XXX(設計)緒論1.1背景及目的1.1.1園林景觀照明設計的原則[1](1)文化特色原則考慮到不同的地理位置,不同的氣候環境,發展水平各異的社會經濟,文化特色和背景不同,所以就要非常重視人們對園林景觀燈顏色、亮度的喜好。(2)藝術化原則園林景觀燈照明系統不僅要滿足其照明功能,更要滿足其裝飾功能。這兩方面才能組成園林景觀燈照明系統的整體規劃，所以不僅要注重技術，也要充分運用藝術化原則。(3)協調性原則園林景觀照明系統是整個園林中的一部分，并不是獨立存在的，所以照明系統不僅要和周圍的環境及植物相協調，也要和建筑相協調，形成統一的園林景觀。(4)可行性原則可行性分為經濟可行性和技術可行性。經濟可行性也就是要考慮到建設成本和維護成本。另一方面的技術可行性則應從照明的效果、安裝和運行的安全等問題來考慮。(5)安全性原則安全性原則首先要考慮到人為活動導致景觀燈破壞的可能,選擇防護等級比較高的燈具。另一方面,也要考慮燈具和電纜的絕緣性能,特別是水景照明燈具的絕緣性能。另外,景觀照明燈具的電源最好能采用安全電壓。(6)環保原則減少能源的消耗,致力于創建低碳化的園林景觀燈來保護園林景區的生態環境。1.1.2園林景觀的照明對象[1](1)建筑物等主體照明建筑物一般在園林中占據主導地位。霓虹燈在建筑物的棱角邊來突出建筑物的硬朗和外形的特殊輪廓;還可以用光線來突出襯托出所要突出的建筑物。(2)廣場照明廣場是人流的劇集區域，通常人們在這里集會、健身、休閑、進行廣場舞等活動。所以可以選擇發光效率高的燈具,高桿直設光源,利于人們的活動的開展。

(3)植物照明園林中植物的照明是很重要的，可以烘托出不同的氣氛感染公園中活動的人，使得環境變得浪漫,引發人們奇妙的想象。(4)水體照明水體照明不僅可以增添園林中的色彩，又可以將水體變得生動有趣，還能夠增添植物的豐富程度、形成倒影，使在園林中扮演主要角色的植物景觀更加豐富多彩。(5)道路照明園林中道路分為一級路、二級路和小路。在一級路上,需要設立有一定亮度、光源均勻、照明連續的燈具,保證車輛及行人能正確識別路上的情況;而其他級別的路面在照亮的前提下,需要營造出一種柔和、溫馨的氣氛。1.2國內外已有的研究成果——三種園林景觀照明控制系統1.2.1時間控制器時間控制儀是根據原本設定的時間,自動關閉或者打開設備的供電系統。來實現配電回路接觸器的控制,是傳統園林景觀照明系統經常使用的一種控制器。但是它的缺點是非常顯著的:此系統只能根據其在不同的季節或不同的區域、地點,以及工作日或節假日來通過人工手動調節設置自動打開或關閉供電系統的時間。而且,此控制器的停止或啟動時間的控制有著的很大的誤差,需要經常修檢并且修檢時還存在著開關轉換等問題。鑒于上述的問題,以及為了創建減少能源消耗，實現環保功能的園林景觀燈照明系統,在電氣設計中,時間控制器已漸漸被淘汰。1.2.2經緯度控制儀下面介紹一種更具有優勢的時間控制器——經緯度控制儀,這種控制器是近年來新出現的一種智能時間控制器。微電腦構成它的智能控制單元,控制基準是由時鐘芯片來提供的。這種智能時間控制儀根據一年四季的光強變化規律,使用經緯度算法計算出每天的日出日落時間,即能夠根據天黑、天亮時間進行自動開關,還能夠每日逐漸自動控制,合理調整,減少了人工定期調節的工程量,適應了不同區域的要求，采用最先進的計算機控制技術。此智能時間控制儀不僅擁有強大的功能、極高的可靠性、較高的技術含量,還有許多不同的模式可供用戶隨意的來選擇。并且,它實現了節約能源，提高穩定性的控制及增長使用壽命的目標，以此實現優化控制。1.2.3GPRS無線景觀燈遠程監控系統智能照明控制設備、計算機信息管理系統、GPRS無線通信網絡等構成了GPRS無線景觀燈遠程監控系統——是分布式無線遙控、遙信、遙測系統。此系統既能夠實現“三遙”的功能,又可以巡測手動化或自動化,還能夠選測。可以進行設置,來實現預約和分時的控制系統。燈的自動控制開關和手動實時控制開關也可以通過可以預設時間方案來解決。1.2.4總結目前園林景中照明系統控制模式應用最廣泛就要數經緯度控制和GPRS無線景觀燈遠程監控系統了。前者較后者價格比較劃算,體積較小,在造價低的工程、公園面積比較小的情況下應用的機會比較多,前者的缺點是不能夠靈活的進行集中控制,基于網絡的控制難以實現,維修護理較難進行。而后者適用于公園工程造價高、面積大的情況,能夠靈活的進行集中控制,可以實現基于網絡的控制,維修護理也能夠順利的進行。其缺點是設備的成本比較高。兩種控制系統各有各的優點和缺點。在設計中,選擇園林景觀燈照明系統要根據具體情況來考慮并且定制,工程造價的高低,工程的規模的大小等,都會影響照明控制系統的選擇，要綜合考慮，以便達到最大的效益和最佳的效果。1.3課題研究方法硬件環境搭建及軟件代碼調試。1.4論文構成及研究內容1.4.1論文內容題目、摘要、關鍵字、目錄、正文、致謝、參考文獻及附錄八部分。1.4.2研究內容本文主要研究園林景觀燈照明系統的控制流程、硬件設計以及軟件設計。致力于如何利用人體恒溫特性，使熱釋紅外傳感器來通過檢測人體所反射的特定的紅外線波長來采集人體熱釋電傳感信號；利用光敏電阻來測量周圍環境光強信號。以及如何將得到的模擬信號經過stc12c2052AD內置的AD轉換模塊轉換后變成數字信號并傳送到控制中樞，使單片機對比預設的閥值范圍產生不同占空比的PWM波，運用PWM脈沖調制器來驅動LED園林景觀燈，來實現根據是否有人通過以及外環境光強不同，控制景觀燈亮度；并且還研究了如何加入人機互動模塊即通過按鍵來進行LED園林景觀燈的人工控制。

2設計方案的選擇本文介紹了一種基于單片機的園林景觀燈照明系統，給出了該系統的控制流程、硬件設計以及軟件設計。此系統采用STC12C2052AD作為控制中樞；利用人體恒溫特性，使熱釋紅外傳感器,通過檢測人體所反射的特定的紅外線波長來采集人體熱釋電傳感信號；利用光敏電阻來測量周圍環境光強信號。將得到的模擬信號經過STC12C2052AD內置的AD轉換模塊轉換后變成數字信號并傳送到控制中樞，單片機對比預設的閥值范圍產生不同占空比的PWM波，運用PWM脈沖調制器來驅動LED園林景觀燈，實現根據是否有人通過以及外環境光強不同，控制景觀燈亮度；并且加入了人機互動模塊通過按鍵來進行LED園林景觀燈的人工控制。從而實現了對園林景觀燈系統的智能和節能控制。此園林景觀燈照明系統設計簡單、電路可靠，既能充分利用LED燈的優勢，又可以減少能源消耗，實現環保功能。

3硬件結構概述我所設計的硬件部分主要包括：控制中樞模塊、熱釋電紅外人體檢測模塊、光強檢測模塊、人機互動模塊及LED驅動模塊，真正的園林景觀燈系統中還需要設計系統供電電路。3.1控制中樞模塊3.1.1STC12C2052AD單片機簡介STC12C2052AD雙列直插、貼片20腳封裝。是單時鐘機器周期的兼容8051內單片機，是高速低功耗的心一代8051單片機，全新的流水線精簡指令集結構。具有增強型1T流水線精簡指令集結構8051CPU；工作電壓為：2.4V－3.8V／3.4V－5.5V；工作頻率范圍：0-35Mhz，相當于普通8051的0～420MHZ；用戶應用程序空間512/1k／2k／3k/4k/5k字節；片上集成256字節RAM；15個通用I/O口，復位后為：準雙向口弱上拉；可設置成四種模式：準雙向口、弱上拉、推免、強上拉。共2個16位定時器。內部集成R／C振蕩器，精度要求不高時可省外部晶體。工作溫度范圍：0-75攝氏度。3.1.2STC12C2052AD單片機特點第一，STC12C2052AD是一種性價比很高的單片機，STC12C2052AD單片機采用STC12系列單片機不及可以不需要復位電路以及外部數據(如24Cxx系列芯片)，而且某些場合還可以不需要晶振，可以使電路變的更加簡單、價格更加低廉。第二，STC12C2052AD單片機具有速度快的特點。STC12C2052AD單片機為單時鐘／機器周期(1T)，指令執行的速度是傳統的8051單片機24倍，最低的也要有3倍。第三，STC12C2052AD單片機具有極高的安全性。STC12系列單片機加密程序是很難破譯的，并且用戶數據是可以保存到單片機內部的，很難通過用戶數據分析單片機的運行狀況來進行解密。第四，STC12C2052AD單片機具還具有簡捷的特點?？梢杂脕碇苯哟?051針對傳統8051單片機開發的程序，又可以直接用于STC12系列單片機，無須重新編寫，簡捷、簡便。第五，STC12C2052AD單片機可以幫助此園林景觀系統設計大大降低成本。3.1.3單片機編程器使用方法第一點是要下載STC-ISP軟件，然后安裝到電腦中。接下來將單片機簡易編程器與電腦的RS-232九針串口相連接，把待編程的單片機插入編程器的20腳插座中。這里需要注意單片機的插入方向。并且這時先不能將編程器與電源相連接。雙擊安裝目錄中的STC-ISPV35文件來運行編程軟件。該軟件的整個編程分五步進行：第一，確定數據寫入范圍和選擇單片機型號。第二，需要裝入編譯好的HEX或BIN文件。第三，選擇串口同時設置波特率。第四，設定下載條件與工作模式。第五，點擊Download下載按鈕來進行下載，再將通編程器連上電源。這里需要注意，最后這一步的順序非常重要，必須先啟動軟件的“Download／下載”按鈕，然后再為編程器連接電源。下載線可采取簡單的USB轉串口模塊實現更簡單的連接，更加方便[2]。3.2熱釋電紅外人體檢測模塊所有存在于自然界中的物體,如人、石頭、植物等都會發射出屬于各自不同波長的紅外線,紅外傳感器可利用此特點對不同的物體進行檢測。根據人體具有相對恒定的體溫的特性,一般在37°C左右,所以人體會發出波長為10μm左右的紅外線,然后熱釋電紅外傳感器通過探測人體發出的10μm左右的紅外線來感知人體是否存在。在熱釋電紅外傳感器的探測區域內,在沒有人體存在的時候,熱釋電紅外感應器只能感應到的是背景溫度,在人體進入探測區的時候,紅外傳感器感應到的則是人體溫度與背景溫度的溫度差異.因此,通過探測人體與背景物體的差異信號,可探測出人體的存在與否。我所設計的園林景觀燈系統所采用集成模塊的熱釋電紅外傳感器型號為RE200B,熱釋電紅外傳感器的探測模塊可以不用配置紅外線的發射源，因為它能直接接受人體輻射的微量紅外線并且可以將接收到的紅外線信號轉變為相應的電信號來進行輸出[3]。為了提高熱釋電紅外傳感器感受紅外線的靈敏度,在傳感器外面加裝配置了相應的菲涅耳透鏡，因此該熱釋電紅外探測模塊由4部分組成，分別是菲涅耳透鏡、熱釋電紅外傳感器(PIR)、控制電路及驅動電路等組成。該傳感器內所含有的探測元件可將探測到的紅外輻射能量信號進行轉變成電壓信號,即實現所謂的熱電轉換。熱釋電紅外傳感器RE200B內配有相應的濾光晶片,其截止波長為7~10μm,可以與人體輻射的特定波長9~10μm的紅外線相對應,起到了帶通濾波器的作用,可將燈光、太陽光以及其他物體所輻射的其他波長的紅外線等輻射濾除,從而達到抑制周圍環境干擾的目的,來將人體和其他物體區分開。與此同時,熱釋電紅外傳感器RE200B所配置的菲涅爾透鏡,具有敏銳檢測出空間輻射的紅外線能量及其變化的能力,因此可提高傳感器探測的靈敏度，并且還能夠增大探測的角度和距離[4]。熱釋電紅外探測模塊框圖如圖1所示。圖1.熱釋電紅外探測模塊框圖Fig1.Pyroelectricinfrareddetectionmoduleblockdiagram熱釋電紅外探測模塊是采用熱釋電專用控制集成電路來進行處理的,所采用的集成模塊電路是BISS0001型集成電路。首先將人體輻射的紅外光線經過菲涅耳透鏡匯集在熱釋電紅外傳感器的兩塊探測元上；接下來當人體移動的時時候,紅外輻射強度就會發生相應的變化,兩塊探測元件表面上的電荷強度就會發生相應的變化,經過我所選用的BISS0001型集成電路內置獨立的高輸入阻抗運算放大器放大就可以達到有信號輸出的效果[5]。而且這種放大器還可以與多種傳感器相匹配,來進行紅外信號的預處理工作。芯片內包括：電壓比較器、狀態控制器、延遲電路定時器、封鎖時間定時器以及基準參考電壓源等單元電路[6][7]。電路如圖2所示。圖2熱釋電紅外探測模塊電路原理圖fig2Pyroelectricinfrareddetectionmodulecircuitprinciplediagram如今熱釋電紅外檢測模塊有現成的產品模塊，如HC-SR501，DYP-ME003，性能優良，數據準確，是紅外檢測模塊的良好選擇。3.3光強檢測模塊在進行這個模塊的設計時首先想到的方案是采用光敏二極管或三極管等光傳感器件把環境亮度轉換成相應的數字電平,然后直接接入單片機IO引腳，但是由于這種方案只能輸出相應的電平，而不能輸出相應的電壓值，所有我決定采用光敏電阻把環境亮度轉換成相應的電壓值(模擬值),然后通過運放后給單片機輸入一個模擬信號，經過單片機控制的AD模數轉換后，得到一個標準的準確的數字信號。圖3環境光強檢測電路fig3Environmentallightintensitydetectioncircuit3.4人機互動模塊該系統加入了4個按鍵來進行人機互動，即手動模式下對景觀燈的控制。這4個按鍵分別是景觀燈開關按鍵、自動/手動模式切換按鍵、手動模式亮度增加按鍵、手動模式亮度減少按鍵。單個按鍵電路的連接如圖所示：圖4簡單按鍵電路Fig4simplebuttoncircuit在我們每次按下按鍵的時候，都會發生抖動，大約10～20ms，由于本系統對時間精度的要求并不是很高，所以采取較為簡單的延時消抖，毫秒級延時函數Delay(),使用Delay(20)延時20ms,便可以達到消除按鍵按下和彈起時的前沿抖動和后沿抖動的效果。20ms以后讀取的按鍵值便是正確的、消除抖動之后的按鍵值。圖5消抖原理Fig5Shake

elimination

principle四個按鍵的控制過程如下：通電后，景觀燈開關按鍵按下，LED景觀燈循序亮起到設定的亮度值，默認為自動模式，有人且周圍環境光強低到某個閥值就亮起，亮度值由光敏檢測電路檢測后獲得的光強信息經過處理電路后反饋的值決定。若按下自動/手動模式切換按鍵，手動模式指示燈亮起，手動模式亮度增加按鍵、手動模式亮度減少按鍵可以控制LED景觀燈亮度的變化，一共有16個亮級，包括熄滅和0xFF最亮亮度值。按下自動/手動模式切換按鍵，系統又切換至自動模式，手動模式下，按下景觀燈開關按鍵模式指示燈熄滅，景觀LED緩緩熄滅。自動模式下，按下景觀燈開關按鍵，景觀LED緩緩熄滅。3.5LED驅動模塊[8]3.5.1PWM技術概述本系統采用的是PWM技術驅動LED景觀燈,采用PWM技術驅動LED已經較為成熟[9]。PWM技術，即脈寬調制技術(PulseWidthModulation),是一種使用程序來控制波形占空比、相位波形、周期的技術，在很多場合都有廣泛的應用[10]。3.5.2STC12C2052AD內置PWM概述STC12C2052AD內置PWM模塊，可以通過程序的設定，來使PCA模塊工作于8位PWM模式。PWM模式的結構圖如下：圖6PWM結構圖Fig6PWMstructure

chart所有的PCA模塊都可以用作PWM輸出，輸出頻率取決于PCA定時器的時鐘源。由于只有一個PCA定時器，各個模塊共用此定時器，而各個模塊的輸出占空比是獨立變化的，這是因為與使用的捕獲寄存器[EPCnL，CCAPnL]有關。當寄存器CL的值小于[EPCnLCCAPnL]時，輸出為低；當CL的值大于或等于[EPCnL，CCAPnL]時，輸出為高。當CL的值由0xFF變為0x00溢出時，[EPCnH，CCAPnH]的內容裝載到[EPCnL，CCAPnL]中。這樣就可以實現無干擾地更新PWM了。要使能PWM模式，模塊CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必須置位。由于PWM是8位的，所以：PWM的頻率＝(PCA時鐘輸入源頻率)／256PCA時鐘輸入源4選1:SYSclk/12、SYSclk/2,定時器0的溢出，ECI/P3.4輸入。當EPCnL＝0且ECCAPnL＝0x00時，PWM固定輸出高，當EPCnL＝1且ECCAPnL＝0x00時，PWM固定輸出低。當某個I／O口作為PWM使用時，該口的狀態如下圖7：圖7I/O口狀態Fig7StateofI/O3.5.3與PWM模塊有關的寄存器與PWM模塊有關的寄存器如下圖8：圖8相關寄存器Fig8Environmentallightintensitydetectioncircuit（1）CMOD：PCA工作模式寄存器圖9環境光強檢測電路Fig9The

relevant

registerCIDL:空閑模式下是否停止PCA計數的控制位。當CIDL＝0時，空閑模式下PCA計數器繼續工作，位1的時候相反。CPS1、CPS0:PCA技術脈沖源選擇控制位。00、01、10、11分別選擇了0系統始終SYSclk/12,1系統始終SYSclk/2,2定時器0溢出脈沖,3ECI/P3.4腳輸入的外部時鐘（最大速率=SYSclk/2）。ECF：PCA計數溢出中斷使能位。ECF＝0，禁止寄存器CCON中CF位的中斷。ECF＝1，允許寄存器CCON中CF位的中斷。（2）CCON：PCA控制寄存器圖10CCON寄存器Fig10CCONregisterCF：PCA計數器陣列溢出標志位。CR：PCA計數器陣列運行控制位。該位通過軟件置位，用起來動PCA計數器陣列計數。該位通過軟件清零，用來關閉PCA計數器。CCF3:PCA模塊3中斷標志。當出現匹配或捕獲時該位由硬件置位。該位必然通過軟件清零。CCF2:PCA模塊2中斷標志。當出現匹配或捕獲時該位由硬件置位。該位必然通過軟件清零。CCF1:PCA模塊1中斷標志。當出現匹配或捕獲時該位由硬件置位。該位必然通過軟件清零。CCF0:PCA模塊0中斷標志。當出現匹配或捕獲時該位由硬件置位。該位必然通過軟件清零。（3）CCAPMn.PCA比較／捕獲寄存器CCAPMn（n＝0，1）圖11CCAPMn寄存器Fig11CCAPMnregisterB7:保留為將來之用。ECOMn:允許比較器功能控制位。CAPPn:正捕獲控制位。置1允許上升沿捕獲。CAPNn:負捕獲控制位。置1允許下降沿捕獲。MATn:匹配控制位。置1時候PCA計數值與模塊的比較／捕獲寄存器的值的匹配將置位CCON寄存器中的中斷標志為CCFn。TOGn:翻轉控制位。置1時，工作在PCA高速輸出模式，PCA計數器的值與模塊的比較／捕獲寄存器的值的匹配將使CCPn腳翻轉。(CCp0/P3.7，CCP1/P3.5)PWMn:脈寬調節模式。置1時，允許CCPn腳用作脈寬調節輸出。(CCP0/P3.7,CCp1/P3.5)ECCFn:使能CCFn中斷。使能寄存器CCON的比較／捕獲標志CCFn，用來產生中斷。PCA模塊的工作模式設定（CCAPMn寄存器，n＝0，1，2，3）圖12CCAPMn狀態Fig12StateofCCAPMn（4）PCA的16位計數器—低8位CL和高8位CH兩個寄存器的地址分別是E9H和F9H，復位值均為00H，用于保存PCA的裝載值。（5）PCA捕捉／比較寄存器—CCAPnL（低位字節）和CCAPnH（高位字節）當PCA模塊用于捕獲或比較時，他們用于保存各個模塊的16位捕捉計數值；當PCA模塊用魚PWM模時，他們用來控制輸出的占空比。其中，n＝0、1，分別對應模塊0、模塊1.復位值均為00H。他們對應的地址分別是：CCAP0L—EAH、CCAP0H—FAH：模塊0的捕捉／比較寄存器。CCAP1L—EAH、CCAP1H—FAH：模塊1的捕捉／比較寄存器。（6）PCA模塊PWM寄存器PCA_PWM0,PCA_PWM1,PCA_PWM2,PCA_PWM3PCA_PWM):PCA模塊0的PWM寄存器圖12PCA_PWM0寄存器Fig12PCA_PWM0registerEPC0H：在PWM模式下，與CCAP0H組成9位數。EPC0L：在PWM模式下，與CCAP0L組成9位數。PCA_PWM1、PCA_PWM2、PCA_PWM3類似。3.5.4PWM的模塊化設計本系統用PWM0輸出占空比可變的波以此來控制LED景觀燈的亮度，將其初始化和設置占空比模塊化[10][11]。/**************************PWM初始化函數*****************************/voidPWM_init(){ CCON=0x00; CMOD=0x02;//設置PCA定時器 CL=0x00;//設置PCA定時器初值 CH=0x00;// CCAP0L=0x00;//設定初始占空比 CCAP0H=0x00;// CCAPM0=0x42;//PCA設置為8位PWM模式 CR=1;//啟動PCA定時器}/**********************PWM占空比設置函數****************************/voidPWM_set(unsignedchara){ CCAP0L=a; CCAP0H=a;}8位亮度數據調用數據函數PWM_set()，即可設置不同亮度的LED景觀燈。8位亮度數據在0x00～0xFF之間。3.6系統供電電路系統中STC12C2052AD等芯片要用到的是+5V電源,所以我們需要將220V交流市電轉換為＋5V的直流電源。我們用圖?所示的電壓轉換電路即可獲得＋5V直流電壓，以此來給我們的電路供電。我們將交流市電接入該電路,第一步經過變壓器降壓,可以獲得＋9V的交流電壓,然后經過4個二極管組成的全波整流電路后得到的是脈動直流電,電容C1、C2的作用是濾去高頻信號和噪聲,最后經過穩壓器LM7805的穩壓,便可以得到＋5V的直流電壓。[12][13]）能夠給控制系統中的單片機和其他TTL電路提供＋5V的工作電源。

圖13系統供電電路Fig13Systempowersupplycircuit

4硬件設計4.1硬件設計概述本系統包括5個模塊，主控模塊、LED驅動模塊、光敏檢測模塊、熱釋電紅外檢測模塊、按鍵模塊。這里面包括三個功能模塊：信號輸入模塊、信號處理模塊、信號輸出模塊。分別實現了信號輸入到單片機，單片機處理信號，實驗結果的編碼輸出，達到了控制LED的效果[14]。4.2主控模塊設計采用STC12C2052AD芯片，內部集成晶振電路、復位電路，內置PWM模塊，和8個8路AD轉換器。對于時間精度、AD轉換精度要求并不是太高的系統，可以大大地減少系統電路的復雜度。20引腳接VCC，10引腳接GND，RXD、TXD引腳分別接下載線的TXD、RXD，即可用STC－ISP燒寫程序燒寫程序進單片機。4.3LED驅動模塊設計STC12C2052AD芯片內置的PWM模塊驅動LED。通過調節占空比來調節輸出LED的亮度。4.4光敏檢測模塊設計光敏檢測電路輸出信號源接入右圖所示的典型輸入電路。經過STC12C2052AD芯片內置的AD轉換模塊模數轉換后，便是我們獲得的光強數據。亮度程度達到多少才亮起，達到多少才熄滅，由為光敏電阻分壓的10K電位器來確定合適的閥值。圖14典型輸入電路Fig14A

typical

input

circuit4.5熱釋電紅外檢測模塊HC-SR501HC-SR501基于紅外線技術，屬于自動控制模塊，采用德國原裝進口LHI778探頭設計，靈敏度高，可靠性強，超低電壓工作模式，廣泛應用于各類自動感應電器設備，尤其是干電池供電的自動控制產品。HC-SR501實物如圖所示：圖15HC-SR501Fig15HC-SR5014.5.1模塊參數（1）工作電壓：DC5V至20V（2）靜態功耗：65微安（3）電平輸出：高3.3V，低0V（4）延時時間：可調(0.3秒~18秒)（5）封鎖時間：0.2秒（6）觸發方式：L不可重復，H可重復，默認值為H(跳帽選擇)（7）感應范圍：小于120度錐角，7米以內(可以調節)（8）工作溫度：-15~+70度4.5.2功能特點（1）全自動感應:人進入其感應范圍則輸出高電平,人離開感應范圍則自動延時關閉高電平,輸出低電平。（2）光敏控制(可選擇,出廠時未設)可設置光敏控制,白天或光線強時不感應。（3）溫度補償(可選擇,出廠時未設):在夏天當環境溫度升高至30~32°C,探測距離稍變短,溫度補償可作一定的性能補償。（4）兩種觸發方式:(可跳線選擇)a、不可重復觸發方式:即感應輸出高電平后,延時時間段一結束,輸出將自動從高電平變成低電平;b、可重復觸發方式:即感應輸出高電平后,在延時時間段內,如果有人體在其感應范圍活動,其輸出將一直保持高電平,直到人離開后才延時將高電平變為低電平(感應模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段,并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)。圖16HC-SR501調節Fig16HC-SR501adjustcircuit(5）具有感應封鎖時間(默認設置:2.5S封鎖時間):感應模塊在每一次感應輸出后(高電平變成低電平),可以緊跟著設置一個封鎖時間段,在此時間段內感應器不接受任何感應信號。此功能可以實現“感應輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作,可應用于間隔探測產品;同時此功能可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。(此時間可設置在零點幾秒—幾十秒鐘)。（6）工作電壓范圍寬:默認工作電壓DC4.5V-20V。

（7）微功耗:靜態電流<50微安,特別適合干電池供電的自動控制產品。（8）輸出高電平信號:可方便與各類電路實現對接。4.5.3感應范圍與調節圖17感應范圍Fig17Sensingrange（1）調節距離電位器順時針旋轉,感應距離增大(約7米),反之,感應距離減小(約3米)。（2）調節延時電位器順時針旋轉,感應延時加長(約300S),反之,感應延時減短(約0.5S)4.5.4模塊抗干擾（1）防小動物干擾（2）防電磁干擾（3）防強燈光干擾4.5.5安裝紅外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內，其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關系，正確的安裝應滿足下列條件：（1）紅外線熱釋電傳感器應離地面2.0-2.2米。（2）紅外線熱釋電傳感器遠離空調,冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。（3）紅外線熱釋電傳感器探測范圍內不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。（4）紅外線熱釋電傳感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強氣流活動的地方。紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關系很大。熱釋電紅外傳感器對于徑向移動反應最不敏感,而對于橫切方向(即與半徑垂直的方向)移動則最為敏感.在現場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環。4.5.6紅外檢測模塊的連接與使用由于HC-SR501的工作方式簡單，只需將＋5V接單片機VCC，GND與地線相連，跳線帽選中H即可重復觸發模式，中間的輸出與STC12C2052AD的一個I／O口相連，并將其設置為高阻態，就可以通過單片機端接受紅外處理信號。4.6按鍵模塊按鍵分為兩種，按照其結構劃分。第一種是無觸點式開關按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等，第二種是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡膠式開關等；觸電式造價低，無觸點式壽命長。觸點式開關按鍵較為常見。按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，區別是識別鍵符及給出相應鍵碼的方法。編碼鍵盤用硬件來實現對鍵的識別，由硬件邏輯自動提供與鍵對應的編碼，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路，雖然這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，成本較高，普通的單片機應用較少采用。非編碼鍵盤由軟件來實現鍵盤的定義與識別，非編碼鍵盤只是提供行和列的矩陣，其余工作均由軟件完成。因為其經濟實用，所以經常應用于一般的小型單片機系統中。在系統中由于只需要幾個功能鍵，所以，采用獨立式按鍵結構。獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，這是唯一的缺點，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，建議采用陣列鍵盤，為了充分利用I／O口。獨立式按鍵的軟件常采用查詢式結構。首先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態，若是某一根I/O口線輸入為低電平(或者高電平，取決于具體電路，所以說單片機是基于硬件的編程)，則可確認該I/O口線所對應的按鍵已按下，緊接著轉向該鍵的功能處理程序。4.7原理圖圖18系統原理圖Fig18The

principle

diagram

of

the

system

5軟件設計根據硬件原理圖與硬件模塊設計，系統軟件框圖如圖所示：圖19流程圖Fig19The

flow

chart

6結論此論文研究了一種基于單片機的園林景觀燈照明系統，給出了該系統的控制流程、硬件設計以及軟件設計。此設計的創造性在于：利用人體恒溫特性，使熱釋紅外傳感器來通過檢測人體所反射的特定的紅外線波長來采集人體熱釋電傳感信號；利用光敏電阻來測量周圍環境光強信號。然后將得到的模擬信號經過stc12c2052AD內置的AD轉換模塊轉換后變成數字信號并傳送到控制中樞，單片機對比預設的閥值范圍產生不同占空比的PWM波,運用PWM脈沖調制器來驅動LED園林景觀燈，來實現根據是否有人通過以及外環境光強不同，控制景觀燈亮度。并且加入了人機互動模塊通過按鍵來進行LED園林景觀燈的人工控制。此設計的優勢在于：實現了對園林景觀燈系統的智能和節能控制。此園林景觀燈照明系統設計簡單、電路可靠，既能充分利用LED燈的優勢，又可以減少能源消耗，實現環保功能。此設計的不足之處：文中沒有具體到在園中不同的功能分區使用不同的燈具和光源，使其在園中不同功能分區具有相應的作用，做到將景觀燈照明系統與園區景觀密切結合的研究。對于此設計的建議：由于多而雜的景觀燈造成光污染以及現代人回歸自然的審美意識和情趣，可以在LED球泡燈的基礎上,提出一種基于仿生學原理的照明方式[15]。根據螢火蟲發光特征的仿生LED球泡燈既具有觀賞性又能夠與周圍環境相協調。

致謝時光荏苒，隨著畢業設計課題的完成，四年的大學生涯即將劃上句號。感謝我的畢業設計指導老師陳菁給我提供了細心的指導，讓我能夠順利地完成本科階段的最后一項作業。感謝給予我專業知識的老師們，您們留給我的不僅是書本上的知識，更有生活上的指導，以及很多難忘的快樂回憶。在大學階段，我真切的感到了良師益友的意義，千言萬語只想說聲謝謝！感謝我的同學們，四年時間我們朝夕相處，現在也到了說再見的時候。開學時，我們互不相識，眨眼間卻擁有了數不清的往事片段，真的很舍不得你們，有些同學畢業后真的很難再見，但我會時常想起你們，不會忘卻。尤其是我親愛的舍友們，你們不僅是我的同學，還是我的好姐妹，這四年時間我們的快樂痛苦都是一起分享的，在此我想說我愛你們。最后要感謝的是我的父母，沒有他們的鼓勵與支持，就不會有現在的美好生活，不想表達過多的言語，只想用行動去報答他們。

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附錄STC12C2052AD源程序#include"reg51.h"#include"intrins.h"typedefunsignedcharBYTE;typedefunsignedintWORD;/////////////////與ADC轉換有關的寄存器與位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有關的寄存器定義sfrCMOD=0xd9;sfrCCAP0L=0xea;sfrCCAP0H=0xfa;sfrCCAPM0=0xda;sfrCH=0xf9;sfrCL=0xe9;sfrCCON=0xd8;sbitCR=0xde;///////////////////定義按鍵用于人工控制sbitON_OFF_KEY=P1^6;sbitMODE_KEY=P1^5;sbitADD_KEY=P1^4;sbitDOC_KEY=P1^3;///////////////////////////標志變量的定義bitPOWER=0;//開關打開的標志1代表打開0代表關閉bitAUTO=1;//工作模式選擇0代表手動擋1代表自動擋////////////////////////////指示燈和紅外檢測接受端的定義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查詢方式而不是終斷方式 P1M0|=0x78; P1M1&=0x87;////P1.6P1.5P1.4P1.3均高阻態，4個按鍵啟用 Delay(200); while(1) {BYTEa;//臨時變量 bitbackup=1;//按鍵是否按下的標志，用來判斷按鍵此刻狀態是否與剛才不同 bitbackup1=1; bitbackup2=1; bitbackup3=1;/********************************開關機*************************************/if(ON_OFF_KEY!=backup)//開關機鍵按下{if(backup==1) {Delay(20); if(POWER==0)//開機一個漸變的過程 { for(a=0;a<=0x66;a++) { PWM_set(a);Delay(10); } PWM_set(0x66); POWER=1;}else//關機一個漸變的過程{for(a=0x66;a>0;a--){PWM_set(a);Delay(10); }PWM_set(0);POWER=0;led=1;}} backup=ON_OFF_KEY;}/****************************模式按鍵****************************/ if(MODE_KEY!=backup1)//模式鍵按下{if(backup1==1) {Delay(20); if(AUTO==0&&POWER==1) { AUTO=1; led=1;}elseif(AUTO==1&&POWER==1)