家居照明操控体系的智能化首要体现在两大功用模块上,一个是智能调光设备,另一个便是光照度的检测、显现及补偿设备。下面首要就这两方面来介绍智能照明体系的硬件规划,但这儿要特别声明的是,因为各种原因在硬件的详细制造与试验方面,自己只制造了照度检测、显现及补偿的演示设备。
电源电路模块
本体系首要选用+-12V电源和+5V电源,电路图如图所示:
复位电路模块
AT89S51的RST引脚为复位引脚,只需在RST引脚上呈现两个机器周期以上的高电平,即可完成复位。本规划选用的是按键复位,如图3-2所示,当按下按键后,电容被短路,RST引脚就处于高电平,就可以到达复位的意图。
时钟信号电路模块
AT89S51单片机的时钟信号通常用两种电路方法得到:内部振动方法和外部振动方法。内部振动方法所得的时钟信号比较安稳。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振动器(简称晶振),就构成了内部振动方法。因为单片机内部有一个高增益反相放大器,当外接晶振后,就构成了自激振动器并发生振动时钟脉冲。内部振动方法的外部电路如下图所示。图中,两个电容起安稳振动频率、快速起振的效果,其电容值一般在20-30pF。晶振频率的典型值为6MHz或12MHz,规划中电容取30pF,晶振为12MHz。
主操控电路模块
本规划中单片机的各管脚的操控功用论述如下: ⑴P0口是一组双向I/O端口,它分时供给低8位地址和8位双向数据。在规划中P0.0~P0.7接上发光二极管后与八个上拉电阻相连,用于模仿照度补偿。⑵P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。本规划中P1口与两个LED数码管相接,构成光照度显现部分。
P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。规划中,P2.2-P2.4用于外接A/D转化芯片,P2.0和P2.1用于三极管的驱动,P2.5用于选用PWM方法调光,P2.6和P2.7用于完成手动与主动切换及手动调光功用。 ⑷P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。在整个体系中,这8个引脚 还具有专门的第二功用。本规划中用到P3.0和P3.1作为串口输出,RXD与TXD与电平转化芯片MAX232相连,信号经过电平转化后在PC机衔接,经过光照度监控体系对光照度进行计算机监控。详细见上图3-4所示。
数据收集及处理电路模块
本规划中挑选光敏二极管作为光照检测元件,详细电路如图所示:
由图可知,为了将电流信号转化成电压信号,这儿选用了反相份额运算。那么就可以得到1 m A /lx的灵敏度,关于灵敏度的分散性,可以用电位器R3进行调整。图中的电容的效果是将电灯火的明暗闪耀进行均匀,使得输出不发生闪耀的现象,每lx的光发生的输入电流,即每lx的光就可以得到1 mV的输出电压。
ADC0832与单片机的接口电路模块
ADC0832的2脚与光照度传感器的输出电压outV相接,选用0通道输入,CS口与P2.4口相连,用于操控ADC0831的片选信号,低电平有用,7脚的CLK接在P2.3口,经过单片机为ADC0831输入时钟信号,5脚的DI挑选通道操控与P2.5相连,6脚的串行口输出与P2.2相连,经A/D转化后的数字信号经过P2.2口输入单片机,由单片机进行处理。
当ADC0832未作业时其CS输入端应为高电平,此刻芯片禁用,CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转化时,须先将CS使能端置于低电平而且坚持电平到转化彻底完毕。此刻芯片开端转化作业,一起由单片机向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲,运用DI端输入通道功用挑选数据信号。在第一个脉冲的下降沿之前DI端有必要是高电平,表明发动信号。在第2、3个脉冲下降沿之前DI端输入2位数据用于挑选通道功用。
显现电路模块
本规划选用LED动态显现方法,运用两个LED数码管进行显现,数码管是共阳极接法,别离显现个位和十位数据。a~h别离与P1口的八根I/O线相连,低电平有用,构成段选线多路复用,它们的公共端则由PNP型三极管8550操控。假如8550导通,则相应的数码管就可以亮,而假如8550截止,则对应的数码管就不能亮,8550是由P2.0,P2.1操控的,这样咱们就可以经过操控P2.0、P2.1到达操控某个数码管亮或灭的意图。此外三极管还具有驱动效果,可以使数码管亮度加强。
照度补偿电路模块
经过数码管显现的电压值,可以反应出光照度的巨细,因此就可以依据数码管的显现来进行照度补偿。本规划中使用8个发光二极管作为照度补偿的演示。
调光电路模块
本规划中选用PWM方法进行灯火调理,首要选用软件来完成。调光分智能调光和手动调光,经过P2.6和P2.7端口来操控。如图所示。
串行接口电路模块
为了使规划的电路愈加智能化,可以与当今社会接轨,可以使人们随时地对光照度进行监控,本规划还设置了单片机与PC机的串行通讯接口电路,为往后的网络化操控预留了空间。规划中选用单片机作为下位机,PC机作为上位机,使用MAX232作为电平转化来进行串行通讯。 MAX232是MAXIM公司出产的低功耗、单电源双RS232发送/接收器,MAX232芯片内部含有一个%&&&&&%性电压发生器,可把输入的+ 5V 电源改换成为RS232 所需的±10V 电压,所以选用此芯片接口的串行通讯体系只需单一的+ 5V 电源即可。该芯片取用了16引脚的双列直插式封装。