摘要：针对主动开关操控技能的需求，提出一种依据单片机和光照检测的开关操控设备规划。该设备的首要特点为具有光照度检测功用，能够收集环境的光照度并依据设定的光照度主动完成开关的开或关等操作。具体介绍了该设备的硬件和单片机程序的规划办法，并对规划的设备进行了功用测验。测验成果表明，规划的设备能完成光照检测、光照度上下限值设定、开关主动操控和数据显现等各种功用，运转作用杰出。
0 导言
主动开关操控能依据需求的状况主动翻开或堵截开关，有利于节约人力和进步操控功率，为人们的出产日子带来便当和节约能源。
跟着电子技能和微机技能的开展，主动开关操控技能开展迅速，提出了各种类型的主动开关操控设备，如依据MCS-51单片机的多路开关操控设备、单片机操控的热释电红外节能照明开关、依据AT89S52单片机的声光操控开关、依据SPCE061A的语音手动双操控开关和智能计量与开关操控插座等。
针对主动开关操控技能的需求和开展趋势，本文提出一种依据单片机和光照检测的开关操控设备规划。此设备具有光照度检测功用，能够收集环境的光照度并依据设定的光照度主动完成开关的开或关等操作。
1 设备作业原理和功用
依据单片机和光照检测的开关操控设备的作业原理示意图如图1所示，其作业原理为：单片机检测环境光照度，若在必定的时刻距离内两次检测的光照度都小于设定的光照度下限值且开关状况为关，则翻开开关;若在必定的时刻距离内两次检测的光照度都大于设定的光照度上限值且开关状况为开，则封闭开关。
依据单片机和光照检测的开关操控设备需求完成的功用为：1)光照检测;2)光照度下限值和上限值设定;3)开关主动操控;4)数据显现：显现收集的光照度和设定的光照度下限值和上限值。
2 硬件规划
2.1 硬件结构
依据需求完成的功用，依据单片机和光照检测的开关操控设备的硬件结构如图2所示。设备以AT89C51单片机为中心，外围电路包括时钟电路、复位电路、光照检测电路、LM016L液晶显现电路、开关操控电路和键盘电路。
2.2 光照检测电路
光照检测电路的具体规划如图3所示，其作业原理为：1)使用硅光电池BPW34将光照度信号转化为电流信号，BPW34具有发生的短路电流与光照度成正比的特性;2)经过以运算扩大器LM358为中心构成的扩大电路将BPW34发生的短路电流信号转化为电压信号并扩大;3)AT89C51单片机操控ADC器材ADC0809收集扩大电路输出的电压信号并核算实践的光照度值。
2.3 开关操控电路
开关操控电路的具体规划如图4所示，其作业原理为：1)光电耦合器TIL 117起光电阻隔作用，完成将单片机AT89C51与开关操控部分阻隔，然后减小开关操控部分对AT89C51的搅扰，进步体系的可靠性，其间驱动芯片7407的作用是为TIL 117供给输入电流;2)继电器G2R-14-DC5完成直接的开关操控，其间晶体管9013的作用是为G2R-14-DC5供给驱动电流，二极管1N4001的作用是避免G2R-14-DC5的感应电压损坏901 3;3)当AT89C51的P2.1引脚输出低电平时，TIL 117发生光电流，使三极管9013导通，然后继电器G2R-14-DC5的线圈得电，常开开关K1闭合，反之则K1断开。
3 单片机程序规划
3.1 总体规划
结合硬件规划和需求完成的功用，设备的单片机程序首要包括如下程序模块：1)光照检测：依据ADC0809的操控逻辑收集光照度转化而来的电压信号，并依据对应公式核算实践的光照度值;2)光照度上下限值设定：经过键盘电路和LM016L液晶显现电路，并采纳外部中止的办法，完成光照度上下限值设定;3)开关主动操控：依据检测的光照度和设定的光照度上下限值操控开关操控电路，完成开关主动操控;4)数据显现：操控液晶器材LM016L显现收集的光照度和设定的光照度上下限值。
3.2 光照检测
光照检测程序模块首要包括如下两个过程：1)依据ADC0809的操控办法进行电压信号收集，ADC0809的要害操控引脚为S7ART、EOC、OE和CLK，分别为发动信号输入端、转化完毕信号端、输出答应端和时钟信号输入端;2)依据电压和光照度转化公式核算实践的光照度值。完成光照检测的办法如算法1所示。
算法1：光照检测算法。
sbit START=P2^2;//ADC0809发动信号输入端
sbit EOC=P3^5;//ADC0809转化完毕信号端
sbit OE=P2^3;//ADC0809输出答应端
sbit CLK=P3^6;//ADC0809时钟信号输入端
START=0;//ADC0809开端转化
OE=0;//ADC0809不答应输出
if(EOC=1)//假如ADC0809转化完毕
{
START=1;//ADC0809中止转化
OE=1;//ADC0809答应输出
ADdata=P0;//读取收集的电压信号
OE=0;//ADC0809不答应输出
illu=ADdata*1.96*4.16667;//将收集的电压信号转化为实践的光照度值
}
3.3 开关主动操控
开关主动操控程序模块的完成流程为：1)若开关状况为关，则关计数变量offCounter置0;2)若检测的光照度小于光照度下限值且开关状况为关，则开计数变量onCounter累加1;3)若检测的光照度大于光照度下限值且开关状况为关，则开计数变量onCounter置0：4)若开关状况为开，则开计数变量onCounter置0：5)若检测的光照度大于光照度上限值且开关状况为开，则关计数变量offCounter累加1;6)若检测的光照度小于光照度上限值且开关状况为开，则关计数变量offCounter置0;7)若onCounter>=2500，则操控开封闭合;8)若offCounter>=2500，则操控开关断开。完成开关主动操控的办法如算法2所示。
算法2：开关主动操控算法。
if(state==1)//若开关状况为关
{offCounter=O//关计数变量offCounter置0
if(illu=lowLimit)onCounter=onCounter+1;
if(illu>lowLimit)onCounter=0;}
if(state==0)//若开关状况为开
{onCounter=0//开计数变量onCounter置0
if(illu>=upLimit)offCounter=offCounter+1;
if(illu
if(onCounter>=2500)state=0;//操控开封闭合
if(offCounter>=2500)state=1;//操控开关断开
4 设备测验与剖析
为了测验依据单片机和光照检测的开关操控设备的功用，对设备进行了20次各个功用的测验，测验成果如表1所示。测验成果表明，设备能完成规划的主动开关操控、设定光照度上下限值和数据显现等各种功用，运转作用杰出。
5 结语
本文提出一种依据单片机和光照检测的开关操控设备的规划，此设备具有光照检测、光照度上下限值设定、开关主动操控和数据显现等功用。本文具体介绍了此设备的硬件和单片机程序的规划办法，并对规划的设备进行了功用测验，测验成果表明，规划的设备能完成规划的等各种功用，运转作用杰出。
