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1、吉 林 农 业 科 技 学 院学 士 学 位 论 文论 文 题 目： 基于单片机教室灯光智能控制系统 环境光采集、热释红外传感系统设计年 级 专 业： 10级电子信息科学与技术 学 生 姓 名： 孙丽爽 学 号： 指 导 教 师： 谢艳新 评 阅 教 师： 王海波 完 成 日 期： 2014年6月13日 吉林农业科技学院村民建房委员会应建立村级农房建设质量安全监督制度和巡查制度，选聘有责任心和具有一定施工技术常识的村民作为义务巡查监督员，开展经常性的巡查和督查。基于单片机教室灯光智能控制系统基于单片机教室灯光智能控制系统 环境光采集、热释红外传感系统设计学 生: 孙丽爽专 业: 电子信息科学与
2、技术指导教师: 谢艳新摘 要本研究针对教室灯光的控制方法，尤其是教室灯光的智能控制方面的发展现状，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应软件。该系统以STC89C51单片机作为控制模块的核心部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏电阻构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断，完成对教室灯光的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。系统还具有报警功能；同时还采用了软/硬件的“看门狗”等抗干扰措施。关键词：热释红外人体传感器；STC89C5
3、1单片机；光敏电阻Classroom Lighting Intelligent Control System The ambient light gathering pyroelectric infrared sensor system Name: lishuang Sun Major: Electronic Information Science and TechnologyTutor: yanxin XieAbstract The research of control method for classroom lighting, especially classroom lighting
4、 intelligent control development present situation, analyzed the principle and realization method of classroom lighting intelligent control, and proposes a new design classroom lighting intelligent control system based on single chip microcomputer, hardware device is developed based on the intellige
5、nt control system and corresponding software. The system uses STC89C51 microcontroller as a core component of the control module, the infrared sensor to detect the existence of human body, using optical detection circuit composed of environmental photosensitive resistance strength; according to the
6、condition, reasonable, through identification and determine the existence of signals and environmental light signals to the human body, the classroom lighting intelligent control, to avoid the use of waste electric classroom. The system also has alarm function; at the same time also adopted the hard
7、ware / software watchdog anti-interference measures. Keywords: Pyroelectric Infrared Body Sensor; STC89C51 Single-chip Microcomputer; Photosensitive ResistanceIII- -目 录摘 要IAbstractII1 引言11.1 教室灯光控制的现状及发展趋势11.2 本设计的研究内容11.3 本文完成主要任务22 教室灯光智能控制系统的总体设计32.1 单片机的选择32.2 感应器的选择43 系统硬件电路设计63.1 主控模块设计63.1.1
8、系统主控电路63.1.2 单片机的引脚功能63.2 单片机的最小系统73.3 环境光采集模块设计83.3.1 光敏电阻介绍83.3.2 LM393电压比较器介绍93.4 热释红外感应模块113.5 系统时钟电路133.6 超时报警电路143.7 显示电路设计144 系统软件设计164.1 定时中断处理174.1.1 定时中断功能174.1.2 定时中断流程图174.1.3 定时中断说明174.2 环境光采集模块的设计184.2.1 环境光采集模块的功能184.2.2 环境光采集模块的流程图184.2.3 环境光采集模块的程序184.2.4 环境光采集模块的说明194.3 热释红外传感器的设计1
9、94.3.1 热释红外传感器的功能194.3.2 热释红外传感器的流程图204.3.3 人体存在传感器的程序204.3.4 人体存在传感器的说明224.3.5 人体存在传感器的安装要求224.4 时钟模块的设计224.4.1 时钟模块功能224.4.2 时钟模块流程图224.4.3 时钟模块初始化程序234.4.4 时钟模块说明244.5 液晶显示模块244.5.1 液晶显示模块的功能244.5.2 显示模块流程图244.5.3 显示模块的程序254.5.4 显示模块说明265 系统调试275.1 系统调试运行及问题分析275.2 单片机系统调试方法及步骤27结 论29参 考 文 献30致 谢
10、31附 录31基于单片机教室灯光智能控制系统1 引言1.1 教室灯光控制的现状及发展趋势随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平的不断提高，导致用电负荷的加剧，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。中国经济持续多年的高速发展让能源问题日益突出。虽然我国能源总储量不低，但由于我国人口众多，所以人均储量少，单位产值的能耗是发达国家的3-10倍。能源问题已成为制约我国国民经济发展的关键问题。同时各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源理念相违背，提高教室用电效率就成为首要考虑的问题，因此需要对电灯能
11、耗进行智能控制。所谓智能控制是指利用现代通信技术、自动控制技术、总线技术、信号检测技术和微电子技术对室内照明进行有效控制，使灯光可以根据环境的变化的来满足客观实际要求而自动进行灯光照明的调节。目前对电灯的智能控制国外已经开始广泛采用，产品的种类有总线类、电力载波类、无线类产品。总线类产品：历史悠久、国际标准、产品高档、性能可靠，但是功能复杂、价格高、需要专业技术支持。电力载波类产品：希望通过借助于电力载波免于产品的大规模布线，这类产品目前是国内主流产品且价格低廉，接近国人现有消费水准可以大规模简单安装，但是，没有统一的技术认证标准，厂家各自为政，产品的可靠性难以保证，容易发生电磁串扰。无线类产
12、品：这类产品是目前发展速度是最快的，它解决了复杂的系统配置及安装问题，只要普通电工就可以安装。这类产品最致命的问题是集群安装使用时所产生交调干扰致使系统的通讯可靠性下降。于是，开发简便实用的教室灯光智能控制系统具有重要的现实意义。1.2 本设计的研究内容本设计是基于单片机控制的教室灯光智能控制系统。适用于学校商场等大型室内场所的照明智能控制，可以有效地对教室照明灯具进行智能控制，减少电能浪费，提高资源利用率。研究的教室灯光控制系统能用于现有教室照明系统的改造，实现对照明系统的人性化智能管理，提高用电效率；实现自动、手动灯光控制相兼容，以降低成本；通过反复试验和改进，最终达到可靠性、实用性、推广
13、性较好的目标。通过STC89C51单片机和各个感应模块，实现对教室灯光的智能控制。主要功能有两种。 利用环境光采集电路，判断光线强弱，设置灯的开关状态。 当教室有人进入时，判断红外线的强弱，控制灯的亮暗。本设计具有制作简单、成本低、操作性强等特点，具有广泛的现实意义。该设计也是对我大学所学东西的综合运用，增强了我的动手和提出问题，分析问题，解决问题的能力，可以巩固自己的专业知识，为工作和学习打下坚实的基础。1.3 本文完成主要任务本课题的研究任务有如下几点： 灯光控制系统数据采集的研究。 教室内人数监测方案的研究。 热释红外传感器与环境光信号采集与处理。312 教室灯光智能控制系统的总体设计根
14、据设计方案分析，本系统由STC89C51单片机控制器，环境光采集电路，热释红外传感器电路，按键电路，看门狗模块，显示电路，复位电路，时钟电路，电源几部分组成。其中环境光采集电路测量教室光照强弱，热释红外传感器模块检测教室是否有人及人数的多少，显示电路显示温度值，时钟电路为单片机提供时钟频率，电源为整个电路供电。系统结构图如图2-1：中央处理器STC89C51复位按钮时钟模块热释电红外模块液晶显示模块环境光采集模块电源模块看门狗电路EEEPROM存储器模块继电器灯具继电器灯具图2-1 系统控制单元结构框图2.1 单片机的选择为了更好实现本设计的预定目标，我们对单片机进行了仔细的对比和研究。方案一：AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS型8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。其片内的4K程序存储器是
