基于单片机的园林景观灯设计说明书

XXX(设计)绪论1.1背景及目的1.1.1园林景观照明设计的原则[1](1)文化特色原则考虑到不同的地理位置,不同的气候环境,发展水平各异的社会经济,文化特色和背景不同,所以就要非常重视人们对园林景观灯颜色、亮度的喜好。(2)艺术化原则园林景观灯照明系统不仅要满足其照明功能,更要满足其装饰功能。这两方面才能组成园林景观灯照明系统的整体规划，所以不仅要注重技术，也要充分运用艺术化原则。(3)协调性原则园林景观照明系统是整个园林中的一部分，并不是独立存在的，所以照明系统不仅要和周围的环境及植物相协调，也要和建筑相协调，形成统一的园林景观。(4)可行性原则可行性分为经济可行性和技术可行性。经济可行性也就是要考虑到建设成本和维护成本。另一方面的技术可行性则应从照明的效果、安装和运行的安全等问题来考虑。(5)安全性原则安全性原则首先要考虑到人为活动导致景观灯破坏的可能,选择防护等级比较高的灯具。另一方面,也要考虑灯具和电缆的绝缘性能,特别是水景照明灯具的绝缘性能。另外,景观照明灯具的电源最好能采用安全电压。(6)环保原则减少能源的消耗,致力于创建低碳化的园林景观灯来保护园林景区的生态环境。1.1.2园林景观的照明对象[1](1)建筑物等主体照明建筑物一般在园林中占据主导地位。霓虹灯在建筑物的棱角边来突出建筑物的硬朗和外形的特殊轮廓;还可以用光线来突出衬托出所要突出的建筑物。(2)广场照明广场是人流的剧集区域，通常人们在这里集会、健身、休闲、进行广场舞等活动。所以可以选择发光效率高的灯具,高杆直设光源,利于人们的活动的开展。

(3)植物照明园林中植物的照明是很重要的，可以烘托出不同的气氛感染公园中活动的人，使得环境变得浪漫,引发人们奇妙的想象。(4)水体照明水体照明不仅可以增添园林中的色彩，又可以将水体变得生动有趣，还能够增添植物的丰富程度、形成倒影，使在园林中扮演主要角色的植物景观更加丰富多彩。(5)道路照明园林中道路分为一级路、二级路和小路。在一级路上,需要设立有一定亮度、光源均匀、照明连续的灯具,保证车辆及行人能正确识别路上的情况;而其他级别的路面在照亮的前提下,需要营造出一种柔和、温馨的气氛。1.2国内外已有的研究成果——三种园林景观照明控制系统1.2.1时间控制器时间控制仪是根据原本设定的时间,自动关闭或者打开设备的供电系统。来实现配电回路接触器的控制,是传统园林景观照明系统经常使用的一种控制器。但是它的缺点是非常显著的:此系统只能根据其在不同的季节或不同的区域、地点,以及工作日或节假日来通过人工手动调节设置自动打开或关闭供电系统的时间。而且,此控制器的停止或启动时间的控制有着的很大的误差,需要经常修检并且修检时还存在着开关转换等问题。鉴于上述的问题,以及为了创建减少能源消耗，实现环保功能的园林景观灯照明系统,在电气设计中,时间控制器已渐渐被淘汰。1.2.2经纬度控制仪下面介绍一种更具有优势的时间控制器——经纬度控制仪,这种控制器是近年来新出现的一种智能时间控制器。微电脑构成它的智能控制单元,控制基准是由时钟芯片来提供的。这种智能时间控制仪根据一年四季的光强变化规律,使用经纬度算法计算出每天的日出日落时间,即能够根据天黑、天亮时间进行自动开关,还能够每日逐渐自动控制,合理调整,减少了人工定期调节的工程量,适应了不同区域的要求，采用最先进的计算机控制技术。此智能时间控制仪不仅拥有强大的功能、极高的可靠性、较高的技术含量,还有许多不同的模式可供用户随意的来选择。并且,它实现了节约能源，提高稳定性的控制及增长使用寿命的目标，以此实现优化控制。1.2.3GPRS无线景观灯远程监控系统智能照明控制设备、计算机信息管理系统、GPRS无线通信网络等构成了GPRS无线景观灯远程监控系统——是分布式无线遥控、遥信、遥测系统。此系统既能够实现“三遥”的功能,又可以巡测手动化或自动化,还能够选测。可以进行设置,来实现预约和分时的控制系统。灯的自动控制开关和手动实时控制开关也可以通过可以预设时间方案来解决。1.2.4总结目前园林景中照明系统控制模式应用最广泛就要数经纬度控制和GPRS无线景观灯远程监控系统了。前者较后者价格比较划算,体积较小,在造价低的工程、公园面积比较小的情况下应用的机会比较多,前者的缺点是不能够灵活的进行集中控制,基于网络的控制难以实现,维修护理较难进行。而后者适用于公园工程造价高、面积大的情况,能够灵活的进行集中控制,可以实现基于网络的控制,维修护理也能够顺利的进行。其缺点是设备的成本比较高。两种控制系统各有各的优点和缺点。在设计中,选择园林景观灯照明系统要根据具体情况来考虑并且定制,工程造价的高低,工程的规模的大小等,都会影响照明控制系统的选择，要综合考虑，以便达到最大的效益和最佳的效果。1.3课题研究方法硬件环境搭建及软件代码调试。1.4论文构成及研究内容1.4.1论文内容题目、摘要、关键字、目录、正文、致谢、参考文献及附录八部分。1.4.2研究内容本文主要研究园林景观灯照明系统的控制流程、硬件设计以及软件设计。致力于如何利用人体恒温特性，使热释红外传感器来通过检测人体所反射的特定的红外线波长来采集人体热释电传感信号；利用光敏电阻来测量周围环境光强信号。以及如何将得到的模拟信号经过stc12c2052AD内置的AD转换模块转换后变成数字信号并传送到控制中枢，使单片机对比预设的阀值范围产生不同占空比的PWM波，运用PWM脉冲调制器来驱动LED园林景观灯，来实现根据是否有人通过以及外环境光强不同，控制景观灯亮度；并且还研究了如何加入人机互动模块即通过按键来进行LED园林景观灯的人工控制。

2设计方案的选择本文介绍了一种基于单片机的园林景观灯照明系统，给出了该系统的控制流程、硬件设计以及软件设计。此系统采用STC12C2052AD作为控制中枢；利用人体恒温特性，使热释红外传感器,通过检测人体所反射的特定的红外线波长来采集人体热释电传感信号；利用光敏电阻来测量周围环境光强信号。将得到的模拟信号经过STC12C2052AD内置的AD转换模块转换后变成数字信号并传送到控制中枢，单片机对比预设的阀值范围产生不同占空比的PWM波，运用PWM脉冲调制器来驱动LED园林景观灯，实现根据是否有人通过以及外环境光强不同，控制景观灯亮度；并且加入了人机互动模块通过按键来进行LED园林景观灯的人工控制。从而实现了对园林景观灯系统的智能和节能控制。此园林景观灯照明系统设计简单、电路可靠，既能充分利用LED灯的优势，又可以减少能源消耗，实现环保功能。

3硬件结构概述我所设计的硬件部分主要包括：控制中枢模块、热释电红外人体检测模块、光强检测模块、人机互动模块及LED驱动模块，真正的园林景观灯系统中还需要设计系统供电电路。3.1控制中枢模块3.1.1STC12C2052AD单片机简介STC12C2052AD双列直插、贴片20脚封装。是单时钟机器周期的兼容8051内单片机，是高速低功耗的心一代8051单片机，全新的流水线精简指令集结构。具有增强型1T流水线精简指令集结构8051CPU；工作电压为：2.4V－3.8V／3.4V－5.5V；工作频率范围：0-35Mhz，相当于普通8051的0～420MHZ；用户应用程序空间512/1k／2k／3k/4k/5k字节；片上集成256字节RAM；15个通用I/O口，复位后为：准双向口弱上拉；可设置成四种模式：准双向口、弱上拉、推免、强上拉。共2个16位定时器。内部集成R／C振荡器，精度要求不高时可省外部晶体。工作温度范围：0-75摄氏度。3.1.2STC12C2052AD单片机特点第一，STC12C2052AD是一种性价比很高的单片机，STC12C2052AD单片机采用STC12系列单片机不及可以不需要复位电路以及外部数据(如24Cxx系列芯片)，而且某些场合还可以不需要晶振，可以使电路变的更加简单、价格更加低廉。第二，STC12C2052AD单片机具有速度快的特点。STC12C2052AD单片机为单时钟／机器周期(1T)，指令执行的速度是传统的8051单片机24倍，最低的也要有3倍。第三，STC12C2052AD单片机具有极高的安全性。STC12系列单片机加密程序是很难破译的，并且用户数据是可以保存到单片机内部的，很难通过用户数据分析单片机的运行状况来进行解密。第四，STC12C2052AD单片机具还具有简捷的特点。可以用来直接代替8051针对传统8051单片机开发的程序，又可以直接用于STC12系列单片机，无须重新编写，简捷、简便。第五，STC12C2052AD单片机可以帮助此园林景观系统设计大大降低成本。3.1.3单片机编程器使用方法第一点是要下载STC-ISP软件，然后安装到电脑中。接下来将单片机简易编程器与电脑的RS-232九针串口相连接，把待编程的单片机插入编程器的20脚插座中。这里需要注意单片机的插入方向。并且这时先不能将编程器与电源相连接。双击安装目录中的STC-ISPV35文件来运行编程软件。该软件的整个编程分五步进行：第一，确定数据写入范围和选择单片机型号。第二，需要装入编译好的HEX或BIN文件。第三，选择串口同时设置波特率。第四，设定下载条件与工作模式。第五，点击Download下载按钮来进行下载，再将通编程器连上电源。这里需要注意，最后这一步的顺序非常重要，必须先启动软件的“Download／下载”按钮，然后再为编程器连接电源。下载线可采取简单的USB转串口模块实现更简单的连接，更加方便[2]。3.2热释电红外人体检测模块所有存在于自然界中的物体,如人、石头、植物等都会发射出属于各自不同波长的红外线,红外传感器可利用此特点对不同的物体进行检测。根据人体具有相对恒定的体温的特性,一般在37°C左右,所以人体会发出波长为10μm左右的红外线,然后热释电红外传感器通过探测人体发出的10μm左右的红外线来感知人体是否存在。在热释电红外传感器的探测区域内,在没有人体存在的时候,热释电红外感应器只能感应到的是背景温度,在人体进入探测区的时候,红外传感器感应到的则是人体温度与背景温度的温度差异.因此,通过探测人体与背景物体的差异信号,可探测出人体的存在与否。我所设计的园林景观灯系统所采用集成模块的热释电红外传感器型号为RE200B,热释电红外传感器的探测模块可以不用配置红外线的发射源，因为它能直接接受人体辐射的微量红外线并且可以将接收到的红外线信号转变为相应的电信号来进行输出[3]。为了提高热释电红外传感器感受红外线的灵敏度,在传感器外面加装配置了相应的菲涅耳透镜，因此该热释电红外探测模块由4部分组成，分别是菲涅耳透镜、热释电红外传感器(PIR)、控制电路及驱动电路等组成。该传感器内所含有的探测元件可将探测到的红外辐射能量信号进行转变成电压信号,即实现所谓的热电转换。热释电红外传感器RE200B内配有相应的滤光晶片,其截止波长为7~10μm,可以与人体辐射的特定波长9~10μm的红外线相对应,起到了带通滤波器的作用,可将灯光、太阳光以及其他物体所辐射的其他波长的红外线等辐射滤除,从而达到抑制周围环境干扰的目的,来将人体和其他物体区分开。与此同时,热释电红外传感器RE200B所配置的菲涅尔透镜,具有敏锐检测出空间辐射的红外线能量及其变化的能力,因此可提高传感器探测的灵敏度，并且还能够增大探测的角度和距离[4]。热释电红外探测模块框图如图1所示。图1.热释电红外探测模块框图Fig1.Pyroelectricinfrareddetectionmoduleblockdiagram热释电红外探测模块是采用热释电专用控制集成电路来进行处理的,所采用的集成模块电路是BISS0001型集成电路。首先将人体辐射的红外光线经过菲涅耳透镜汇集在热释电红外传感器的两块探测元上；接下来当人体移动的时时候,红外辐射强度就会发生相应的变化,两块探测元件表面上的电荷强度就会发生相应的变化,经过我所选用的BISS0001型集成电路内置独立的高输入阻抗运算放大器放大就可以达到有信号输出的效果[5]。而且这种放大器还可以与多种传感器相匹配,来进行红外信号的预处理工作。芯片内包括：电压比较器、状态控制器、延迟电路定时器、封锁时间定时器以及基准参考电压源等单元电路[6][7]。电路如图2所示。图2热释电红外探测模块电路原理图fig2Pyroelectricinfrareddetectionmodulecircuitprinciplediagram如今热释电红外检测模块有现成的产品模块，如HC-SR501，DYP-ME003，性能优良，数据准确，是红外检测模块的良好选择。3.3光强检测模块在进行这个模块的设计时首先想到的方案是采用光敏二极管或三极管等光传感器件把环境亮度转换成相应的数字电平,然后直接接入单片机IO引脚，但是由于这种方案只能输出相应的电平，而不能输出相应的电压值，所有我决定采用光敏电阻把环境亮度转换成相应的电压值(模拟值),然后通过运放后给单片机输入一个模拟信号，经过单片机控制的AD模数转换后，得到一个标准的准确的数字信号。图3环境光强检测电路fig3Environmentallightintensitydetectioncircuit3.4人机互动模块该系统加入了4个按键来进行人机互动，即手动模式下对景观灯的控制。这4个按键分别是景观灯开关按键、自动/手动模式切换按键、手动模式亮度增加按键、手动模式亮度减少按键。单个按键电路的连接如图所示：图4简单按键电路Fig4simplebuttoncircuit在我们每次按下按键的时候，都会发生抖动，大约10～20ms，由于本系统对时间精度的要求并不是很高，所以采取较为简单的延时消抖，毫秒级延时函数Delay(),使用Delay(20)延时20ms,便可以达到消除按键按下和弹起时的前沿抖动和后沿抖动的效果。20ms以后读取的按键值便是正确的、消除抖动之后的按键值。图5消抖原理Fig5Shake

elimination

principle四个按键的控制过程如下：通电后，景观灯开关按键按下，LED景观灯循序亮起到设定的亮度值，默认为自动模式，有人且周围环境光强低到某个阀值就亮起，亮度值由光敏检测电路检测后获得的光强信息经过处理电路后反馈的值决定。若按下自动/手动模式切换按键，手动模式指示灯亮起，手动模式亮度增加按键、手动模式亮度减少按键可以控制LED景观灯亮度的变化，一共有16个亮级，包括熄灭和0xFF最亮亮度值。按下自动/手动模式切换按键，系统又切换至自动模式，手动模式下，按下景观灯开关按键模式指示灯熄灭，景观LED缓缓熄灭。自动模式下，按下景观灯开关按键，景观LED缓缓熄灭。3.5LED驱动模块[8]3.5.1PWM技术概述本系统采用的是PWM技术驱动LED景观灯,采用PWM技术驱动LED已经较为成熟[9]。PWM技术，即脉宽调制技术(PulseWidthModulation),是一种使用程序来控制波形占空比、相位波形、周期的技术，在很多场合都有广泛的应用[10]。3.5.2STC12C2052AD内置PWM概述STC12C2052AD内置PWM模块，可以通过程序的设定，来使PCA模块工作于8位PWM模式。PWM模式的结构图如下：图6PWM结构图Fig6PWMstructure

chart所有的PCA模块都可以用作PWM输出，输出频率取决于PCA定时器的时钟源。由于只有一个PCA定时器，各个模块共用此定时器，而各个模块的输出占空比是独立变化的，这是因为与使用的捕获寄存器[EPCnL，CCAPnL]有关。当寄存器CL的值小于[EPCnLCCAPnL]时，输出为低；当CL的值大于或等于[EPCnL，CCAPnL]时，输出为高。当CL的值由0xFF变为0x00溢出时，[EPCnH，CCAPnH]的内容装载到[EPCnL，CCAPnL]中。这样就可以实现无干扰地更新PWM了。要使能PWM模式，模块CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必须置位。由于PWM是8位的，所以：PWM的频率＝(PCA时钟输入源频率)／256PCA时钟输入源4选1:SYSclk/12、SYSclk/2,定时器0的溢出，ECI/P3.4输入。当EPCnL＝0且ECCAPnL＝0x00时，PWM固定输出高，当EPCnL＝1且ECCAPnL＝0x00时，PWM固定输出低。当某个I／O口作为PWM使用时，该口的状态如下图7：图7I/O口状态Fig7StateofI/O3.5.3与PWM模块有关的寄存器与PWM模块有关的寄存器如下图8：图8相关寄存器Fig8Environmentallightintensitydetectioncircuit（1）CMOD：PCA工作模式寄存器图9环境光强检测电路Fig9The

relevant

registerCIDL:空闲模式下是否停止PCA计数的控制位。当CIDL＝0时，空闲模式下PCA计数器继续工作，位1的时候相反。CPS1、CPS0:PCA技术脉冲源选择控制位。00、01、10、11分别选择了0系统始终SYSclk/12,1系统始终SYSclk/2,2定时器0溢出脉冲,3ECI/P3.4脚输入的外部时钟（最大速率=SYSclk/2）。ECF：PCA计数溢出中断使能位。ECF＝0，禁止寄存器CCON中CF位的中断。ECF＝1，允许寄存器CCON中CF位的中断。（2）CCON：PCA控制寄存器图10CCON寄存器Fig10CCONregisterCF：PCA计数器阵列溢出标志位。CR：PCA计数器阵列运行控制位。该位通过软件置位，用起来动PCA计数器阵列计数。该位通过软件清零，用来关闭PCA计数器。CCF3:PCA模块3中断标志。当出现匹配或捕获时该位由硬件置位。该位必然通过软件清零。CCF2:PCA模块2中断标志。当出现匹配或捕获时该位由硬件置位。该位必然通过软件清零。CCF1:PCA模块1中断标志。当出现匹配或捕获时该位由硬件置位。该位必然通过软件清零。CCF0:PCA模块0中断标志。当出现匹配或捕获时该位由硬件置位。该位必然通过软件清零。（3）CCAPMn.PCA比较／捕获寄存器CCAPMn（n＝0，1）图11CCAPMn寄存器Fig11CCAPMnregisterB7:保留为将来之用。ECOMn:允许比较器功能控制位。CAPPn:正捕获控制位。置1允许上升沿捕获。CAPNn:负捕获控制位。置1允许下降沿捕获。MATn:匹配控制位。置1时候PCA计数值与模块的比较／捕获寄存器的值的匹配将置位CCON寄存器中的中断标志为CCFn。TOGn:翻转控制位。置1时，工作在PCA高速输出模式，PCA计数器的值与模块的比较／捕获寄存器的值的匹配将使CCPn脚翻转。(CCp0/P3.7，CCP1/P3.5)PWMn:脉宽调节模式。置1时，允许CCPn脚用作脉宽调节输出。(CCP0/P3.7,CCp1/P3.5)ECCFn:使能CCFn中断。使能寄存器CCON的比较／捕获标志CCFn，用来产生中断。PCA模块的工作模式设定（CCAPMn寄存器，n＝0，1，2，3）图12CCAPMn状态Fig12StateofCCAPMn（4）PCA的16位计数器—低8位CL和高8位CH两个寄存器的地址分别是E9H和F9H，复位值均为00H，用于保存PCA的装载值。（5）PCA捕捉／比较寄存器—CCAPnL（低位字节）和CCAPnH（高位字节）当PCA模块用于捕获或比较时，他们用于保存各个模块的16位捕捉计数值；当PCA模块用鱼PWM模时，他们用来控制输出的占空比。其中，n＝0、1，分别对应模块0、模块1.复位值均为00H。他们对应的地址分别是：CCAP0L—EAH、CCAP0H—FAH：模块0的捕捉／比较寄存器。CCAP1L—EAH、CCAP1H—FAH：模块1的捕捉／比较寄存器。（6）PCA模块PWM寄存器PCA_PWM0,PCA_PWM1,PCA_PWM2,PCA_PWM3PCA_PWM):PCA模块0的PWM寄存器图12PCA_PWM0寄存器Fig12PCA_PWM0registerEPC0H：在PWM模式下，与CCAP0H组成9位数。EPC0L：在PWM模式下，与CCAP0L组成9位数。PCA_PWM1、PCA_PWM2、PCA_PWM3类似。3.5.4PWM的模块化设计本系统用PWM0输出占空比可变的波以此来控制LED景观灯的亮度，将其初始化和设置占空比模块化[10][11]。/**************************PWM初始化函数*****************************/voidPWM_init(){ CCON=0x00; CMOD=0x02;//设置PCA定时器 CL=0x00;//设置PCA定时器初值 CH=0x00;// CCAP0L=0x00;//设定初始占空比 CCAP0H=0x00;// CCAPM0=0x42;//PCA设置为8位PWM模式 CR=1;//启动PCA定时器}/**********************PWM占空比设置函数****************************/voidPWM_set(unsignedchara){ CCAP0L=a; CCAP0H=a;}8位亮度数据调用数据函数PWM_set()，即可设置不同亮度的LED景观灯。8位亮度数据在0x00～0xFF之间。3.6系统供电电路系统中STC12C2052AD等芯片要用到的是+5V电源,所以我们需要将220V交流市电转换为＋5V的直流电源。我们用图?所示的电压转换电路即可获得＋5V直流电压，以此来给我们的电路供电。我们将交流市电接入该电路,第一步经过变压器降压,可以获得＋9V的交流电压,然后经过4个二极管组成的全波整流电路后得到的是脉动直流电,电容C1、C2的作用是滤去高频信号和噪声,最后经过稳压器LM7805的稳压,便可以得到＋5V的直流电压。[12][13]）能够给控制系统中的单片机和其他TTL电路提供＋5V的工作电源。

图13系统供电电路Fig13Systempowersupplycircuit

4硬件设计4.1硬件设计概述本系统包括5个模块，主控模块、LED驱动模块、光敏检测模块、热释电红外检测模块、按键模块。这里面包括三个功能模块：信号输入模块、信号处理模块、信号输出模块。分别实现了信号输入到单片机，单片机处理信号，实验结果的编码输出，达到了控制LED的效果[14]。4.2主控模块设计采用STC12C2052AD芯片，内部集成晶振电路、复位电路，内置PWM模块，和8个8路AD转换器。对于时间精度、AD转换精度要求并不是太高的系统，可以大大地减少系统电路的复杂度。20引脚接VCC，10引脚接GND，RXD、TXD引脚分别接下载线的TXD、RXD，即可用STC－ISP烧写程序烧写程序进单片机。4.3LED驱动模块设计STC12C2052AD芯片内置的PWM模块驱动LED。通过调节占空比来调节输出LED的亮度。4.4光敏检测模块设计光敏检测电路输出信号源接入右图所示的典型输入电路。经过STC12C2052AD芯片内置的AD转换模块模数转换后，便是我们获得的光强数据。亮度程度达到多少才亮起，达到多少才熄灭，由为光敏电阻分压的10K电位器来确定合适的阀值。图14典型输入电路Fig14A

typical

input

circuit4.5热释电红外检测模块HC-SR501HC-SR501基于红外线技术，属于自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，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。HC-SR501实物如图所示：图15HC-SR501Fig15HC-SR5014.5.1模块参数（1）工作电压：DC5V至20V（2）静态功耗：65微安（3）电平输出：高3.3V，低0V（4）延时时间：可调(0.3秒~18秒)（5）封锁时间：0.2秒（6）触发方式：L不可重复，H可重复，默认值为H(跳帽选择)（7）感应范围：小于120度锥角，7米以内(可以调节)（8）工作温度：-15~+70度4.5.2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30~32°C,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成低电平;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)。图16HC-SR501调节Fig16HC-SR501adjustcircuit(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<50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。4.5.3感应范围与调节图17感应范围Fig17Sensingrange（1）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)。（2）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0.5S)4.5.4模块抗干扰（1）防小动物干扰（2）防电磁干扰（3）防强灯光干扰4.5.5安装红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系，正确的安装应满足下列条件：（1）红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。（2）红外线热释电传感器远离空调,冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。（3）红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。（4）红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。热释电红外传感器对于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。4.5.6红外检测模块的连接与使用由于HC-SR501的工作方式简单，只需将＋5V接单片机VCC，GND与地线相连，跳线帽选中H即可重复触发模式，中间的输出与STC12C2052AD的一个I／O口相连，并将其设置为高阻态，就可以通过单片机端接受红外处理信号。4.6按键模块按键分为两种，按照其结构划分。第一种是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等，第二种是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；触电式造价低，无触点式寿命长。触点式开关按键较为常见。按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类，区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘用硬件来实现对键的识别，由硬件逻辑自动提供与键对应的编码，一般还具有去抖动和多键、窜键保护电路，虽然这种键盘使用方便，但需要较多的硬件，成本较高，普通的单片机应用较少采用。非编码键盘由软件来实现键盘的定义与识别，非编码键盘只是提供行和列的矩阵，其余工作均由软件完成。因为其经济实用，所以经常应用于一般的小型单片机系统中。在系统中由于只需要几个功能键，所以，采用独立式按键结构。独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，这是唯一的缺点，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，建议采用阵列键盘，为了充分利用I／O口。独立式按键的软件常采用查询式结构。首先逐位查询每根I/O口线的输入状态，若是某一根I/O口线输入为低电平(或者高电平，取决于具体电路，所以说单片机是基于硬件的编程)，则可确认该I/O口线所对应的按键已按下，紧接着转向该键的功能处理程序。4.7原理图图18系统原理图Fig18The

principle

diagram

of

the

system

5软件设计根据硬件原理图与硬件模块设计，系统软件框图如图所示：图19流程图Fig19The

flow

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6结论此论文研究了一种基于单片机的园林景观灯照明系统，给出了该系统的控制流程、硬件设计以及软件设计。此设计的创造性在于：利用人体恒温特性，使热释红外传感器来通过检测人体所反射的特定的红外线波长来采集人体热释电传感信号；利用光敏电阻来测量周围环境光强信号。然后将得到的模拟信号经过stc12c2052AD内置的AD转换模块转换后变成数字信号并传送到控制中枢，单片机对比预设的阀值范围产生不同占空比的PWM波,运用PWM脉冲调制器来驱动LED园林景观灯，来实现根据是否有人通过以及外环境光强不同，控制景观灯亮度。并且加入了人机互动模块通过按键来进行LED园林景观灯的人工控制。此设计的优势在于：实现了对园林景观灯系统的智能和节能控制。此园林景观灯照明系统设计简单、电路可靠，既能充分利用LED灯的优势，又可以减少能源消耗，实现环保功能。此设计的不足之处：文中没有具体到在园中不同的功能分区使用不同的灯具和光源，使其在园中不同功能分区具有相应的作用，做到将景观灯照明系统与园区景观密切结合的研究。对于此设计的建议：由于多而杂的景观灯造成光污染以及现代人回归自然的审美意识和情趣，可以在LED球泡灯的基础上,提出一种基于仿生学原理的照明方式[15]。根据萤火虫发光特征的仿生LED球泡灯既具有观赏性又能够与周围环境相协调。

致谢时光荏苒，随着毕业设计课题的完成，四年的大学生涯即将划上句号。感谢我的毕业设计指导老师陈菁给我提供了细心的指导，让我能够顺利地完成本科阶段的最后一项作业。感谢给予我专业知识的老师们，您们留给我的不仅是书本上的知识，更有生活上的指导，以及很多难忘的快乐回忆。在大学阶段，我真切的感到了良师益友的意义，千言万语只想说声谢谢！感谢我的同学们，四年时间我们朝夕相处，现在也到了说再见的时候。开学时，我们互不相识，眨眼间却拥有了数不清的往事片段，真的很舍不得你们，有些同学毕业后真的很难再见，但我会时常想起你们，不会忘却。尤其是我亲爱的舍友们，你们不仅是我的同学，还是我的好姐妹，这四年时间我们的快乐痛苦都是一起分享的，在此我想说我爱你们。最后要感谢的是我的父母，没有他们的鼓励与支持，就不会有现在的美好生活，不想表达过多的言语，只想用行动去报答他们。

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附录STC12C2052AD源程序#include"reg51.h"#include"intrins.h"typedefunsignedcharBYTE;typedefunsignedintWORD;/////////////////与ADC转换有关的寄存器与位sfrAUXR=0x8e;sfrADC_CONTR=0xC5;//ADCcontrolregistersfrADC_DATA=0xC6;//ADChigh8-bitresultregistersfrADC_LOW2=0xBE;//ADClow2-bitresultregistersfrP1M0=0x91;//P1modecontrolregister0sfrP1M1=0x92;//P1modecontrolregister1#defineADC_POWER0x80//ADCpowercontrolbit#defineADC_FLAG0x10//ADCcompleteflag#defineADC_START0x08//ADCstartcontrolbit#defineADC_SPEEDLL0x00//420clocks#defineADC_SPEEDL0x20//280clocks#defineADC_SPEEDH0x40//140clocks#defineADC_SPEEDHH0x60//70clocks//////////////////PWM有关的寄存器定义sfrCMOD=0xd9;sfrCCAP0L=0xea;sfrCCAP0H=0xfa;sfrCCAPM0=0xda;sfrCH=0xf9;sfrCL=0xe9;sfrCCON=0xd8;sbitCR=0xde;///////////////////定义按键用于人工控制sbitON_OFF_KEY=P1^6;sbitMODE_KEY=P1^5;sbitADD_KEY=P1^4;sbitDOC_KEY=P1^3;///////////////////////////标志变量的定义bitPOWER=0;//开关打开的标志1代表打开0代表关闭bitAUTO=1;//工作模式选择0代表手动挡1代表自动挡////////////////////////////指示灯和红外检测接受端的定义sbitled=P3^4;sbitpeople=P3^2;voidPWM_init();voidPWM_set(BYTEa);voidDelay(WORDn);voidInitADC();BYTEGetADCResult(BYTEch);voidmain(){ BYTEBright=0x66;//亮度值InitADC();PWM_init(); //InitADCsfr ///本程序采用Adc查询方式而不是终断方式 P1M0|=0x78; P1M1&=0x87;////P1.6P1.5P1.4P1.3均高阻态，4个按键启用 Delay(200); while(1) {BYTEa;//临时变量 bitbackup=1;//按键是否按下的标志，用来判断按键此刻状态是否与刚才不同 bitbackup1=1; bitbackup2=1; bitbackup3=1;/********************************开关机*************************************/if(ON_OFF_KEY!=backup)//开关机键按下{if(backup==1) {Delay(20); if(POWER==0)//开机一个渐变的过程 { for(a=0;a<=0x66;a++) { PWM_set(a);Delay(10); } PWM_set(0x66); POWER=1;}else//关机一个渐变的过程{for(a=0x66;a>0;a--){PWM_set(a);Delay(10); }PWM_set(0);POWER=0;led=1;}} backup=ON_OFF_KEY;}/****************************模式按键****************************/ if(MODE_KEY!=backup1)//模式键按下{if(backup1==1) {Delay(20); if(AUTO==0&&POWER==1) { AUTO=1; led=1;}elseif(AUTO==1&&POWER==1)