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1、成都信息工程学院学位论文基于单片机的智能照明控制系统设计论文作者姓名： 申请学位专业：光信息科学与技术申请学位类别：理学学士指导教师姓名（职称）：论文提交日期：第 1 页 共 24 页学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国
2、家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日基于单片机的智能照明控制系统设计摘 要随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。本文介绍了基于单片机AT89C51
3、的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。关键词：单片机；光信号；微型计算机；节能The Control System for Intelligent Lighting Based on Singlechip MicrocomputerAbstractWi
4、th the rapid development of electronic technology, the system of control based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent building and so on. Microcomputer, as the subject and core of the embedded system of control, replaces the tra
5、ditional systemelectronic circuit. At the same time, the development and maturation of the intelligent building have established the substantial foundation for the popularization and application of the control system for lighting based on single-chip microcomputer。In this paper,the Indoor Lighting C
6、ontrol System Based on AT89C51 and its principle are introduced. Some effective and energy saving control strategys of lighting system are brought forward. The current system uses a relatively mature sensor technology and computer control technology ，using multi-parameter to achieve the school class
7、room indoor lighting control. The system includes hardware and software design in two parts. When work,the optical signal sampling circuit collecting lighting intensity,indoor collecting of human signal acquisition circuit if anyone,whether for work time and other information and signal to the micro
8、controller,MCUcontrol circuiti based on these information through the switching operation of lighting equipment in order to achieve lightingcontrols to sava energy.Key words: Single-chip microcomputer; Optical signal; microcomputer; Energy conservation目 录论文总页数：20页1 引言11.1研究背景11.2 智能照明控制系统的发展概况11.2.1
9、 国内外智能照明发展概况11.2.2 智能照明控制系统的优点12 设计部分22.1 设计要求22.2 系统设计22.3 逻辑控制22.4 硬件设计32.4.1 系统硬件总述32.4.2 AT89C51单片机介绍42.4.3 光照检测电路52.4.4 人体信号采集电路52.4.5 比较电路82.4.6 延迟时间选择电路92.4.7 输出控制电路103 系统软件设计及实现11结 论13参考文献13致 谢14声 明15附 录161程序代码162电路总图173PCB图181 引言1.1 研究背景随着经济的发展和国家对教育的重视，校园规模也逐渐随着人数规模的壮大而扩大。但是普遍学校都是开放型的管理模式，
10、高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；即使是很少的时候也是整个教室的灯全亮着。甚至教室无人的时候灯仍然亮着。这些现象普遍存在于各大高校，浪费了电力资源。目前通常使用的节电方式有实行手工控制，声控型，太阳能灯等。但是它们都存在一定的弊端。手工控制方式操作不便，费时费力，而且需要人工控制。声控型则容易存在判断不准确，当不是人为需要的时候，其它噪声也可能会让灯亮。太阳能设备投资比较大，且容易受光照强度的影响，不适合用在教室设施场所。因此市场上迫切需要一种操作方便、价格低廉、便于大面积推广的新型节能方案。1.2 智能照明控制系统的发展概况1.2.1 国内外智能照明发展概况“智能建
11、筑”是综合计算机、信息通信等方面最先进的技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等，实现建筑物综合管理自动化、远程通信和办公自动化的有效运作，并使这三种功能结合起来的建筑。人工智能技术在建筑与照明中的应用趋势不断扩大。正如英国的Glasgow市报指出：“Glasgow正在成为一个研究和发展太空时代智能建筑的国际组织的神经中枢。在智能建筑中的智能照明、供热、空调、通讯及办公设备将全部由电子计算机进行控制与管理。”面对这一发展趋势，开发了不少智能照明设计。正如智能灯具、智能照明控制与管理系统，包括在照明方面的计算机硬件和软件。此外计算机在照明设计和测试方面也得到广泛应用。澳大利亚邦
12、奇开发的Dynalie智能照明控制系统，美国的智能照明建筑，特别是现代化办公室的智能照明技术等都值得我们研究与借鉴。1.2.2 智能照明控制系统的优点智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其它手段，对电力照明实行智能控制，提供合适照明光环境的同时降低照明系统电能消耗和其它使用费用。智能照明控制系统于手动照明控制系统相比有很多优点，包括创造环境气氛，改善工作环境、提高工作效率，良好的节能效果，延长光源寿命，管理维护方便等。2 设计部分2.1 设计要求控制器的主要目的是对灯的开关状态进行控制。工作时根据时间和人工及光照等因素综合控制灯的开关状态。当光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室
13、内是否有人等信息送到单片机，单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作，从而实现照明控制，以达到节能的目的。2.2 系统设计系统设计可分为硬件设计和软件设计两部分。根据我们需要实现的功能，合理选择元器件进行设计。为了制作出想要的电路板，硬件设计主要涉及到构造原理图，并对原理图用keil软件进行仿真，这一步最为重要，它关系到实验成功与否的关键。然后一旦仿真测试出我们想要的结果后，就可进行下一步原理图的绘制，利用protel99 se软件进行原理图的绘制，对个各个元器件进行封装后，并根据原理图画PCB图，并进行步线调整等，最后一步为电路板实物的制作。软件设计部分，应该结合硬件电路所要实现
14、的功能进行设计。主要针对光电检测电路和热释电传感器输出信号进行处理。当光强的时候，系统对光照进行检测，产生信号并处理控制灯的开关状态，科学管理灯光的亮与灭，达到节约用电的目的。2.3 逻辑控制教室内灯光控制系统根据天气、时间、等因素自动控制教室内灯光。当教室或者其它照明场所里面有人时，或者需要进行作业时，如果光线较暗则开灯，光线很亮时则关灯，没有人时，或者不需要进行作业时，则关灯。光线亮时则关灯，晴天时关灯，休息时间关灯。根据上述要求，可以画出控制系统逻辑功能表，如表1-1所示。关系如果假设：室内光线强度为A：光线强时A=1，光线弱时A=0；人体信号为B：有人时B=1，无人时B=0；作息时间为C：上课时C=1，休息时C=0；电灯开关状态为D：合时D=1，断开时D=0。则表1-1可以转化为表1-2。由真值表可得出系统逻辑函数表达式为：D=ABC如下表所示信号室内光信号人体信号时钟信号电灯的开关状态参数自然光照度人体作息时间逻辑状态强无休息断强无上课断强有休息断强有上课断弱无休息断弱无上课断弱有休息断弱有上课合表1-1 系统逻辑表1-2 逻辑系统真值表信号室内光信号人体信号时钟信号电灯的开光状况参数自然光信号人体作息时间符号ABCD逻辑状态100010101100111000000010010001112
