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1、常州刘国钧高等职业技术学校毕业论文论文名称 基于单片机的教室灯光控制系统的设计系 部 机电工程系 专 业 电气自动化 班 级 1164 姓 名 周新成 学 号 116419 2016年4月1 日基于单片机的教室灯光控制系统的设计摘要：本文针对高校教室照明的特点和应用需求，提出了一种基于单片机的照明控制系统。AT89S51单片机作为控制模块的核心部件，热释电红外传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理的信号灯和环环境光信号的识别和判断，对人的身体状况，对教室照明智能控制，避免随着大量浪费电教室。该系统具有报警功能，还采用了软/硬件“看门狗”等抗干扰措施。该系统
2、能满足各类高校对照明控制的要求，在很大程度上达到节能的目的。 关键词：单片机；智能控制；热释红外传感器；X50451黄叶：基于单片机的教室灯光控制系统的设计Design of Lighting Control System Based on MCUAbstract：This paper copiously studied using features, lighting requirements and the existing problems of the university classroom, at last a kind of lighting control system bas
3、ed on mcu of classroom was put forward. The system used AT89S51 microcontroller as a core component of the control module. It introduced pyroelectric infrared sensor to detect the existence of human body, and used circuit which constituted of photosensitive triode to detect the strength of environme
4、nt lighting. The navar according to the resonable conditions of turning on classroom light and the identification of signal about environmental lighting and existing of human body, achieved the intelligent control of classroom lighting . At last, it avoid the waste of electricity. It also had alarmi
5、ng function, at the same time anti-interference measures such as the software / hardware watchdog was adopt. The system can meet institution requirements for classroom lighting control, largely achieved the purpose of energy saving.Key words: Microcontroller；Intelligent control；Pyroelectric infrared
6、 sensor；X5045黄叶：基于单片机的教室灯光控制系统的设计 目录摘要ABSTRACT第1章 引 言11.1 课题研究的目的与意义11.2 采用智能照明控制系统的优势11.3 智能照明控制系统的研究现状21.4 本章小节3第2章 教室灯光控制器简介与方案分析42.1 大学教室照明控制现状42.2 教室灯光控制器简介42.3 系统控制方案分析42.4 本章小节5第3章 系统控制模块的硬件设计63.1系统控制模块的硬件构成63.2系统控制的主要硬件电路73.2.1系统主控电路73.2.2系统供电电路83.2.3系统复位电路93.2.4数据采集电路103.2.5系统时钟电路133.2.6继电器
7、驱动电路153.2.7超时报警电路153.2.8按键控制电路163.3 本章小节17第4章 控制模块软件设计184.1系统监控主程序模块184.1.1系统自检初始化184.1.2定时中断处理设计194.2数据采集模块204.2.1人体存在传感器的优缺点204.2.2数据采集软件的实现204.2.3人体存在传感器的抗干扰措施214.2.4人体存在传感器的安装要求214.3时钟模块224.3.1数据输入输出224.3.2时钟自检初始化234.3.3时钟程序设计254.4 系统工作总流程264.5 本章小节26第5章 系统调试运行及问题分析285.1单片机系统调试方法及步骤285.2主要问题分析30
8、第6章 结束语31致 谢32参考文献33附 录34第1章 引 言1.1 课题研究的目的与意义 本文针对高校教室照明的应用要求和特点，提出了一种基于单片机的照明控制系统。AT89S51单片机作为控制模块的核心部件，热释电红外传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理的信号灯和环环境光信号的识别和判断，对身体条件、教室照明智能控制，避免浪费电教室。该系统具有报警功能，同时采用硬件/软件“看门狗”等抗干扰措施。该系统能够满足各高校对照明的控制要求，达到节能的目的。1.2 采用智能照明控制系统的优势传统的照明控制系统主要是由照明配电箱通过手动开关来实现对照明开关的控制
9、，或串联接触器的照明电路，实现遥控器 6 ，在光开关控制下手动开关，所以在很大程度上依赖于主动的人。智能照明控制系统的基础上，使用一个特定的地区，不同时间的一天，室外光亮度或区域自动控制照明。它可以充分利用自然光，实现智能照明管理。具体而言，其优越性主要表现在以下几个方面：（1）提高智能照明控制的水平，整个照明系统的自动状态，可以根据不同的情况在不同时期的不同情况下，在不同的情况下，预先设定合适的照明效果，更加智能化和人性化。（2）为降低功耗，节能效果好，充分利用自然光作为光源，辅以人工光源，并结合室内人员，只有在必要时打开照明灯，节能效果十分显著，一般可达到30% 7 。（3）改善室内环境，
10、提高室内人员的工作效率。（4）提高建筑照明系统的管理水平，传统的人工智能化管理方式，将大大降低维护和管理的操作，建设成本。无论如何，新的照明控制器和系统，以节省照明用电，减少环境污染，满足人民日益增长的照明质量，照明环境和减少环境污染，建立高质量和效率，经济和舒适，安全，可靠，环保照明系统具有非常重要的意义。1.3 智能照明控制系统的研究现状目前在中国的几个常见的照明控制系统如下： l、Dynalite智能照明控制系统 该系统主要由一个光调制模块，一个开关模块，一个控制面板，液晶触摸屏，智能传感器，编程接口，时钟管理，手持式程序员和电脑监控机组件。使用dynet网络连接，dynet是一个分布式
11、的智能网络、RS-485通信协议 8 的使用。该系统的工作原理是：控制模块由微处理器控制，所有的控制组件在dynet网络互连，在记忆中的每一个设备的网络是所有指令所需要的操作。用户使用控制面板按钮来选择一个预置的场景是最简单的方式来控制。每个调光装置可预置96个场景。使用时钟控制器也是一种常见的照明控制方式。另一种常见的设备是一个通用传感器，它由一个静态和动态的控制措施，远红外跟踪，光度检测光电管和远程控制接收器。 2、C-Bus智能照明控制系统 C-Bus总线系统的开发是在1994由澳大利亚奇胜电器公司，现在广泛使用在许多国家和地区。C-Bus系统是一二线的总线型智能控制系统，它主要用于照明
12、系统的控制。它也可以被用于消防系统的联动控制，所有的设备（除了电源）是内置在微处理器和存储单元，这是连接到一个网络由一对信号线（双绞线）。每个单元具有一个唯一的单元地址，用于设置软件的功能，通过输出单元控制每个循环的负载。输入单元通过该组地址和输出组件建立相应的关系。当有输入时，输入单元将转换为总线信号在总线系统总线广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应的输出回路。控制方法包括现场控制、定时控制、红外传感器控制、局部控制和集中控制。控制和集中调光控制，组合控制，系统联动和广域控制。 3、ABB i-bus EIB智能安装系统 EIB智能系统总线、电源总线，智能传感器（光传感器，模糊开关，
13、时间控制器，移动传感器）、智能开关驱动器和其他智能设备（逻辑模块总线耦合器） 9 。它是典型的现场总线系统，每一个单元都是一个节点和节点连接在一块2芯扭曲的介质中，主从关系实现相互通信，从而实现控制和控制。1.4 本章小节在我国，对照明的智能控制在教室的缺失和不完善，仍然是传统的人工管理方式。各类大、高校招生规模不断扩大，教室不断扩大，教室用电负荷也会不断增加，课堂用电管理不善，造成学校电力浪费，浪费和今天的节能思路相反。此外，现代自动化程度日益提高，计算机技术的普及，照明的管理也正在朝着自动化、智能化的方向发展。因此，开发一种简单实用的教室照明自动控制系统具有重要的现实意义。29第2章 教室
14、灯光控制器简介与方案分析2.1 大学教室照明控制现状分析大学教室的用途，白天以上课为主，照明光源以自然光为主，人工照明为辅，用以补偿在阴天或有遮挡时教室里照度不足的区域；中午及晚上以学生自习为主，少数教室也用来上课，不管是上课或是，为了保护视力和提高学习效率，学生们均需要有良好的照明环境，但这些对照明环境的要求也造成一个直接后果，出现资源的浪费问题。所以，需要在保证教室照明要求的前提下，研究照明节能问题。要实现照明节能主要有两种方法：一种是选用高效照明光源或灯具，如节能灯。在保证照明质量的前提下，降低照明用电量的根本措施就在于提高照明设备的效率，即提高光源与灯具的效率；另一种是在现有照明灯具的基础上研究智能照明控制策略，即在充分研究照明对象的需求上，通过优化照明系统的运行来达到节能的效果10。在照明灯具方面，大学教室多采用荧光灯，采用直接照明的方式，比较满足现有的需求，所以本课题着重论述后面一种方法，改进照明控制策略和运行方式。2.2 教室灯光控制器简介 教室灯光控制器可实现有效的教室灯光智能控制。其输入参数主要是人体存在信号和环境光信号等的外界因素，环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯，理论和实验证明用这种方式来对教室灯进行智能控制可以实现上述目标。
