《基于单片机智能照明系统主控制器的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机智能照明系统主控制器的设计（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、湖北省高等教育自学考试毕业论文基于单片机智能基于单片机智能照明系统主控制器的设计照明系统主控制器的设计主考院校：武汉大学主考院校：武汉大学专 业：电子工程指导老师：谷瑜青老师考生姓名：何 贤 云准考证号：01081230150820172017 年年 2 2 月月 2828 日日摘摘 要要随着社会的进步,照明系统的人性化，智能化，节约化显得尤为重要，既适合了人类的需求，又响应了国家的绿色经济发展战略，随着国家提倡低碳经济的发展，公共场所照明系统的改进显得尤为重要，节能和智能科技变为主题，近年来，随着科技的进步，人们对照明灯具节能和科学化管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越
2、重要，现在引入绿色照明的概念，所以更应营造一个舒适的视觉环境来减少光污染，照明已经成为直接影响工作效率的主要因素之一，因此，越来越引起人们的高度重视，做好照明设计，加强照明控制设计，智能照明系统充分利用电子技术、通信技术和计算机网络技术将各种照明器具有机的连接在一起，实现有效的管理和控制。智能照明系统正是 21 世纪的趋势之一。系统中的智能灯光节点能够根据外界光强自适应调整自身灯光亮度，周期性采集室内光强、有无人进出等环境信息，并及时响应用户的控制命令。随着 LED 性能的不断改善和价格的不断降低，高亮度 LED 取代传统光源应用于通用照明是未来的发展趋势。设计了一套基于单片机 MCU 控制的
3、 LED 智能照明系统，LED 采用恒流驱动，PWM 调光方式。其中光强度传感器使得 LED 能够根据环境需要自动调节自身亮度声控开关方便操作。详细给出了各个部分的设计。实验表明，系统长时间运行稳定，高效节能，白光质量好，适用于公共场所通用照明，针对传统照明系统布线麻烦、节能效果差等缺点。本文设计的照明系统通过动态侍感器、照度传感器、通讯装置等使得照明变得更加智能、人性化：有效节省了电费与管理费用。关键词关键词：智能化 人性化节能 绿色高亮度 LED PWM 调光 第 0 页目目 录录摘摘 要要.I第第 1 1 章章 绪绪 论论.31.1 课题研究背景意义 .31.2 国内外发展现状 .31.
4、3 文本所作的工作 .31.3.1 节能方面作的工作.31.3.2 改善工作环境与提高工作效率作的工作.4第第 2 2 章章 系系统统设设计计 .52.1 系统的功能和指标 .52.2 核心器件的比较与选型 .52.2.1 单片机选择 .52.2.2 光照检测方式 .62.2.3 声控开关检测方式 .72.2.4 LED 的调光控制 .8第第 3 3 章章 硬硬件件设设计计 .113.1 单片机中的各个小系统介绍.113.1.1 AT89C51 引脚介绍 .113.1.2 CPU 时钟电路 .123.1.3 复位电路.133.2 光信号取样电路设计.133.2.1 仪表放大器的结构及使用 .1
5、43.2.2 OP07 的介绍及应用 .153.2.3 TLC3545 的介绍及应用 .17第 1 页3.3 声音信号采集电路.193.3.1 声音信号放大原理.193.3.2 CD4051 的介绍及应用 .203.4 LED 驱动电路 .213.4.1 LED 供电电源 .213.4.2 LED 驱动电路 .213.5 键盘电路设计.223.5.1 键盘的作用 .223.5.2 键盘电路及其说明 .223.5.3 键盘功能说明 .233.5.4 键盘的机械抖动.23第第 4 4 章章 软件设计软件设计.254.1 系统流程图.254.2 仿真环境介绍.284.3.1 Keil 介绍 .28第
6、第 5 5 章章 总结与展望总结与展望.29参考文献参考文献.31谢谢 辞辞.3232第 2 页第 1 章 绪绪 论论1.1课题研究背景意义随着计算机网络、通信、控制等技术的发展 ,智能建筑的发展越来越迅猛。现代化建筑中的楼宇自控设备和不同功能的系统越来越多, 越来越复杂，目前，国内大多数智能建筑存在效率低、能耗高的现象。就智能建筑的照明系统来说 ，许多地方的灯经常是从早到晚开着的 ，不管这些房间或楼道是否有人，也不管有多少人。无论何种建筑 , 也不论该建筑的智能化程度有多高, 照明控制一直在其楼宇自控系统中占据十分重要的位置。我们用智能照明系统主控制器，实现照明的人性化，个性化，LED 大大
7、降低了系统的开发难度、组成成本 , 缩短了开发周期。该系统投资少、功能强、可靠性高、便于扩展 , 特别适合大型的智能办公大厦对灯光设备的控制需要。在市场上具有强劲的竞争力。1.2 国内外发展现状目前，国内大多数智能建筑存在效率低、能耗高的现象。就智能建筑的照明系统来说 ，许多地方的灯经常是从早到晚开着的 ，不管这些房间或楼道是否有人，也不管有多少人。无论何种建筑 , 也不论该建筑的智能化程度有多高, 照明控制一直在其楼宇自控系统中占据十分重要的位置。现代照明除了满足人的基本生活、学习要求之外 ,将更注重能量的节省和使用上的便利，以及满足人类工程学的个性方面的要求。特别是近年来大厦内利用计算机工
8、作的人员比例上升 ，不同视觉要求的工作的数量和复杂程度大大增加。所以要做到合理、经济、节能 ，首先应采用先进成熟的技术和产品 ，如电光源、灯具、照明控制系统。因此 ，适应不同个人和工作需要 ，结合自动调节与手动调节的智能化照明系统已经成为必不可少了。1.3 文本所作的工作1.3.1 节能方面作的工作照明领域的能源消耗在总的能源消耗中占了相当大的比例节约能源和提高照明质量是当务之急。LED 耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管 0.03-0.06 瓦），电光功率转换接近 100%。一般来说 LED 的工作电压是 2-3.6V，工第 3 页作电流是 0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超
9、过 0.1W，相同照明效果比传统光源节能 80%以上。1.3.2 改善工作环境与提高工作效率作的工作良好的工的环境是提高工作效率的很重要的条件，合理的利用智能照明系统的主控制器，可以提高照明系统的工作效率，智能照明系统是有开关和调节两种控制方法，可以有效的控制各种照明场所的智能照明，改善工作环境，从而提高工作效率，提高照明均匀性，同时系统能根据不同的照明强度，自动调节照明亮度。第 4 页第第 2 2 章章 系系统统设设计计2.1 系统的功能和指标本系统是以单片机为控制器的核心，以AT89C51 为基础，以光敏电阻为信号采集单元，再连接外围电路，通过单片机通信方式实现照明灯具的智能控制。以下是各
10、部分器件的选择与基本介绍。2.2 核心器件的比较与选型2.2.1 单片机选择方案一 MCS-51 单片机AT89C51 是一种 4k 字节存储器，低电压，高性能的存储器，俗称单片机。它与 MCS-51 兼容，寿命和数据保留时间长，两个16 为定时器， 5 个中断源，可编程串行通道，低功耗，它是MSC-51 单片机中应用最广泛的型号，以它为代表进行参数介绍，它的组成部分是，微处理器、数据存储器、程序存储器、并行 I/O 口、串行口、定时器 /计数器、中断系统及特殊功能寄存器。通过片内单一总线连接而成，其基本结构是CPU 加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中
11、控制方式。其内部结构主要有以下几部分： 1，一个八位的中央处理器（ CPU），是单片机的核心， 2，128 个字节的内部数据 RAM，地址为 00H7FH，3，21特殊功能寄存器 SFR，离散分布于地址 80HFFH 中，4，程序计数器 PC，是物理上独立的十六位专用寄存器， 5,4k 字节 FLASH 内部程序存储器， 6,4个 8 位可编程 I/O 口，,7，1 个 UART 串行通信口， 8，2 个 16 位定时器，9,5 个中断源，两个中断优先级的中断控制系统， 10，一个片内振荡器和时钟电路，11，用于扩展 RAM,ROM 等结构，地址总线，数据总线，控制总线，方案二 AVR 单片机精简指令集的高速 8 位单片机，简称 AVR，相对于出现较早也较为成熟的 51 系列单片机， AVR 系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，同时由于其价格低等优势，在很多场合可以替代51 系列单片机。选择 AVR单片机的最主要原因，是进入 AVR 单片机开发的门槛非常低，只要会操作电脑就可以学习 AVR 单片机的开发。单片机初学者只需一条ISP 下载线，把编辑、调试通过的软件程序直接在线写入AVR 单片机，即可以开发 AVR 单第 5 页片机系列中的各种封装的器件。 AVR 单片机的 I/O 口是真正的 I/O 口，能正确反映 I/O 口输入/输出的真实情况。工业级产品，具有大电流
