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1、匡征政：人体感应照明灯设计 人体感应照明灯设计人体感应照明灯设计 摘摘 要要 进入 21 世纪，人们的生活水平逐渐提高，伴随着环保事业的兴起，人们的环保 意识也在逐渐的提高。节能减排成为了我们生产生活中必须要注意和重视的一个问 题。人体感应照明灯设计通过对人体散发微量红外线的监控可以达到人至灯亮、人 走灯灭的效果，避免灯具长时间工作对能源的浪费。 这样的好处在于，白天，由于光线照射，该灯始终处于关闭状态，一到晚上， 在黑暗中，该灯只要收到一个人体红外信号，灯就自动点亮，而后人离开时，自动 熄灭，可以达到节电的目的，其装置省去了能耗大、笨重、极易产生热量的电源变 压器，具有结构简单、自耗电轻微、
2、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点。 关键词关键词:人体感应模块 光敏电阻 信号处理 安徽工程大学毕业设计（论文） I Design for human body induction lamp Abstract The 21st century, the peoples living standards gradually improved, along with the rise of environmental protection awareness of the environment is gradually improving. The design for human body
3、induction lamp to turn the light on or off when humans come or go, which can prevent the waste of election. There is good at daytime, due to the light, the light is always turned off, one night, in the dark, the lights just received a human body infrared signal light automatic lights, then left, aut
4、omatically turns off, you can achieve the purpose of saving, the device eliminates the need for energy consumption, heavy, easy to produce heat power transformer, has a simple structure, consumable mild, stable performance, high sensitivity, versatile features. Key words: Human body sensing module;
5、Photoresistor; Signal Processing 匡征政：人体感应照明灯设计 II 目目 录录 引 言 .- 1 - 第 1 章 绪论 .- 2 - 1.1 研究现状和发展趋势.- 2 - 1.2 基本结构和原理.- 2 - 1.2.1 热释电效应.- 3 - 1.2.2 滤光窗.- 3 - 1.3 设计方案.- 4 - 第 2 章 硬件电路设计 .- 5 - 2.1 设计总体电路图.- 5 - 2.2 电路工作原理.- 5 - 2.3 电路的控制过程 .- 6 - 2.4 元器件的介绍.- 7 - 2.4.1 NE555 的结构.- 7 - 2.4.2 光敏电阻.- 8 -
6、第 3 章 软件的程序实现 .- 9 - 3.1 主程序工作流程图.- 9 - 3.2 中断服务程序工作流程图.- 10 - 3.3 软件仿真.- 10 - 结论与展望 .- 12 - 致 谢 .- 13 - 参考文献 .- 14 - 附录 A 原理图 .- 16 - 附录 B 外文文献.- 17 - 附录 C 十篇主要参考文献题录与摘要.- 24 - 附录 D 程序 .- 26 - 附录 E 元器件清单.- 28 - 安徽工程大学毕业设计（论文） III 插图清单插图清单 图 1-1 总体设计框图.- 4 - 图 2-1 设计总体电路图.- 5 - 图 2-2 555 构成单稳态触发器.-
7、6 - 图 2-3 NE555 内部结构.- 7 - 图 2-4 NE555D 电路引脚.- 7 - 图 3-1 主程序工作流程图.- 9 - 图 3-2 中断服务程序工作流程图.- 10 - 图 3-3 仿真图.- 11 - 匡征政：人体感应照明灯设计 IV 表格清单表格清单 表 2-1 555 定时器的功能.- 8 - 匡征政：人体感应照明灯设计 - 0 - 引引 言言 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。 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
8、应脉冲或延时信号可以直接驱动 LED 灯指示灯、LED 照明灯，本课题从实际出 发，准备对红外线楼道自动照明系统进行探索随着现代化的发展,可以实现以下几个 功能： （一)在生活智能化的现在，给人们的生活提供更舒适和便利的环境； （二)在电力日益紧张的现在节能已经放在人们生活的首位，本设计从实际出 发，当行人从楼道经过，自动点亮照明灯并延时一段时间后自动关闭，大大解决了， 照明灯平时浪费电的问题； （三)现在建筑中的照明不仅要求能为人民的工作，学习，能为生活提供良好 的视觉条件，人们对生活质量的追求越来越高； （四)能在分辨白天和夜晚，只要在夜晚的时候电路才动作，大大降低了电能 的损耗。 安徽工
9、程大学毕业设计（论文） - 1 - 第第 1 章章 绪论绪论 随着光电子技术的发展，照明系统越来越趋于智能化，而从节能的角度看，智 能照明系统能过达到“人来灯自亮，人走灯自灭”的功能，从而实现便捷、节能的 效果。目前馆内一些公共场所的“长明灯”,不仅浪费电能,也降低了灯具的使用寿命.虽 然声控开关可以解决这一现象,但在图书馆这种不能大声喧哗的场所,使用这种开关不 合适.所以设计就提出了使用热释电控制自动节能灯来实现人来灯亮、人去灯灭,来减 少不必要的耗电开支。 1.1 研究现状和发展趋势 我国照明缺乏独创产品，模仿产品居多，基础加工落后，只顾外表，轻视功能， 产品的品种比较单一，性能差。尤其是
10、在“智能”照明方面，缺乏创新，与国外智 能灯具在技术研究方面有着不小的差距。我国现阶段的照明系统一般采用主电源经 配电箱分成多路配电输出线，提供照明灯回路用电，由串接在照明灯回路中的开关 面板直接接通或断开供电线来实现对灯的控制，灯只有开和关两种状态，无逻辑时 序及亮、暗调光控制，因而无法形成各种灯光亮度组合的场景及系统控制。全球性 的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国 实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。每年照明电能消耗约占全部电能消耗 的 12%15%，作为能源消耗的大户，必须尽快寻找可以替代传统光源的节能环保 光源。LED 以其较之于传统照明光源所
11、没有的优势，诸如较低的功率需求、较快的 响应速度、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等，成为目前我国今后照明系统 发展的方向。基于目前国内国际形势，尤其是能源紧缺，智能照明必是以后照明系 统的发展方向。智能照明将会使人们利用起来更加便利，改善家庭环境，不仅为建 筑照明提供多种的艺术效果，而且使灯具控制和维护变得更为简单，而且具有可靠 性高、安装布线容易。 智能化已经成为当今建筑发展的主流技术，涵盖从空调系统、消防系统到安全 防范系统以及完善的计算机网络和通信系统。但是长期以来，智能照明在国内一直 被忽视，大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式，部分智能大厦采用楼宇自控 （BA）系统来监控照明，
12、但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能。相比之下， 智能照明系统体现出强大的优越性，它在智能建筑中的应用越来越广泛。智能照明 系统在智能建筑中的应用效果如下： 1)改善工作环境，提高工作效率； 2)可观的节能效果。智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术，进行智能 调光。当室外光较强时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮， 使室内的照度始终保持在恒定值附近，从而能够充分利用自然光实现节能的目的。 除此之外，智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式，通过智能化管理实 现节能； 3)提高管理水平，减少维护费用。智能照明控制系统将普通照明人为的开与关 转换成了智能化管理，不仅使
13、大楼的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控 制系统中去，而且将大大减少大楼的运行维护费用，并带来较大的投资回报。 1.2 基本结构和原理 人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、 蓝、紫。其中红光的波长范围为 0.620.76m；紫光的波长范围为 0.380.46m。 比紫光光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线。热释电红外传感 器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。 匡征政：人体感应照明灯设计 - 2 - 一般人体都有恒定的体温，一般在 37 度，所以会发出特定波长 10UM 左右的红 外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的 1
14、0UM 左右的红外线而进行工作的。 人体发射的 10UM 左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红 外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就 会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检验处理后即可产生报警信号。人体 热释电红外线传感器（以下简称：传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三 大部分组成。热释电传感器是对温度变化敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶 体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有 T 的变化时， 热释电效应会在两个电极上产生电荷 Q，即在两电极之间产生一微弱的电压 V。 由于它的输出阻抗极高，在传感器中有
15、一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所 产生的电荷 Q 会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时， T=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生 T，则有 T 输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输 出了。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。 1.2.1 热释电效应 当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由 于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束 缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现 出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心
16、相对移位，自发极化发生变化， 晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图 1-2 表示了热释 电效应形成的原理。能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常 用的材料有单晶(LiTaO3 等)、压电陶瓷（PZT 等）及高分子薄膜（PVFZ 等） 热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化 物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有 T 的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷 Q，即在两电极之间产生一微弱 电压 V。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热 释电效应所产生的电荷 Q 会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变 时，T=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别， 产生 T，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没 有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。传感器主要有外壳、滤光片、 热释电元件 PZT、场效应管 FET 等组成。其中，滤光片设置在窗口处，组成红外线 通过的窗口。滤光片为 6mm 多层膜干涉滤光
