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1、 摘 要 本文针对的是室内灯光控制系统提出的设计，在本文中叙述了室内灯光控制系统的原理依据，叙述了室内灯光控制系统的设计内容。在完成本设计的过程当中，我对本专业的知识有了更进一步的了解，同时也提高了知识的应用能力。本设计以AT89C51单片机为系统的控制核心模块，采用光线传感器对外界自热光照强度进行检测，采用人体释热红外线传感器来检测室内的人员进出情况，通过系统分析来控制室内灯亮的个数，从而达到节约电能的目的。本设计包含LCD显示电路和照明灯控制电路等。设计的过程是漫长而艰难的，但是最终将交出一份满意的答卷。关键词：AT89C51，光线传感器，智能控制，节能。 Abstract In this
2、 paper, the indoor lighting control system is proposed for the design, the indoor lighting control system based on the principle and system design ideas, describes the indoor lighting control system proposed in this paper. In the process of the completion of the design, I have a better understanding
3、 of the professional knowledge, but also improve the ability of the application of knowledge. The design AT89C51 single-chip microcomputer as the core module of the control system by light sensor outside since the thermal radiation intensity were detected by human release thermal infrared sensor to
4、detect the indoor staff out of the situation, through the analysis of the system to control the indoor lights the number, from and achieve the purpose of saving energy. This design includes LCD display circuit and lighting lamp control circuit, etc. The design process is long and difficult, but will
5、 eventually produce a satisfactory answer.Key words: AT89C51, light sensor, intelligent control, energy saving 目 录摘 要4Abstract5目 录6引 言7第一章 绪论81.1 课题研究背景81.2 课题研究的主要内容9第二章 系统硬件设备设计102.1 系统硬件结构核心102.2 系统主要电路设计102.2.1 单片机控制电路设计102.2.2 外界自然光采集电路设计122.2.3 热释红外人体传感器电路132.2.4 驱动灯光电路142.2.5 LCD显示电路152.2.6 自
6、动报警电路16第三章 系统软件设计183.1 系统主程序设计183.2 系统子程序设计193.2.1 自然光采集电路193.2.2 热释红外人体传感器电路213.2.3 LCD显示电路21第四章 系统调试与仿真234.1 仿真软件234.2 仿真方法234.3 仿真结果23结 论27参考文献28附 录29后 记34 引 言 在当今这个电气化的时代，我们无时无处不用电，很难想像没有电这个世界会变成什么样。但是现实的情况确实不容乐观的，尽管资源枯竭的问题越来越严重，但是资源浪费的问题也非常突出，这对于经济的发展是一大障碍，我们应该越来越认识到节约能源的重要性，节约能源，缓解矛盾。那么如何节约电能呢
7、。我们不仅要养成走时随手关灯的好习惯，还要从技术上研究出一个系统，达到人走灯灭的目的。其实随着科学的进步，这样的系统并没有什么设计上的难度，只是由于市场的原因并没有在全社会推广，但是我相信这一切只是时间问题，随着节约电能的紧迫性，我们一定可以在公共场所的各个角落看到这种系统的应用。在现在的各个学校，教室是学生和老师教学的重要场所，但是很多时候教室内一个学生也没有，教室内的灯却亮着或者教室内就一两个学生灯却全亮着，这其实很大程度上浪费了电，因此学校应该制定一个方案改变这种情况，以提高室内照明系统的利用效率，节约电能。 本系统就是针对于室内灯光控制系统提出的设计，根据外界自然光照强度和教室内人员的
8、多少来综合控制室内灯具亮的个数，从而达到了节约能源的目的。 第一章 绪论1.1 课题研究背景 在当今这个电气化的时代，我们无时无处不用电，很难想像没有电这个世界会变成什么样。但是现实的情况确实不容乐观的，尽管资源枯竭的问题越来越严重，但是资源浪费的问题也非常突出，这对于经济的发展是一大障碍，我们应该越来越认识到节约能源的重要性，节约能源，缓解矛盾。那么如何节约电能呢。我们不仅要养成走时随手关灯的好习惯，还要从技术上研究出一个系统，达到人走灯灭的目的。其实随着科学的进步，这样的系统并没有什么设计上的难度，只是由于市场的原因并没有在全社会推广，但是我相信这一切只是时间问题，随着节约电能的紧迫性，我
9、们一定可以在公共场所的各个角落看到这种系统的应用。 在现在的各个学校，教室是学生和老师教学的重要场所，但是很多时候教室内一个学生也没有，教室内的灯却亮着或者教室内就一两个学生灯却全亮着，这其实很大程度上浪费了电，因此学校应该制定一个方案改变这种情况，以提高室内照明系统的利用效率，节约电能。本系统就是针对于室内灯光控制系统提出的设计，根据外界自然光照强度和教室内人员的多少来综合控制室内灯具亮的个数，从而达到了节约能源的目的。 在科学越来越发达的今天，世界各国也正在研究各种智能灯光控制系统，并且已经有了很多出色的设计项目。这对于方便人们的生活是一个福音。但是，和室内灯光控制系统相关的研究却比较少，
10、可能是市场还没有过多关注室内方面的灯光控制，这一点是比较遗憾的。固然，由于电子科学技术的普及应用和多类化产品的推广，从而为室内灯光控制系统的设计创造了良好的条件。而今，研究出使室内灯具能够自行控制的系统是很是急需的。我国一直以来就是一个人口大国，每天要消耗的电能是难以估计的，加之我国快速发展的经济对于能源的大量需求，从而导致我国比世界上的很多国家面临着更重要的能源矛盾危机，因此，缓解不断发展的经济需要和能源供应量之间的矛盾，成为了我国要面临的主要问题，这不仅是经济问题，还是社会问题，更是国家的大问题。从2001年到2014年，每年用于照明的电量每年都有增加。而对于全国的各个学校来说，主要的用电
11、量还是在教室这个学生和老师的主要教学场所。教室所用的电量是非常大的。这个数据告诉我们，在充分满足学校教室内的灯光照明度的基础上，对教室内的灯光系统实现智能控制是何其重要。这不仅能节约大量的电能，为构建节约型社会贡献出重要的力量，还能创造巨大的经济效益。 我国政府一直以来倡导建立绿色节约型社会，今年来也出台了很多绿色智能化灯光方面的意见和规划。而对于室内灯光控制系统的也是非常重视的，这可以从我国各省市，各地区的很多地方中看到政府所做的的努力。当然，政府的倡导和政策的制定只是第一步，社会各界应该响应政府的号召和政策，做出实际的行动出来，这不仅仅是为了应付，而是为了我国乃至全世界的未来出力。各个学校
12、也正在推广这一节能的计划，通过对学生的宣传教育学生们的节能意识也比以前有所加强。但是由于存在于学生中的浪费意识还是很难在短时间根除，因此就应该在另一个角度去节约电能，减少不必要的电能浪费。设计一个室内灯光控制系统，在光线强的时候灯不亮，光线比较暗的时候，根据室内人数的多少来自动控制灯具亮的个数。这样可以大大地节约电能。1.2 课题研究的主要内容 课题研究包含五个主要部分，它们分别是信号采集处理部分、单片机控制核心部分、自动报警部分、驱动灯光部分和LCD显示部分。其中单片机使用AT89C51型单片机，AT89C51作为整个室内灯光控制系统的控制核心，承担了“大脑司令部”的作用，其它四个模块都需要
13、通过AT89C51来发挥作用。整个系统的大概工作原理是：通过光线传感器来检测外界自然光强度，将采集到的信号传给AD转换器，AD转换器再将信号传给AT89C51来进行处理。通过人体热红外传感器来检测室内人员的进出情况，把信号传给AT89C51单片机来处理，在LCD显示器中显示室内人数。单片机通过综合分析外界自然光强度和室内人数的多少来决定最终灯具亮的个数。 本课题研究主要的技术问题如下。 （1）在外界自热光比较强的时候，无论室内有没有人灯都不会亮，在外界自然光比较弱的时候，则是根据室内人员的进出情况（也即室内人员的数量）来决定灯具亮的个数。 （2）LCD显示器要显示室内人员的个数。 （3）当室内
14、没有人在的时候，报警器将自动报警响会儿后灯全部熄灭。 （4）通过光线传感器来检测外界自然光强度，通过AD转换把信号传递给单片机。 （5）通过人体热红外线传感器来检测室内人员的进出情况，将信号传给单片机进行处理。由于本系统需要在Proteus中进行仿真，因此只能用开关来模拟，通过按键输入的人的个数来模拟人体热红外传感器检测到的人数。 第二章 系统硬件设备设计2.1 系统硬件结构核心 本系统是以AT89C51为控制核心，通过光线传感器来检测外界自然光强度，光线传感器将信号传递给AD转换器，AD转换器通过对将模拟信号转换为数字信号，把它传给单片机进行处理，另一方面热红外人体传感器检测到的室内人员的个
15、数来进一步传给单片机进行分析处理，单片机通过对两者的综合分析将信号传递给驱动动灯光模块和自动报警模块，使整个系统的功能得以实现。 本系统的硬件结构示意图如下图2-1所示。 图2-1 硬件结构图2.2 系统主要电路设计2.2.1 单片机控制电路设计在本系统控制电路模块中，使用AT89C51单片机作为系统的核心控制器。AT89C51单片机是现今使用最广泛的单片机之一，它具有很多单片机无法比拟的优点。单片机AT89C51含有内部存储器RAM，它能够充当各种数据区来使用，同时AT89C51单片机还是一种功耗非常低、性能很高的8位的微控制器。AT89C51单片机是由ATMEL公司研发生产的一种在当前来讲最新的8位单片机，更为重要的是它还能完全兼容于MCS-51系列单片机，同时具有良好的加密功能，AT89C51具有如此多的优点，有了它其实很多时候
