

（1）模塊特點

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全自動感應(yīng)

兩種觸發(fā)方式

微功耗

輸出電平信號

具有感應(yīng)封鎖時間

輸出高電平信號

靈敏度高，可靠性強(qiáng)

（2）產(chǎn)品應(yīng)用范圍

馬桶感應(yīng)

水龍頭感應(yīng)

樓梯過道感應(yīng)

感應(yīng)鏡面燈箱

（3）模塊技術(shù)參數(shù)

工作電壓：DC3V-DC24V

靜態(tài)電流：小于50微安，低功耗

測量距離范圍：小于140度錐角，感應(yīng)距離為7米以內(nèi)

溫度測量范圍：-15度+700度之間，適應(yīng)性強(qiáng)

傳感器下圖所示。

圖3人體傳感器電路原理圖

3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計

STC89C52RC單片機(jī)的時鐘信號,一般都通過時鐘方式和外部時鐘方式二種

方式來產(chǎn)生的。在單片機(jī)的內(nèi)部來設(shè)置振蕩電路,通過將二個引腳XTAL1、XTAL2

上外接晶體振蕩器(簡稱：晶振)構(gòu)成自激振蕩式器。即可在單片機(jī)內(nèi)生成時鐘

脈沖信號。圖中電容C1、C2有穩(wěn)定頻率、快速起振的功能,電容值范圍為5至30p

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F,典型的數(shù)值為30pF。而石英晶體CYS的振動頻率范圍在一點二至十二兆赫之

間選擇,典型值范圍為十二兆赫和11.0592兆赫。

RST引腳設(shè)為高電平，同時保持二個機(jī)器周期,在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行復(fù)位工作

(當(dāng)該引腳繼續(xù)保持高電平時,單片機(jī)進(jìn)入循環(huán)復(fù)位狀態(tài))。

復(fù)位電路也就是自動復(fù)位和按鍵復(fù)位二種方式。自動復(fù)位電路也就是利用

外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。VCC上升時間只要它不大于1ms,就可以達(dá)

到自動電源復(fù)位的目的。時鐘頻率為6兆赫時，C為22uF,R為1千歐。除上電

復(fù)位以外,特殊時候也將使用按鍵手動復(fù)位。我這個設(shè)計是使用按鍵手動復(fù)位。

按鍵自動復(fù)位分為電平方式和脈沖方式這兩種,電平復(fù)位是通過將RST端子經(jīng)

過電阻和電源的VCC相連來完成。

其具體電路原理圖如下圖所示。

圖4LCD1602單片機(jī)最小系統(tǒng)圖

3.4繼電器驅(qū)動模塊設(shè)計

電磁繼電器由鐵芯、銜鐵、電磁線圈、接點、復(fù)位彈簧黃、支座等組成。

在線圈兩端加上施加一定的電流,線圈通電后產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵在電磁力的作

用下克服了返回彈簧拉力,與鐵芯相合,將動觸點與靜觸點吸合,當(dāng)線圈斷電時

電磁吸引力消失,彈簧的反作用力又使銜鐵回歸到原來的位置,通過觸點和原來

的靜觸點(常閉接點)釋放,由此完成了電路的導(dǎo)通、斷開,繼電器的"常開、常閉

"觸點,可以將繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點稱為"常開觸點";接

通條件下的靜觸點叫做"常閉觸點"。繼電器通常分為二個電路,低壓控制電路和

高壓工作電路。

繼電器的驅(qū)動接口電路如圖5所示,繼電器由對應(yīng)的PNP型號的三極管所

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帶動,繼電器吸合后驅(qū)動負(fù)載,并點亮相應(yīng)指示燈,但設(shè)計中負(fù)載未接,繼電器吸

合后,LED也會得到電力，起到了指示的作用。

圖5繼電器驅(qū)動原理圖

3.5LED提示電路設(shè)計

LED是簡稱是發(fā)光二極管，它能將電能轉(zhuǎn)化為光能。LED燈壽命長、照明好、

等特點,因為LED發(fā)光亮度高、發(fā)熱低、可以進(jìn)行循環(huán)使用。智能指示燈使用LED

的明滅來表示是否有人或者繼電器是否工作。

其具體電路原理圖如下圖6所示。

圖6指示電路

4產(chǎn)品軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件部分就是前面提到的

產(chǎn)品設(shè)計，開發(fā)板還有一些元器件組成，在硬件條件充沛的情況下，想要達(dá)到

效果是不可能的，同時也需要各種軟件部分的支持。

4.1程序燒錄介紹

將程序在KeiluVision5軟件中敲寫完成后，編譯上傳后，生產(chǎn).hex文件，

連接USB接口，燒錄將.hex文件下載到開發(fā)板中。

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4.2主程序流程圖

本系統(tǒng)設(shè)計主要采用Keil5軟件編寫和編譯程序，流程圖如下圖所示。

圖7系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

4.3產(chǎn)品程序清點圖

圖8產(chǎn)品程序清單圖

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5系統(tǒng)組裝與調(diào)試

5.1電路組裝

第一步開始焊接：

第一步是把將要焊接的部位清潔一下,也可以用毛巾把污垢擦掉,然后需要

將元器件引腳分開,為了便于連接,不要把他們的引腳挨在一起，否則會焊接效

果會受到影響。接下來將電烙鐵頭放在元器件腳下,同時將焊錫絲緊挨著電烙鐵

頭。請勿讓烙鐵頭接觸其它元器件了,不然會讓其他電子元器件收到傷害,焊錫

會將這兩個元件焊到一塊去。

第二步給焊接升溫：

完成上一步驟后,第二步是加熱烙鐵準(zhǔn)備焊接,把溫度達(dá)標(biāo)的烙鐵緊挨著元

器件引腳旁,一點點熔化焊錫絲,切記不能停留過長,會出現(xiàn)大一塊,也不美觀,

要注意焊烙鐵的溫度不能太高,如果溫度過高會破壞焊盤。四百攝氏度左右為電

烙鐵焊接為適合的溫度

第三步接杜邦線：

將紅外模塊用杜邦線接到板子上去，要將杜邦線插緊些，避免線很容易脫

落，導(dǎo)致接觸不良，如果發(fā)現(xiàn)線接錯了，切記不要用手去拔出，應(yīng)該用專用鑷

子拔出，導(dǎo)線盡量不要壓到其他元器件上。

第四步檢查：

在完成上述三步了,最后就必須整體再檢驗一次,重點看焊點是不是夠飽滿,

確認(rèn)是不是牢固了,有沒有和其它管腳連接在一起了。線有沒有脫落或者正負(fù)極

接反了。

5.2系統(tǒng)調(diào)試

整體系統(tǒng)上電調(diào)試前，觀察杜邦線接線還有沒有問題，比如線脫落，線有

沒有接反，正負(fù)極接反等問題。

把程序放入調(diào)試平臺進(jìn)行調(diào)試,程序調(diào)試成功之后,就可進(jìn)認(rèn)系統(tǒng)功能是否

可以滿足要求的確認(rèn),如果功能存在問題，那就要重新調(diào)試，直到所有問題都解

決，達(dá)到功能。

5.2.1系統(tǒng)軟件調(diào)試

如果程序編譯顯示沒有錯誤，就可以通過串口燒錄程序，檢查是否可以滿

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足功能要求，如果功能還存在問題，那就要調(diào)試到?jīng)]有問題為止。

新建文件；新建一個新的文件夾，文件里面編寫程序代碼。然后保存到文

件夾。

程序編譯和調(diào)試；首先第一步就是點編譯，然后可以看到提示的信息。如

果有錯誤的話會提示，我們找出錯誤并修改。直到?jīng)]有錯誤。

5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試

最后就是硬件測試，可以使用萬用表等檢查所有元器件是不是都可以通電，

都可以正常工作了，主要可以分為以下幾種。

（1）調(diào)試主要分為以下：

我們先觀察，看焊接的是否完整，還有元器件直接有沒有焊接好，有沒有

遺漏忘記焊的情況，不然會出現(xiàn)短路情況，否則達(dá)不到效果。

可可以萬用表測量,判斷電源有無短路,有沒有通電,接著看測量管腳有沒

有連線正確,有無連線接錯,避免焊接腳管全部連在一起了，不然達(dá)不到工作效

果。

以上步驟都沒有問題時，就可以給產(chǎn)品進(jìn)行上電，然后觀察元器件是工作

狀態(tài)是否有異常，電路板是否通電亮燈，是否正常工作。

（2）到了最后階段的測試,確定各種設(shè)備是不是都能夠正常運(yùn)行，能不能

滿足開發(fā)的效果，在此要好好保護(hù)產(chǎn)品，不要讓元器件損壞和丟失。

5.3實物測試

測試正常，如下圖所示。

圖9系統(tǒng)測試圖

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6產(chǎn)品使用說明

（1）使用前檢查產(chǎn)品杜邦線是否完全接好，有沒有脫落的情況，使用時用

泡沫紙墊在產(chǎn)品下面。

（2）板子上電，上電后就可以了，處于明亮環(huán)境時，紅外模塊檢測到人時，

燈光依然處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)處于黑暗環(huán)境下紅外模塊檢測到人時燈光自動打開，

當(dāng)人離開后一會燈光自動關(guān)閉。

（3）不使用時，收好產(chǎn)品，輕拿輕放，切記不要暴力操作。

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參考資料

[1]王藍(lán).單片機(jī)原理及實用技術(shù).成都:西南交通大學(xué)出版社,2014

[2]張晉平.博物館環(huán)境監(jiān)測技術(shù).北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2013.

[3]戴成崗.移動應(yīng)急指揮平臺.南京:河北大學(xué)出版社,2015.

[4]王雅芳.單子元器件基礎(chǔ)及電子實驗實訓(xùn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2013.

[5]陳靜.電路分析基礎(chǔ).天津:天津大學(xué)出版社,2009.

[6]來平清.全國大學(xué)生電子設(shè)計與制作技能實訓(xùn).北京：中國電力出版社.2015.

[6]李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).北京：高等教育出版社，2004.