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1、基于单片机控制的教室灯光自动控制器的研究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AT89S51单片机作为控制装置的智能部件,采用热释红外人体传感器检测人体的存在,采用TLC549构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件,系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断,完成对教室照明回路的智能控制,避免了教室用电的大量浪费。系统还具有多种报警功能；同时还采用了软硬件的看门狗技术等抗干扰措旅。单片机软
2、件采用汇编语言编制,采用模块化结构设计、条理清晰、通用性好,便于改进和扩充。该系统具有体积小,控制方便,可靠性高,专用性强,性价比合理等优点,可以满足各类大、中专院校教室灯光控制的要求,很大程度的达到节能目的。关键词红外传感器单片机AT89S51热释电Based on single-chip microcomputer control classroom light automatic controllerABSTRACTBased on the method of controlling the lamplight, especially in the light of the status
3、 quo of the development of intelligent control are analyzed, the lamplight of intelligent control principle and realization method, is proposed based on single-chip classroom light intelligent control system design, and on the basis of the intelligent control system is developed and the correspondin
4、g software, hardware device.This system to control device of AT89S51 single chip microcomputer as intelligent parts, using thermal infrared detection sensor measuring interpretation of human body, using light activated triode circuit testing environment of light intensity, According to the condition
5、 of lights, rational system of human existence by ambient light signals and the recognition and intelligent signal to the classroom, lighting circuit intelligent control, avoid the waste of a classroom. System also has many alarm functions, Also in soft/hardware in the watch-dog technique etc. Singl
6、e-chip microcomputer software anti-interference measures adopted assembly language, modular structure design, good clear, generality, and to improve and expand. This system has the advantages of small size, high reliability and easy control, the price is reasonable, strong specificity etc, can satis
7、fy all kinds of big, secondary colleges classroom light control requirements, to a great degree of energy-saving objective.Keywords infrared sensors SCM pyroelectric目录摘要IABSTRACTII1引言11.1 本课题研究的意义11.2 国外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题11.3本课题研究的容和目标31.3.1 研究容31.3.2 研究目标31.4 本课题拟解决的关键问题42教室灯光控制器简介及控制方案的分析52.1 教室灯
8、光控制器简介52.2 系统控制方案的分析53系统控制模块的硬件设计63.1控制模块的硬件构成63.2 控制系统的主要硬件电路73.2.1 系统主控电路73.2.2 日光强度检测模块电路83.2.3 热释电红外人体检测模块电路93.2.4 系统时钟电路123.2.5系统看门狗电路153.2.6 遥控键盘管理模块电路173.2.7 超时报警电路193.2.8 系统供电电路204控制模块软件设计与开发214.1 系统监控主程序模块214.1.1系统自检初始化224.1.2 定时中断处理234.2 数据采集模块244.2.1数据采集软件设计的实现244.2.2人体存在传感器的安装要求254.3 时钟模
9、块264.3.1时钟程序设计264.4系统键功能284.4.1 遥控键盘284.4.2键功能处理程序305 结论与建议325.1结论325.2建议32致33参考文献34附录.36 / 1 引言1.1 本课题研究的意义随着社会经济和科学技术的发展,人们的生活水平也不断提高,导致用电负荷的加剧,又由于世界性的能源危机,能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类大、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,往往造成电能的巨大浪费,这样,提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。目前对灯光的智能控制,国外已经开始采用,但对教室灯光的控制,尤
10、其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善,依然是传统式的人工管理。各类大、中专院校不断扩招,教室不断扩建,教室的用电负荷不断加大,教室用电管理不善,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楣违背。再者,现代自动化程度不断提高,计算机技术的普及,灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如搂道灯光的自动控制等等。所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。于是,开发简便,实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。1.2 国外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题世界各地发电的主要原料是煤炭、石油和天然气,面丹麦在能源利用方面的成功经验提供了很好的借鉴。从1974
11、年以来,尽管丹麦国民收入增长了50%。丹麦总的能源消费量并没有增加。丹麦是OECD成员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们不断地提供一些节能供热系统。例如丹麦热电周供热电厂。两且,他们尽可能的有效利用资源。这样,他们的能源使用总效率达到了90%。丹麦政府很重视住房空同用电的节簏,并设立了对新建房屋节能的诸多要求。数据显示,居民入住有节能装置的房子时,他们要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。还有,欧司朗一斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯,节约6%的总系统功率,并具有更高的光通量和平均光通量。飞利浦照明公司推出的瓷金卤灯代替过去的卤钨灯,可节
12、能60%的电能。种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源,节约电能。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。从环境和自然资源角度出发,能源问题也是我国长期可持续发展战略中一个关键因素。此外,能源问题不仅关系经济发展和环境生态,在特定情况下还会对社会稳定有很大影响。鉴于能源问题的重要性,我国在绿色照明工程新闻发布,绿色照明工程未来五年问将在公用设旅、宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯,节电290亿度电。、等一些地方采取政府
13、对节能灯大宗采购每只补贴3至4元的方式进行推广。从普通白炽灯到高效节能灯,使我国的电光源产品结构逐步向节电型转变,荧光灯与普通白炽灯的比例由1995年的1：6.25上升到目前的1：1.5。目前,我国照明用电约占社会总用电量12%,采用高效照明产品代替传统的低效照明产品可节电60%-80%。如今,正在大力推行绿色照明工程,己推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器,据估算年节约用电可达3442万千瓦时,节约电费2519.7万元。政府已经在商厦、学校、医院等更换24万只节能灯具。在奥运工程的建设上、也大量运用节能技术,的奥运厂馆水立方,通过采用大量的节能灯具,装备新技术,通过增强透光性白天可节约照明
14、能耗50%。我们党在20XX10月11日党第十五届中央委员会第五次会议通过的中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议中明确指出：加强基础设施建设是今后五年至十年一项十分重要的任务。其中提到的基础设施建设就包括了能源建设。建议还强调了能源建设要发挥资源优势,优化能源结构,提高利用效率,加强环境保护。面临如此紧迫的能源问题,我们应该把着眼点放在高效利用清洁能源上。由此可见,节能照明用电,对节能具有重要的意义。目前国各类院校中,由于同学们的自觉节能意识薄弱,在光线足够强时也开灯,课上完离开教室后灯还亮着的现象普遍存在；而且,节能规划极为欠缺,教室的灯光控制由管理人员手工代替,教室极多,
15、管理人员忙不过来,这样就造成不必要的电能浪费和经济损失。基于以上种种原因,提高教室用电效率就成为学校节能的重要且主要的措施之一,因此节能技术的重要手段之一就是教室灯关自动控制系统的设计无疑就成为其中一项重要课题。1.3 本课题研究的容和目标1.3.1 研究容本课题的研究容有如下几点： 了解教室照明光强的标准 ; 调研教室灯光照明需求以及环境光强弱与开、关灯的关系； 研究人体存在探测技术,探测角度与围； 研究传感器在教室分布、安放问题,是否一灯一个传感器或多灯公用传感器等； 研究确定人体传感器的有关参数； 研究灯光控制器电源问题； 研究控制器参数值设定的要求及方案； 研究人工设置参数、掉电保存参数的问题； 研究使用遥控器控制灯光控制器技术；研究与现有教室照明相兼容,易替代,不易被偷盗、被仿制,易于维护、维修等控制技术； 研究报警等附加功能问题1.3.2 研究目标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,
