课程设计-人体感应LED设计.doc

淮北师范大学信息学院综合性课程设计报告题目：人体感应LED设计 组员： 指导教师：2015年5月报告内容一、 设计的内容或要求人体感应灯是一款利用红外线、热释电原理感应人体活动信息的新技术设计、研发而成的，专门用来检测和感应人体活动信息的产品。 当人或有温度的物体进入模块感应范围内时，感应模块就会输出一个高电平脉冲信号、或高电平延时信号，输出的感应脉冲或延时信号可以直接驱动LED灯指示灯。二、 系统设计原理框图：图原件列表：名称数量DSN-FIR800人体红外热释电传感器模块1个AT89C2051单片机1个12MHz晶振1个30pF电容2个10uF电容1个1k电阻1个200电阻2个LED发光二极管2个开关1个表DSN-FIR800人体红外热释电传感器模块：产品概述：DSN-FIR800是基于红外线技术的自动控制产品,灵敏度高，可靠性强， 超低电压工作模式,广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品。功能特点：1.全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。2.光敏控制（可选择，出厂时未设）：可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。3.温度补偿(可选择， 出厂时未设)： 在夏天当环境温度升高至3032，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。4.两种触发方式：（可跳线选择） a.不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平。b.可重复触发方式：即感应输出高电平后， 在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。5.具有感应封锁时间(默认设置:2.5S封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间” 两者的间隔工作， 可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒几十秒钟)。6.工作电压范围宽：默认工作电压DC4.5V-20V。7.微功耗:静态电流60微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。8.输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。调节方法：调节距离电位器顺时针旋转，感应距离增大（约7 米），反之， 感应距离减小（约3 米）。调节延时电位器顺时针旋转， 感应延时加长（约300S），反之，感应延时减短（约5S）。 使用说明:1.感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出0-3次，一分钟后进入待机状态。2.应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜，以免引进干扰信号产生误动作；使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。3.感应模块采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（A元B元）位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时，双元检测不到红外光谱距离的变化，无差值，因此感应不灵敏或不工作；所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行，保证人体经过时先后被探头双元所感应。为了增加感应角度范围，本模块采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，但左右两侧仍然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强，安装时仍须尽量按以上要求。技术参数：工作电压范围DC 4.5-20V静态电流60uA电平输出高3.3 V /低0V触发方式L不可重复触发/H重复触发（默认）延时时间默认5S (5-300S可调)可制作零点几秒-几十分钟封锁时间默认2.5S， 可制作范围零点几秒-几十秒电路板外形尺寸32mm*24mm感应角度110度锥角感应距离7米以内工作温度-20-+80度感应透镜尺寸直径:23mm(默认)表原理图：图图AT89C2051资料 AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含2kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes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-5l指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大。 图AT89C2051单片机引脚介绍： AT89C2051为20引脚小型封装，2K内部程序存储器，15个可编程I/O口线，没有P0口和P2口的16根I/O线，内部集成了一个模拟比较器。芯片共有20个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口（见上图）左边那列引脚逆时针数起，依次为1、2、3.20，在单片机的20个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，复位引脚1根以及P1、P3口可编程I/O引脚15根。1、主电源引脚（2根）VCC(Pin20)：电源输入，接电源GND(Pin10)：接地线2、外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin5)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin4)：片内振荡电路的输出端3、控制引脚（1根）RST/VPP(Pin1)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。4、可编程输入/输出引脚（15根）P1口：8位准双向I/O口线，P1.0P1.7，共8根 P1口是一个8位双向I/O口。口引脚P1.2P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(ANI0)和反相输入(AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。当P1口引脚写入“1”时，其可用作输入端，当引脚P1.2P1.7用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的写入“1”时，其可用作输入端。当引脚P1.2P1.7用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的上拉电阻而流出电流。P3口：8位准双向I/O口线，P3.0P3.5、P3.7，共7根 P3口的P3.0P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻 的七个双向I/O口引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时，被外部拉低的P3口脚将用上拉电阻而流出电流。P3口还用于实现AT89C2051的各种第二功能，如下表所列：引脚口功 能P3.0RXD串行输入端口P3.1TXD串行输出端口P3.2INT0外中断0P3.3INT1外中断1P3.4T0定时器0外部输入P3.5T1定时器1外部输入 表5、RST：复位输入。RST一旦变成高电平所有的I/O引脚就复位到“1”。当振荡器正在运行时，持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。6、XTAL1：作为振荡器反相器的输入和内部时钟发生器的输入。7、XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。主要性能：1、和MCS-51产品兼容；2、2KB可重编程FLASH存储器（10000次）；3、2.7-6V电压范围；4、全静态工作：0Hz-24MHz；5、2级程序存储器保密锁定；6、128*8位内部RAM；7、15条可编程I/O线；8、两个16位定时器/计数器；9、6个中断源；10、可编程串行通道；11、高精度电压比较器（P1.0，P1.1，P3.6）；12、直接驱动LED的输出端口。仿真电路图：图源程序：#include#define uint unsigned int /宏定义#define uchar unsigned charsbit FIR=P15; /传感器接口sbit LED=P11;/led接口/*延时函数*/void delayms(uint x) uint a,b; for(a=x;a0;a-) for(b=110;b0;b-);/*主函数*/void main() LED=1; /关闭led while(1) /循环体 if(FIR=1) /如果有人 delayms(5); /延时 if(FIR=1) /如果有人 LED=0; /打开led else LED=1; /如果没有人 关闭led 流程图： 图PCB制板1. 画出pcb图2.打印正面镜像打印，反面非镜像打印。打印在黄色转印纸上，为之后的转印做准备。3.转印先用砂纸打磨覆铜板，清理干净板子上面的灰尘；并把覆铜板切割成大小与PCB图大小相等的板子，节省材料；用转印纸包裹覆铜板，并用转印机对其加热。由于是双层板，所以需要两面都转印。4.腐蚀把转印成功的覆铜板放在腐蚀液中，十分钟左右，等板子里没被墨覆盖的铜被腐蚀干净为止。之后，把板子上面的墨用水和砂纸清洗干净，再对上面没有腐蚀完整的部分进行修改。腐蚀液是由三氯化铁加温水组成的，与铜会发生化学反应。5.打孔利用打孔机对PCB板进行打孔，好为元器件的焊接做准备。此时，一个完整的PCB板基本就做好了。焊接1.清点材料；2.二极管、电容、电阻和电感的认识；用万用表测量以及观察元器件上的一些特征以去确定元器件的正负、电容大小以及阻值和感值大小。3.焊接前的准备工作；准备好海绵（用水湿过的），松香，电烙铁，焊锡，以及支架；元件读数测量、去氧化层、元件弯制、元件插放、元件焊接。4.元器件的焊接与安装；电烙铁加热，在加热的进程中要及时给裸铜面搪锡否则会不好焊；加热中要把斜面靠在元件脚上使加热面积最大，焊点高约1.5mm直径与焊盘一致脚高出约0.5mm，不仅要位置正确，还要焊接可靠，形状美观。5.开关电源故障的排除。焊接完一类元器件，应检查一遍焊接质量是否有错焊、漏焊，发现问题及时纠正。三、 总结 做了几周的课程设计，回顾起此课程设计，至今我们仍感慨颇多。从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，有很多的心得体会，有关于单片机方面的，更多的是关于人与人之间关系方面的。因为我本人对单片机也并不是很熟悉，学的东西好像它是它，我是我的，理论联系不了实际。以前的汇编语言没学好，一开始的程序这块儿就要令我抓狂了。后来请教同学，看他边做边给我讲解，我进一步学习和掌握对程序的设计和编写。从中体会到了面向对象的程序设计的方便和巧妙，懂的了在进行编写一个程序之前，要有明确的目标和整体的设计思想，另外某些具体的动手内容也是相当的重要，比如在做板的过程中要非常小心，我开始由于粗心做坏了两个板子。 这些宝贵的编程思想和从中摸索到的经验都是在实践过程中获得的宝贵财富，这些经验对我以后会有很大的帮助的，我要好好利用。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与