智能感應(yīng)迎賓燈設(shè)計(jì)

高志偉

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智能感應(yīng)迎賓燈設(shè)計(jì)

高志偉

（河南工業(yè)技師學(xué)院，河南 鄭州 450007）

基于單片機(jī)的智能感應(yīng)迎賓燈設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)以MCS-51系列單片機(jī)為核心，熱釋電和紅外反射電路檢測(cè)人的靠近。采用傳感器典型應(yīng)用電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、抗干擾等處理，并實(shí)時(shí)反饋。軟件編程使用Keil C51，結(jié)合Proteus的仿真，根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際工作邏輯關(guān)系，利用語(yǔ)句和函數(shù)實(shí)現(xiàn)功能，輸出并通過(guò)繼電器控制指示燈工作。

PIR；紅外線檢測(cè)；電子產(chǎn)品；防盜報(bào)警器

智能感應(yīng)迎賓燈是近年應(yīng)用于中高檔轎車的一種電子產(chǎn)品，它的前身是電子防盜報(bào)警器。主要作用是當(dāng)光線較為昏暗時(shí)，汽車感應(yīng)到用戶接近車身時(shí)，為了便于用戶開啟車門時(shí)看清周圍事物而添加的一種輔助電子產(chǎn)品。市場(chǎng)上存在的產(chǎn)品種類較多、價(jià)格不等，其控制方式也不盡相同，本文以單片機(jī)控制為例，簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)思路、電路組成、軟件編程等。

1 控制方案選擇與確定

方案可選擇電子技術(shù)、PLC、單片機(jī)等作為控制核心，電子技術(shù)構(gòu)成的電路復(fù)雜且可擴(kuò)展性差，PLC構(gòu)成的電路性價(jià)比低，選用單片機(jī)性價(jià)比高且根據(jù)設(shè)計(jì)情況可進(jìn)行改進(jìn)和拓展。如圖1所示，整個(gè)控制系統(tǒng)以單片機(jī)作為核心，接收信號(hào)、處理并輸出控制，電源電路為單片機(jī)及其他電路提供工作電源，熱釋電、紅外傳感器檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，繼電器電路實(shí)現(xiàn)電子開關(guān)的功能，用于頻繁通斷動(dòng)作的保護(hù)和控制指示燈亮滅。

圖1 系統(tǒng)方框圖

各功能模塊控制要求如下。

電源電路：+5 V電源，電源指示燈紅燈亮。

熱釋電檢測(cè)電路：工作正常，PIR能正常檢測(cè)50 cm范圍內(nèi)的紅外線輻射信號(hào)。

紅外檢測(cè)電路：當(dāng)被測(cè)物體距紅外反射傳感器小于

15 cm時(shí)，紅外反射檢測(cè)電路能輸出檢測(cè)到物體的報(bào)警信號(hào)。

繼電器電路：正常通電后，繼電器能接收來(lái)自單片機(jī)的控制信號(hào)完成斷開或吸合操作。

微處理器及照明電路：實(shí)時(shí)處理檢測(cè)信號(hào)，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)控制。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 熱釋電紅外傳感器

紅外線最顯著的特性是具有熱效應(yīng)，利用人體發(fā)出的紅外線，當(dāng)人體進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，紅外傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)接通輸出電路，打開相應(yīng)負(fù)載；一旦人離開后，輸出自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。熱釋電紅外傳感器是一種被動(dòng)式調(diào)制型溫度傳感器，能檢測(cè)人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)，工作原理是收集物體表面輻射出來(lái)的紅外線，然后將紅外線能量轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)作為控制電路的輸入端。三個(gè)引腳分別是電源供電端（內(nèi)部開關(guān)管D極）、信號(hào)輸出端（S極）、接地端（G極）。

其常用控制電路包括菲涅爾透鏡、熱釋電傳感器、放大器、比較器、控制電路輸出電路等部分。CS9803為熱釋電紅外傳感器配套設(shè)計(jì)的專用集成電路，PIR傳感器S極輸出的信號(hào)經(jīng)CS9803GP內(nèi)部運(yùn)算放大器放大，如果判斷有觸發(fā)信號(hào)，11腳（RELAY輸出）為高電平，驅(qū)動(dòng)VT6導(dǎo)通，發(fā)光二極管VD7點(diǎn)亮，表明有信號(hào)輸入。8腳所接阻容元件RP3、R27、C17決定IC內(nèi)部定時(shí)器的周期，調(diào)節(jié)R、C可以調(diào)整輸出控制的時(shí)間長(zhǎng)短。

2.2 紅外線發(fā)光與接收二極管

當(dāng)有人體靠近時(shí)，紅外發(fā)光二極管點(diǎn)亮，同時(shí)，接收二極管把電信號(hào)經(jīng)過(guò)VT3、VT4二級(jí)放大，通過(guò)VD4的保護(hù)，送至VT5，最后由單片機(jī)P1.0口接收該信號(hào)進(jìn)行后期處理。

2.3 系統(tǒng)整體電路

如圖2所示，整體電路由熱釋電傳感器檢測(cè)、紅外線檢測(cè)電路、單片機(jī)（電源、時(shí)鐘、復(fù)位電路）、繼電器控制LED電路等組成。由+5 V、C18、C19、R33、VD8組成電源電路，為電路提供工作電源。P2.0端口送至VT1，當(dāng)P2.0為高電平時(shí)，三極管截止，電源、線圈構(gòu)不成閉合回路。當(dāng)P2.0為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電，常開觸點(diǎn)閉合，L1迎賓燈點(diǎn)亮。兩種傳感器如果有一個(gè)檢測(cè)到信號(hào)，通過(guò)對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路把低電平送至單片機(jī)，結(jié)合實(shí)際情況邏輯運(yùn)算后輸出，帶動(dòng)負(fù)載工作。

圖2 智能感應(yīng)迎賓燈設(shè)計(jì)電路

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工作過(guò)程如下：定義位類型變量，利用if-else組成的選擇結(jié)構(gòu)語(yǔ)句用于判斷熱釋電和紅外傳感器的信號(hào)輸入，兩個(gè)信號(hào)屬于邏輯或關(guān)系，只要有輸入，指示燈亮，延遲一定時(shí)間，當(dāng)人進(jìn)入車內(nèi)后，燈熄滅。具體流程及源程序如圖3所示。由于單片機(jī)輸入端口的驅(qū)動(dòng)能力有限，經(jīng)過(guò)傳感器變換之后的信號(hào)需放大才能輸入至端口。為了避免電磁干擾和誤觸發(fā)，檢測(cè)信號(hào)時(shí)需要二次檢測(cè)，使用硬件組成的RS觸發(fā)器或者循環(huán)語(yǔ)句組成的軟件延時(shí)，可避免出現(xiàn)類似問(wèn)題。

4 總結(jié)與思考

智能感應(yīng)迎賓燈的原理與報(bào)警器相似，均屬于智能檢測(cè)。實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)電路較復(fù)雜，在仿真和調(diào)試時(shí)不太容易實(shí)現(xiàn)。使用軟件編程可最大程度上減少硬件的使用，提高效率。同時(shí)可利用Proteus軟件，在制作之前先對(duì)軟件仿真，對(duì)于元件庫(kù)中沒(méi)有的傳感器等元件，可利用按鈕替代。另外，也可利用現(xiàn)代通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和控制，進(jìn)一步擴(kuò)充其使用范圍。

圖3 系統(tǒng)流程圖及源程序

［1］馮佳.單片機(jī)控制裝置安裝與調(diào)試項(xiàng)目教程［M］.北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2011.

［2］李志京.單片機(jī)應(yīng)用技能實(shí)訓(xùn)（C語(yǔ)言）［M］.南京：江蘇教育出版社，2012.

［3］王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語(yǔ)言版）［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2016.

［4］朱蓉.單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

2095－6835（2018）24－0117－02

TM923.34

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.117

高志偉（1985—），男，河南嵩縣人，講師。

〔編輯：張思楠〕