多功能卫生间感应灯的设计与实现(附件)【字数：9958】
摘 要本课题设计的这种类型的卫生间红外感应灯系统的主控核心选用STC89C51单片机，实现了对卫生间内是否有人、自然光线检测、一氧化碳检测以及红外遥控灯光的功能。卫生间红外感应灯系统以STC89C51单片机作为关键部分，结合了LCD1602显示电路、一氧化碳气体浓度检测电路、DS1302时钟芯片电路、光敏传感器电路、HC-SR501热释电传感器电路和HX1838红外一体接收头电路等部分，经过持续的修改和优化后，将各硬件驱动电路模块实现了最佳的连接，使最终呈现出的硬件电路可以高效灵活工作。在程序软件设计上，本次毕业设计将各项预期功能通过C语言程序代码进行实现，分别设计了主程序、液晶驱动子程序、一氧化碳检测子程序、时间芯片驱动子程序、光强检测子程序、热释电传感器子程序和HX1838红外一体接收头子程序等部分，通过灵活稳定的软件流程，实现了软硬件的联合工作。
目录
引言 1
一、 方案设计及元器件选择 3
（一） 卫生间红外感应灯的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶屏幕简介 4
（四） MQ7一氧化碳浓度传感器简介 5
（五） 实时时钟芯片简介 5
（六） 光敏传感器简介 6
（七） 热释电红外传感器简介 7
（八） 红外一体接收头简介 7
二、 系统硬件设计 9
（一） 最小系统电路设计 9
（二） LCD1602液晶屏电路设计 10
（三） 一氧化碳气体浓度检测电路设计 10
（四） RTC计时电路设计 11
（五） 光线检测电路设计 11
（六） 人体检测电路设计 12
（七） 红外遥控接收电路设计 12
（八） LED灯光驱动电路设计 13
三、 系统软件设计 14
（一） 卫生间红外感应灯的主程序流程设计 14
（二） 液晶驱动子程序流程设计 14
（三） 一氧化碳浓度采集子程序设计 15
（四） RTC时钟子程序流程设计 16
（五） 光线检测子程序流程设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
17
（六） 人体检测子程序设计 18
（七） 遥控指令接收子程序设计 19
四、 实物制作与安装 21
总结 25
致谢 26
参考文献 27
附录一 原理图 29
附录二 PCB图 30
附录三 元件列表 31
附录四 程序 32
引言
通过对目前市面上大量的卫生间红外感应灯关联产品进行研究后能够发现，这些产品中里面使用的控制系统或多或少的存在着一些弊端和常见故障，这一些常见问题也是现如今卫生间红外感应灯系统现状所无法避开的，本次毕业设计以“卫生间红外感应灯控制系统设计”当作了研究课题，在对这类控制系统进行了大量的资料查阅之后，可以将卫生间红外感应灯的历史进行归纳总结，根据资料查阅可以得知最早被推向用户的一种卫生间红外感应灯要追溯到电子技术刚刚兴起时，当时控制处理器主要以复杂的继电器控制组为主，在实现对卫生间红外感应灯系统功能模块的控制时，工程师往往选用该笨拙的控制处理器来完成比较简单的逻辑功能控制。最近几年获得较大发展的以太网、蓝牙和Zigbee等新型通信技术也在很大程度上促进了卫生间红外感应灯的发展，虽然在当前的卫生间红外感应灯内部硬件框架中，这一些具有强大数据交互功能的接口和卫生间红外感应灯联系不大，但这是未来技术的发展方向，与此同时这些全新技术也在不断加深与各种控制系统的联系，通过持续的改进和融合，功能更为强大的卫生间红外感应灯亦将被推向市面。随着当今科学技术的飞速发展，越来越多的用户对卫生间红外感应灯的功效提出了更高的使用需求，卫生间红外感应灯的优化提升迫在眉睫，而当前三十二位微型控制器和多核并行运行的理念正在不断赢得人心，设计出更高性能的卫生间红外感应灯是如今的关键人物。
本论文将要研究的这种类型的卫生间红外感应灯控制系统在国内外的发展现状几乎具有同样的发展状态，通过对大量的期刊资料和学术论文进行查阅，对国内外多种类型的卫生间红外感应灯进行归纳总结，将其核心技术指标进行分析和对比，可以看出经过最近几年的快速发展，国内愈来愈多企业研究出的卫生间红外感应灯已经能够批量生产出高级别性能的卫生间红外感应灯，如今国际上对于卫生间红外感应灯的竞争点重点在于如何提升其大致功能，由于如今以STM32等中高端性能的微处理器盛行市面，售价不断下降并且性能非常完善，这使得愈来愈多的国内外研发人员将更多的目光聚集到这上面，采用更高性能的微处理器、传感器等模块来设计更高性能的卫生间红外感应灯。
经过上一部分对这种卫生间红外感应灯系统发展背景的详细介绍，能够知道当今市场上这个系统的分布非常广泛，各个研发单位都在参与中高端性能卫生间红外感应灯系统的设计，课题的确立，意在设计一款具有较高性能并且研发成本低廉的卫生间红外感应灯控制系统，因此使用了大量高性价比器件，通过STC89C51单片机、LCD1602液晶显示屏、MQ7一氧化碳气体浓度传感器、RTC时钟芯片、光强检测器、热释电红外传感器和HX1838红外一体接收头等的配合，实现各项预期功能指标，下列为本课题将要实现的各项功能指标：
1、能够以较高显示效果将卫生间红外感应灯系统中采集到的数据显示给用户，实现课题预期指标中的显示指标；
2、能够通过一氧化碳探头驱动电路的设计，实现卫生间红外感应灯系统对周围空气中一氧化碳气体浓度的快速检测；
3、配置DS1302时钟芯片电路，通过STC89C51单片机的三线式串行总线的控制，实现对时间日期计时数据的获取，从而为卫生间红外感应灯系统提供准确的北京时间；
4、配置光敏传感器硬件驱动电路，通过STC89C51单片机的驱动控制，能够实现对光线强度的高灵敏度检测；
5、配置HCSR501热释电传感器驱动电路，通过内部高性能的高聚合模块实现对人体信号的高灵敏度感应，并通过输出高低电平信号来表示检测结果；
6、配置HX1838红外一体接收头硬件驱动电路，实现对红外遥控信号的接收，从而使得卫生间红外感应灯系统能够实现红外遥控功能；
方案设计及元器件选择
卫生间红外感应灯的方案设计
在对该款卫生间红外感应灯系统的硬件系统进行设计之前，首先需要对整个系统的设计方案进行设计，通过系统方案来对整个硬件系统的设计思路进行指导，下图1是通过Visio软件绘制的卫生间红外感应灯控制系统框图，整个卫生间红外感应灯系统将以STC89C51单片机作为核心部分，实现对每个电路模块的控制，参数显示电路、MQ7传感器电路、RTC计时电路、光敏传感器电路、人体检测电路和红外遥控电路等子电路将在单片机的控制下实现其自身正常工作。为了实现对周围人体信号的检测，配套了HCSR501型热释电传感器对人体释放红外线的高灵敏度检测。为了实现对周围环境光线强弱的检测效果，配置了光敏传感器驱动电路。为了实现对灯光系统的无线遥控功能，配置了红外遥控器和HX1838红外一体接收头来实现这一功能。为了实现灯光系统的高清晰度参数显示效果，配置了LCD1602液晶屏驱动电路。RTC时钟模块主要用于向系统提供准确的时间日期数据信息，该模块通过三线式串行接口与单片机进行连接。MQ7一氧化碳浓度检测电路用于实现采集环境中的一氧化碳的功能。
目录
引言 1
一、 方案设计及元器件选择 3
（一） 卫生间红外感应灯的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶屏幕简介 4
（四） MQ7一氧化碳浓度传感器简介 5
（五） 实时时钟芯片简介 5
（六） 光敏传感器简介 6
（七） 热释电红外传感器简介 7
（八） 红外一体接收头简介 7
二、 系统硬件设计 9
（一） 最小系统电路设计 9
（二） LCD1602液晶屏电路设计 10
（三） 一氧化碳气体浓度检测电路设计 10
（四） RTC计时电路设计 11
（五） 光线检测电路设计 11
（六） 人体检测电路设计 12
（七） 红外遥控接收电路设计 12
（八） LED灯光驱动电路设计 13
三、 系统软件设计 14
（一） 卫生间红外感应灯的主程序流程设计 14
（二） 液晶驱动子程序流程设计 14
（三） 一氧化碳浓度采集子程序设计 15
（四） RTC时钟子程序流程设计 16
（五） 光线检测子程序流程设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
17
（六） 人体检测子程序设计 18
（七） 遥控指令接收子程序设计 19
四、 实物制作与安装 21
总结 25
致谢 26
参考文献 27
附录一 原理图 29
附录二 PCB图 30
附录三 元件列表 31
附录四 程序 32
引言
通过对目前市面上大量的卫生间红外感应灯关联产品进行研究后能够发现，这些产品中里面使用的控制系统或多或少的存在着一些弊端和常见故障，这一些常见问题也是现如今卫生间红外感应灯系统现状所无法避开的，本次毕业设计以“卫生间红外感应灯控制系统设计”当作了研究课题，在对这类控制系统进行了大量的资料查阅之后，可以将卫生间红外感应灯的历史进行归纳总结，根据资料查阅可以得知最早被推向用户的一种卫生间红外感应灯要追溯到电子技术刚刚兴起时，当时控制处理器主要以复杂的继电器控制组为主，在实现对卫生间红外感应灯系统功能模块的控制时，工程师往往选用该笨拙的控制处理器来完成比较简单的逻辑功能控制。最近几年获得较大发展的以太网、蓝牙和Zigbee等新型通信技术也在很大程度上促进了卫生间红外感应灯的发展，虽然在当前的卫生间红外感应灯内部硬件框架中，这一些具有强大数据交互功能的接口和卫生间红外感应灯联系不大，但这是未来技术的发展方向，与此同时这些全新技术也在不断加深与各种控制系统的联系，通过持续的改进和融合，功能更为强大的卫生间红外感应灯亦将被推向市面。随着当今科学技术的飞速发展，越来越多的用户对卫生间红外感应灯的功效提出了更高的使用需求，卫生间红外感应灯的优化提升迫在眉睫，而当前三十二位微型控制器和多核并行运行的理念正在不断赢得人心，设计出更高性能的卫生间红外感应灯是如今的关键人物。
本论文将要研究的这种类型的卫生间红外感应灯控制系统在国内外的发展现状几乎具有同样的发展状态，通过对大量的期刊资料和学术论文进行查阅，对国内外多种类型的卫生间红外感应灯进行归纳总结，将其核心技术指标进行分析和对比，可以看出经过最近几年的快速发展，国内愈来愈多企业研究出的卫生间红外感应灯已经能够批量生产出高级别性能的卫生间红外感应灯，如今国际上对于卫生间红外感应灯的竞争点重点在于如何提升其大致功能，由于如今以STM32等中高端性能的微处理器盛行市面，售价不断下降并且性能非常完善，这使得愈来愈多的国内外研发人员将更多的目光聚集到这上面，采用更高性能的微处理器、传感器等模块来设计更高性能的卫生间红外感应灯。
经过上一部分对这种卫生间红外感应灯系统发展背景的详细介绍，能够知道当今市场上这个系统的分布非常广泛，各个研发单位都在参与中高端性能卫生间红外感应灯系统的设计，课题的确立，意在设计一款具有较高性能并且研发成本低廉的卫生间红外感应灯控制系统，因此使用了大量高性价比器件，通过STC89C51单片机、LCD1602液晶显示屏、MQ7一氧化碳气体浓度传感器、RTC时钟芯片、光强检测器、热释电红外传感器和HX1838红外一体接收头等的配合，实现各项预期功能指标，下列为本课题将要实现的各项功能指标：
1、能够以较高显示效果将卫生间红外感应灯系统中采集到的数据显示给用户，实现课题预期指标中的显示指标；
2、能够通过一氧化碳探头驱动电路的设计，实现卫生间红外感应灯系统对周围空气中一氧化碳气体浓度的快速检测；
3、配置DS1302时钟芯片电路，通过STC89C51单片机的三线式串行总线的控制，实现对时间日期计时数据的获取，从而为卫生间红外感应灯系统提供准确的北京时间；
4、配置光敏传感器硬件驱动电路，通过STC89C51单片机的驱动控制，能够实现对光线强度的高灵敏度检测；
5、配置HCSR501热释电传感器驱动电路，通过内部高性能的高聚合模块实现对人体信号的高灵敏度感应，并通过输出高低电平信号来表示检测结果；
6、配置HX1838红外一体接收头硬件驱动电路，实现对红外遥控信号的接收，从而使得卫生间红外感应灯系统能够实现红外遥控功能；
方案设计及元器件选择
卫生间红外感应灯的方案设计
在对该款卫生间红外感应灯系统的硬件系统进行设计之前，首先需要对整个系统的设计方案进行设计，通过系统方案来对整个硬件系统的设计思路进行指导，下图1是通过Visio软件绘制的卫生间红外感应灯控制系统框图，整个卫生间红外感应灯系统将以STC89C51单片机作为核心部分，实现对每个电路模块的控制，参数显示电路、MQ7传感器电路、RTC计时电路、光敏传感器电路、人体检测电路和红外遥控电路等子电路将在单片机的控制下实现其自身正常工作。为了实现对周围人体信号的检测，配套了HCSR501型热释电传感器对人体释放红外线的高灵敏度检测。为了实现对周围环境光线强弱的检测效果，配置了光敏传感器驱动电路。为了实现对灯光系统的无线遥控功能，配置了红外遥控器和HX1838红外一体接收头来实现这一功能。为了实现灯光系统的高清晰度参数显示效果，配置了LCD1602液晶屏驱动电路。RTC时钟模块主要用于向系统提供准确的时间日期数据信息，该模块通过三线式串行接口与单片机进行连接。MQ7一氧化碳浓度检测电路用于实现采集环境中的一氧化碳的功能。
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