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1、 摘要摘要针对学校经常出现人走后教室的灯依旧开着的严重浪费电能的情况，为了响应节能号召，本论文研究并设计出了学校照明系统智能控制电路。该控制电路以 AT89C51单片机为核心，利用照度检测电路、红外线检测电路对周边环境进行监控，再通过继电器对照明系统进行控制，实现照明系统的智能控制，即有人且光照不足时自动开灯、无人或光照充足时自动关灯，达到节能的目的。该控制电路还延续了手动开关电灯的功能，即忽略照度检测电路和红外线检测电路对周边环境的监控，只由两个开关控制电灯的开关。本论文只是对该控制电路进行模拟，对电路进行了简化，用发光二极管代替实际电路中的继电器和照明系统，因此只需将电路中的发光二极管用继
2、电器和照明系统替代掉就可应用于实际电路了。本论文提供了该控制电路的工作原理、硬件结构、软件设计流程及相关程序。关键词：照明系统；智能控制；节能AbstractThe school often go after the classroom lamp is still open to the serious waste of electricity, in response to call to conserve energy, this paper studies and designs the school lighting system intelligent control circuit
3、. The control circuit based on AT89C51single-chip microcomputer as the core, using the illumination detection circuit, an infrared detection circuit on the surrounding environment monitoring, and then through the relay on the lighting control system, realize the lighting system of intelligent contro
4、l, i.e. someone and when illumination is insufficient automatically turn on the lights, unmanned or adequate light automatically when you turn off the light, to achieve the purpose of energy saving. The control circuit is a continuation of the manual switch lamp function, namely ignoring the illumin
5、ance detecting circuit and an infrared detection circuit to the peripheral environment monitoring, only by the two switch to control the lamp switch. This thesis is on the control circuit simulation, the circuit is simplified, with the light emitting diode to replace the actual circuit relay and lig
6、hting system, so only the circuit of LED lighting system replaced relays and can be applied to the actual circuit. This paper provides the control circuit working principle, hardware structure, software design process and related procedures.Key words:lighting system;intelligent controlling; energy-s
7、aving 目 录中文摘要英文摘要1 绪论12 节能控制电路硬件设计22.1 节能控制电路工作原理 22.2 AT89C51 简介及其各引脚功能.22.3 照度检测电路 42.4 红外检测电路 52.5 晶体振荡电路 62.6 电源电路 62.7 复位电路 72.8 电路各主要元件简介 72.8.1 热释电红外传感器 RE200B 简介72.8.2 红外热释电处理芯片 BISS0001 简介82.9 节能控制电路整体设计 .102.10 节能控制电路的硬件焊接 113 节能控制电路软件设计.133.1 Keil C51 简介.133.2 C51 与标准 C 的主要区别133.3 节能控制电路的
8、 C 语言程序设计 .144 结论.18参考文献19附录 1 20附录 2 21附录 3 22致谢23基于单片机的学校照明系统节能控制电路的设计1 绪论目前，大部分学校照明都存在用电严重浪费的情况，特别是大学校园，由于大学是开放式管理，很少有专人管理，学生又经常忘记关灯，因此会造成比较严重的用电浪费情况。学校用到的节能措施非常少，仅限于少数走廊或公厕等地的声控灯，而声控灯在刮风、打雷天气时就没有节能效应了。针对这样一个现状，本论文要设计一个智能照明系统节能控制电路，利用照度检测和红外探测相结合的主动与被动的探测方式，基于单片机开发教室照明节能自动控制系统，实现教室无人或者光照充足时自动关灯、有
9、人到来且光照不足时自动开灯的功能，达到节能的目的，还要延续手动开关的功能。这个设计不仅仅适用于教室，还适用于其它需要智能照明的场所。照度检测可以利用光敏电阻阻值随光照强度变化而变化的特性来实现，而红外探测则需要用到红外探测器 RE200B 和对 RE200B 输出信号进行处理的传感信号处理集成电路 BISS0001 及相关外围器件。检测信号通过单片机预先编好的程序处理后，单片机会在一个或多个预定的引脚输出一个或多个信号到继电器上来控制照明，以达到智能照明的目的。由于 RE200B 红外探测器只能探测移动的人体，当人体坐在教室不动时，探测器就不能探测到是否有人了，因此也就失去了效用。为了解决这个
10、问题，可以让RE200B 红外探测器相对人体移动，这样即使人体不动也能检测出来是否有人。可让红外探测器安装在一个机械转轴上，让红外探测器不停地左右转动对周围进行扫描，这样就可以即时检测出是否有人。为了控制成本，本论文并没有也没有必要完全按照上述描述设计，只是进行了模拟。用发光二极管代替了继电器，发光二极管发亮表示继电器接通即控制的灯亮。还有并没有把红外探测器安装在一个机械转轴上。本论文只是按照论文要求进行了仿真，完全能够实现要求的功能，即实现教室无人或者光照充足时自动关灯、有人到来且光照不足时自动开灯的功能。基于单片机的学校照明系统节能控制电路的设计2 节能控制电路硬件设计2.1 节能控制电路
11、工作原理如图 1，该电路以一片 AT89C51 为核心，包括照度检测电路、红外检测电路、手动开关、晶体振荡电路、继电器、电源电路、复位电路。其中照度检测电路用来检测环境照度，当亮度不足时输出一个高电平信号，当亮度充足时输出一个低电平信号，并将信号传给 AT89C51；红外检测电路用来检测是否有人，当有人时输出一个低电平信号，当无人时输出一个高电平信号，并将信号传给 AT89C51；手动开关用来手动控制照明电路的开和关，而忽略照度和红外线检测，当开关按下时输出一个低电平信号，并将信号传给 AT89C51。电源电路、复位电路和晶体振荡电路都是 AT89C51 正常工作的必要设备。单片机接收以上信号
12、后，会根据程序设置判定是否开灯或关灯。这样就可以实现有人且光照不足时自动开灯、无人或光照充足时自动关灯，也可以手动开关电源，达到节能的目的。图 1 节能控制电路工作原理框图2.2 AT89C51 简介及其各引脚功能AT89C51 是 ATMEL 公司生产的一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微基于单片机的学校照明系统节能控制电路的设计处理器，即单片机。AT89C51 单片机继承了 MCS-51 系列单片机的原有功能，与MCS-51 系列单片机在原有
13、功能、引脚以及指令系统方面完全兼容。其各引脚功能如下：VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外
14、部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为低八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLA
15、SH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部
16、数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字基于单片机的学校照明系统节能控制电路的设计节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。
