1.2 选题意义及特点

在现代生活的各个领域中，单片机几乎已经完全控制了整个行业，甚至已经潜移默化的改变了人们的生活方式和生活习惯，大到航空航天领域，小到马路上各式各样的花样灯控制等等。这无不体现单片机的智能以及重要性。可以预示单片机未来的发展趋势：

1）低功CMOS耗化；

2）微型单片化；

3）主流与多品种共存化；

4）大容量、高性能化：以往单片机内的ROM为1KB～4KB，RAM 为64～128B；

单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把电脑主板上是由CPU处理、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到了一块微小的芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，调写程序便利。

因为它兼容了传统的8051系列MCS-51指令单片机，移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来是很便利的。4k的flash存储器，8bit的位宽处理，128的RAM。该设计使用它可以满足所有需求。

在这个设计中采用了51内核单片机AT89C51作为核心部件，主要起主控作用，引领整个系统的运行控制，当作控制器的核心部位，本设计的特点是，通过房屋内外热释电红外传感器检测家庭内是否有人，通过光敏电阻来检测门口，卧室和客厅的光线强弱，经AD转换后送给单片机处理，控制对应的灯亮灭，如果用户经过门外，门口热释电传感器感应到，并且光线很暗的话，门口灯点亮，如果屋内热释电传感器感应到信号后，家庭内部有人，通过客厅及卧室光敏电阻感应光线强度，控制对应的灯，客厅卧室还能实现手动开关。本设计还能将检测的光敏强度实时显示在LCD1602上。因此可以组建成一个基于单片机的家庭照明控制系统了。

2 系统总体设计方案

2.1 总方框图

本设计由主控芯片AT89C51单片机，晶振电路，复位电路，电源电路，光线检测电路，红外感应和开关电路，灯光控制电路，LCD显示电路组成。51单片机全权负责整个系统的执行控制过程。如图2.1所示：

图2.1  系统总方框图

2.2 LED和按键简介

LED是半导体二极管的一种，可以把电能转换成光能。发光二极管与普通的二极管一样是由一个PN结组成的，也具有单向导电性。当给二极管加上一个正向电压时，二极管导通；反之，截止状态。在正向电压中，从P区注入到N区的空穴和N区注入到P区的电子，在PN结附近内P区的空穴和N区的电子复合，产生辐射的荧光。所以这样就有产生发光的电子，LED发光的原理就是这样。设计中使用的常用的按键，其按下后会有些许的波动，导致高低电平不稳，所以在后面的程序编写过程中需要专门用软件来消抖，一般其抖动的时间在10ms左右，如果不想再软件上做消抖处理也可以在硬件上做消抖，可以在按键那并接一个RC电路，那样就可以起到充放电延时的作用。这样一来单片机就可以对按键按下和按键断开有一个稳定的判断识别了。

按键，它是常用控制器件的一种，通常被用来对需要控制的电路开或断即接通状态或者断开状态，内部的电流是很小的，应而可以达到手动控制的作用。在这里我们

2.3 PCF8591芯片简介

AD转换芯片PCF8591是一个单片集成，它能单独供电具有超低低功耗和8位CMOS数据获取的元件。其具有4个模拟量输入，1个模拟量输出和1个串行的IIC总线接口。PCF8591有三个地址管脚，分别是A0, A1和A2，其三个管脚可用于硬件地址的编程，可以在一个IIC总线接口上挂8个芯片，不需要其他的元件辅助。在芯片进行通信的时候不管是地址传送还是数据传送，都是通过IIC总线完成，其是一个串行通信方式的。其芯片主要管脚如图2.2：