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1、大连东软信息学院 本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 系系 所：所： 电子工程系 专专 业：业： 电子信息工程（嵌入式系统工程方向） 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 指导教师：指导教师： 导师职称：导师职称： 讲师 论文题目论文题目：楼道节能灯的设计与实现楼道节能灯的设计与实现 完成日期：完成日期： 2014 年 5 月 2 日 大连东软信息学院 Dalian Neusoft University of Information 大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要 I 楼道节能灯的设计与实现楼道节能灯的设计与实现 摘 要 在生活中，我们必不可少的一样东西就是灯，像台灯、日光
2、灯、节日用的小彩灯 等等，但是无论什么样的灯的作用都是一样的照明。我们平时经常用到的灯就是 楼道灯，尤其是在晚上如果楼道里没有照明的话会很难行走，但是让楼道里一直都亮 着灯又会浪费资源，所以设计一种既节能又方便的楼道灯是一件很有意义的事。 在学校或者一般的工作单位以及居民楼的公共楼道经常会出现长时间亮灯的情况， 这会给国家造成极大的浪费。此外由于照明灯频繁开关或者别的因素，开关的损坏率 极高。同时为了自己更好的加强对单片机、数字电路和模拟电路等学科的理解，我设 计了这种声光控和红外线感应的楼道节能灯。本设计大大节约了能源和维修费用，光 照良好的情况下不管有没有响动或者有没有人走过，照明灯都不会
3、放光，只有当光线 不好、检测到了声音和物体两个条件同时成立的情况下照明灯才会照明。此外，为了 更好的保障人们的人身安全，本设计还添加了烟雾检测和报警，预防火灾的发生。 关键词关键词：单片机，光敏传感器，声音传感器 大连东软信息学院毕业设计（论文） Abstract II Design and Implementation of Corridor Saving Lamps Abstract In life, the light is the essential thing for us, just Like lamps, fluorescent lights, festive lights an
4、d so on, but all lamps are lighting effects . Corridor lights is what we usually frequently used lights. In the evening, if there is no lighting in the corridor, then will be difficult to walk, but Corridor lights have been lit would be a waste of resources. This is a very significant thing to desig
5、n both a saving and convenient corridor lights. Lighting long time will cause great waste of the country at school or work units and residential building in the public. The high failure rate of the switch due to the frequent switching lights or other factors. So I designed this sound and light contr
6、ol and energy-saving lamps infrared sensor corridor to strengthen the understanding of microcontroller, digital circuits and analog circuits and other disciplines. This design significantly saving energy and maintenance costs. Whether there is or there is no ring and no one came in well-lit conditio
7、ns. Lamp will illuminate when bad light, detected the sound of two conditions hold simultaneously. In addition, this design also added a smoke detection and alarm functions in order to protect peoples safety. Key words: Microcontroller, light sensors, sound sensors 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 III 目目 录录 摘 要I
8、 ABSTRACTII 第 1 章 绪 论.1 1.1 课题研究背景与意义.1 1.2 课题研究内容与方法.1 1.3 课题研究现状.1 第 2 章 关键技术介绍.3 2.1 光线检测.3 2.2 声音传感器.3 2.3 温度传感器.4 2.4 烟雾传感器.4 第 3 章 系统需求分析.6 3.1 系统设计目标.6 3.2 系统功能需求.6 3.3 系统非功能需求.7 3.4 系统开发环境.7 3.5 系统可行性分析.7 3.5.1 技术可行性.7 3.5.2 经济可行性.7 第 4 章 硬件设计.8 4.1 系统设计指导原则.8 4.2 硬件设计.8 4.2.1 声音传感器模块设计.9 4.
9、2.2 光敏传感器模块设计.9 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 IV 4.2.3 温度传感器模块设计.10 4.2.4 烟雾传感器模块设计.11 4.2.5 LCD 时间显示模块设计.11 第 5 章 软件设计13 5.1 环境配置13 5.1.1 Keil 的配置13 5.1.2 STC_ISP 的配置 .15 5.2 功能模块设计图16 5.3 功能模块实现16 5.3.1 主流程图16 5.3.2 光线检测功能实现17 5.3.3 声音检测功能实现18 5.3.4 烟雾检测功能实现19 第 6 章 系统测试20 6.1 测试概述.20 6.2 模块检测.20 6.2.1 光线检测
10、.20 6.2.2 声音检测.20 6.2.3 烟雾检测.21 第 7 章 结 论22 参考文献23 致 谢24 大连东软信息学院毕业设计（论文） -1- 第第 1 章章 绪绪 论论 1.11.1 课题研究课题研究背景与意义背景与意义 21 世纪是科技和经济飞速发展的时期，所以照明灯也在不断的跟新和发展，我们 用这种方法去改进它。光不仅给人带来方便，而且会使人感到温暖。这种得到广泛应 用的照明灯不需要开关，当有人走过就会自动照明，给人们的生活带来了极大的方便。 在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要 消耗大量电力的照明产业，基于此目的的研发工作更是趋向环保、节能
11、的特性上著眼。 因此，开发新型高效、节能、寿命长、环保的电路对居家照明节能具有十分重要的意 义。 声控、光控 LED 灯的诸多优点在现在正逐渐取代传统的照明设备，是照明产品的 新兴光源，发展潜力无限。声控、光控 LED 具有节能、体积小、发热量低、寿命长、 耗电量小、反应速度快和易控制等众多优点，极大的满足了人们日常生活的需要，所 以很被灯饰业者看好。 这次课题研究将平时所学的知识应用在实践中，提高了我们的动手能力，创新意 识和思维的锻炼。 1.21.2 课题研究内容与方法课题研究内容与方法 本设计使用单片机作为 MCU 进行数据处理，使用光敏传感器检测楼道内光线强度； 使用声音传感器检测楼道
12、内有无声音，如果光线和声音条件都符合，节能灯就会发光。 因楼道普遍是住宅用房唯一逃生通道，若火灾险情发现不及时，不止会对财务产生损 坏，对人身也有很大的安全隐患，因此楼道的安全问题至关重要，本设计中含有烟雾 检测与温度检测，对空气中的烟雾浓度与温度变化有着采集的功能。可以及时作出报 警，将危险降低至最小。 1.31.3 课题研究现状课题研究现状 在 21 世纪光电子技术得到飞速的发展，随着光电子与微电子的结合，光电子产业 将越来越多的走入人们的生活，改善人们的生活水平，使信息的传输更加快速，可靠， 安全。 半导体照明对社会的节约和环保有着重要的意义，各国都会加大投入，将 LED 通 用照明作为
13、国家未来能源战略的重点。我国也推动着半导体照明工程的发展。LED 已 大连东软信息学院毕业设计（论文） -2- 经被世界公认为一种最节能和环保的光源，具有较高的经济效益和社会效益，它具有 非常广阔的应用前景。 LED 作为发光材料的一种，其拥有绿色环保、高效节能、安全可靠等优势。随着 技术进步、发光效率的提高、规模化的生产，LED 灯的成本越来越低，其产品将逐步 代替传统的照明工具。 世界上以美国为首的发达国家和一些大型半导体公司开始投入大量的财力和人力， 争取在未来几年之内实现半导体白光照明的产业化。 目前，我国上游产业参与单位多，但相比较国际先进水平还有不小的差距，大部 分企业都不能满足市
14、场需要，封装所需芯片主要靠进口。中游的封装技术在整个 LED 产业占重要地位，而我国目前在 LED 中游产业的技术和国外差距不大，但是规模与国 外大公司相比还有较大差距。传统引线型 LED 封装技术相对成熟，但新型 LED 包括 ChipLED、TopLED 的封装刚起步，还面临一些设备和技术问题要克服。 由于今年我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出 国之一。随着发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发 展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备低成本的劳动力，二 是中国有生产的能力，使中国逐步成为照明电器产品的出口大国。展望未来的
15、国内市 场，需求仍会呈逐年增长趋势。 大连东软信息学院毕业设计（论文） -3- 第第 2 章章 关键技术介绍关键技术介绍 2.12.1 光线检测光线检测 光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。PN 结是二极管的核心部分，为 了便于接受到入射光照和普通二极管在结构上不一样的是，PN 结面积最好可以做的大 一些，电极面积最好做的小些，而且 PN 结的结深不深，一般小于 1 微米。 光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光线射入时，反向的电流不大 （一般小于 0.1 微安） ，被称做暗电流。当有光线射入时，携带能量的光子进入 PN 结 后，把能量传给束缚电子，束缚电子在共价键上，使一部分的电子挣脱了共价键，然 后产生了电子空穴对，称为光生载流子。 它们参加漂移运动在反向电压作用下，使反向的电流明显增大，光线的照射强度 越大，反向的电流也会越大。这种特性称被之为“光电导”。光敏二极管在正常强度的 光线照射下，产生一种叫叫光电流的电流。如果在外部电路上接上负载，负载上就获 得了电信号，这个电信号随着光强度的变化而产生相应变化。 光敏二极管、光敏三极管是光敏器件，它们在电子电路中被广泛采用的。光敏二 极管和普通二极管一样具有一个 PN 结，不同之处是有一个透明的窗口在光敏二极管的 外壳上用来接收光线射入，实现光电之间的转换，在电路图中文字符号一般被称为 VD。光敏三极管除具有放大功
