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1、国家职业资格全省（或市）统一鉴定维修电工论文（国家职业资格二级）论文题目： 单片机智能灯光控制系统 姓 名： 张 亮 身份证号： 222404198610210416 准考证号： 07510229 所在省市： 江 苏 省 盐 城 市 所在单位： 江苏省盐城技师学院 1单片机智能灯光控制系统张亮江苏省盐城技师学院【摘要】：本文主要介绍了利用单片机实现对灯光亮度的控制，这是一种单片机控制的智能灯光控制器。按钮和遥控器的操作结构简单，方便快捷，它还带有手动控制的按键，使得系统在不能控制时可以通过手动复位。在公共场所安装了单片机智能灯光控制器后可以根据是否有人和环境光来控制灯光的亮度，在实现智能的同时
2、也实现了节能。随着人们生活水平逐渐提高，智能型的电器产品渐渐进入人们的生活中。本系统通过对单片机技术的运用，实现了对灯光亮度的控制。【关键词】：单片机，智能，灯光控制器。一、引言现在电器的发展趋势是智能化，这样会使人们使用起来更方便。智能化产品在各个领域都有出色的应用，所以我们打算研究是智能化灯光控制器。虽然按键式的灯光控制器还是灯光控制器市场的主体。但是，现代电子技术的发展和人们的需求变化，已使传统的灯光控制器感受到产品更新换代的威胁。智能灯光控制系统最大的优点就是省电和方便。省电是比较重要的，现在全世界都缺少电能，2003 年，美国和加拿大大面积停电。我国也是，每到夏天就有很多省市拉闸限电
3、。如果用上我们的智能灯光控制系统，那么假设一天我们可以节省 10min 的开灯时间，灯上装的是 10W的节能灯泡（一个 10W的节能灯泡相当于 40W的白炽灯泡）。节省的电能为 10W600s = 6000J ，一个月（30 天）就能节省 180000J，一年就能节省 2190000J的电能，相当于 0.6千瓦时。不要小看这个 0.6千瓦时的电能。如果全国人都能每年节省 0.6千瓦时的电能，那么每年全国会省下 7.8亿千瓦时的电能，这 7.8亿千瓦时的电能相当节省接近 4亿人民币，4 亿人民币可以建造多少所希望小学，可以救助多少无家可归的孤儿，可以圆多少贫穷的孩子无法圆的上学梦啊！更重要作用的
4、是环境保护。大家都知道我国有 70%的电能来自火力发电厂，而火力发电厂少发一度电（就是 12千瓦时）会减少 1千克的 CO2排放。那么节省 3.9亿度的电能就等于少向大气排放 39万吨的 CO2 ，而 CO2是温室效应的最归祸首。就是因为全球向大气排入过多的 CO2，导致了温室效应的加剧，海平面上升，大片的土地被淹没，气候变暖，降水和土壤湿度进一步减少，气候逐渐干旱，土地沙漠化和草原退化将变的更加严重。AT89S51单片机是美国 ATMEL公司生产的低功耗，高性能 CMOS 8位单片机，片内含 4KB的可系统编程的 Flash只读程序存储器，器件采用 ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生
5、产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集 Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价 AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 AT89S52单片机是一种低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 A
6、T89S52单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节 Flash，256 字节RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6向量 2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。二、系统组成3单片机控制的智能型灯光控制器组
7、成如下：图 2.1 控制器图这个智能灯光控制器分成自动和手动两种模式。在自动模式下，灯光控制器能根据环境光的亮暗与人是否被灯光控制器所检测到（人是否在）来自动开启灯光控制器开关。当人被微机检测到，环境光又达到某个程度的时候（可以设定与调节），灯光控制器开关就会开启。如果环境光没有达到这个程度，灯光控制器开关不会开启。当人没有被微机检测到，无论多暗，灯光控制器也不会开。手动模式是为了不习惯使用自动模式的人或是灯光控制器中的微机出故障等紧急情况时用的。在手动模式下，复位程序。三、系统硬件电路1.电源部分电源部分是将 220V的交流电通过变压器转换成 9V交流电，再通过整流桥转换成 5V直流电（因为
8、计算机工作需要 5V直流电）。此时 5V直流电很不稳定，不符合计算机工作的需求。因此还须将电流通过电解电容和集成稳压块 7805，逐步达到稳压、滤波的作用。稳压示意图4图 3.1 稳压图通过整流桥的电流：通过 E0后：最后通过集成稳压块 7805这样的电流在通过 2个电容后就适合计算机工作了，在电路原理图右上角以+5V 输出。2.计算机（CPU）部分5计算机部分是整个智能台灯核心，没有这个部分，那智能台灯就不“智能”了。它的 CPU是单片机 AT89C2051，有 20个引脚，足够我们的智能台灯的需求了。晶振系统分别接在 4脚（XTAL2）和 5脚（XTAL1），复位系统接在 1脚（RST）。
9、图 3.2.1 AT89S52外部接线图CPU和晶振的关系就如大脑与心脏一样，如果心跳不稳定，那大脑也不会工作的很好。晶振就能提供很精确稳定的频率，使得CPU能很好的工作。图 3.2.2 AT89S52 结构示意图63.遥控器部分图 3.3 遥控器部分图遥控器系统分为发射与接受两个部分，发射部分就是遥控器。接受部分能接收到遥控器发射的红外线。（与人体位置检测的红外线发射管共用红外接收头）4.环境光检测图 3.4 环境光检测图环境光检测是比较重要的一个部分，其中关键的元件有两个，一个是光敏二极管，一个是 50K的可变电阻（电位器）。光敏二极管的检测能力的强弱（灵敏度）是根据那个可变电阻来控制的，
10、有的人认为天色还挺亮的，灯就开了，那你就把电阻变大些，光敏二极管的灵敏度就下降了，这样就可以达到等天再暗些再开灯。同样的，如果你觉的天色已经很暗了，灯还不亮，那你把电阻调小些就7可以了。这样多调几次，你就能把智能台灯调到一个最理想的最适合你的状态了。5.人体位置检测图 3.5 人体位置检测图人体位置检测是靠一个红外发射管（二极管）向前方发射红外线，如果人坐在灯前面，那么发射的红外线就会反射回来，被红外接收头检测到后，就会向计算机传输一个指令，表示人已经到了。如果这时，环境光检测也符合要求，那么台灯就亮了。6.输出控制部分输出控制部分分为两块：图 3.6 输出控制图继电器控制电路： 继电器想必大
11、家在初中接触电学时已经学过了。它是通过磁力来控制电路通断，电磁铁通电时，小铁片被吸，于是电路导通。电磁铁不通电时，铁片具有的弹性势能使铁片碰到另一点，电路不通。8所以使用继电器控制电路会发出轻微的啪嗒的声音，也被人们称为触点式技术。用它来控制台灯，台灯就只有通断两种可能，要么灯亮，要么灯暗，并不能调光。可控硅控制电路： 比起继电器，可控硅就复杂的多。它是一种三态固件器件（SCR），其阳极相当于晶体管的集电极，阴极相当于发射极，门控极相当于基极。SCR 只工作在导通和截至的状态，故可作为开关元件。可控硅和继电器只须其中的一个工作，智能台灯就可以正常工作。但是可控硅比继电器优越的地方在于可控硅使用
12、的是无触点式技术，虽然它也只有通断两种状态，但是因为它是利用交流电正弦波的一部分，所以它不但开合动作时没有声音，而且可以对灯泡进行调光，因其调光时是处于“软”状态，所以比机械调光具有更好的优越性。7.过零检测部分图 3.7 过零检测图过零检测电路用于检测电源电压波形的过零点，产生过零脉冲。整流部分部分产生的全脉动直流电压送到过零检测电路，形成与电压过零点同步的负脉冲同步信号，送到单片机的中断输入端 INT0，用于触发可控硅进行同步移项。四、软件设计部分1.程序流程框图9开始定时器初始化中断系统初始化输出显示等待中断结束中断延时 1min环境光检测人体位置检测中断返回2. 系统程序源程序：ORG
13、 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP DET1;远探测器ORG 0013HAJMP DET0;近探测器ORG 0050HMAIN:MOV TMOD,#00000010B;方式 2，8 位自动重装计数器MOV TCON,#00010000B;开启计数器 T0MOV IE,#10000111B;开启所有中断MOV P0,#00000001B;置初始值 DET0，DET1 可重复触发，灯灭SJMP $10灯慢慢变亮DET1:MOV P0,#00000001BCALL TIME0;灯亮度延时 10msMOV P0,#00000011BCALL TIME0MOV P0,#000001
14、01BCALL TIME0MOV P0,#00000111BCALL TIME0MOV P0,#00001001BCALL TIME0MOV P0,#00001011BCALL TIME0MOV P0,#00001101BCALL TIME0MOV P0,#00001111BCALL TIME1RETI;灯慢慢熄灭DET0:CALL TIME1;延时 1分钟MOV TCON,AANL A,#1JZ LOOPMOV P0,#00001111BCALL TIME0MOV P0,#00001101BCALL TIME0MOV P0,#00001011BCALL TIME0MOV P0,#000010
15、01BCALL TIME0MOV P0,#00000111B11CALL TIME0MOV P0,#00000101BCALL TIME0MOV P0,#00000011BCALL TIME0MOV P0,#00000001BRETILOOP:RET延时 10msTIME0:SETB TR0MOV R0,#250MOV R1,#20D_1：DJNZ R0,D_1MOV R0,#250DJNZ R1,D_1CLR TR0RET延时 1分钟TIME1:SETBTR0MOV R0,#250MOV R1,#200MOV R2,#60D_2 :DJNZR0,D_2MOV R1,#200DJNZ R1,D_2MOV R2,#60DJNZ R2,D_2CLR TR0RETEND五、参考文献12、张志良，马彪单片机原理与控制技术机械工业出版。、沈任元，吴勇常用电子元器件简明手册机械工业出版。、李秀忠单片机应用技术（汇编语言） 中国劳动社会保障出版社。、夏路易、石宗义电路原理图与电路板设计教程北京希望电子出版社. .、余永权、汪明慧、黄英单片机在控制系统中的应用电子工业出版社.、何书森、陈晶、何华斌实用模拟电路与设计速成福建科学技术出版社 . 13
