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1、学校代码：10904 学 士 学 位 论 文智能照明控制系统的设计姓 名：学 号：指导教师：学 院：学院专 业：完成日期：年月日 学 士 学 位 论 文智能照明控制系统的设计姓 名：学 号：指导教师：学 院：学院专 业：完成日期：年月日摘 要随着电子科技和信息技术的飞速发展，单片机在控制领域有了广泛的应用。基于单片机的控制系统大量的用于工业、农业、电力、电子、航天等行业，单片机作为一种微型的计算机已经逐步成为嵌入式控制系统的主题与核心。并且成功的替代了传统的电子线路控制系统。此外，伴随着楼宇智能化的要求，基于单片机的照明控制系统得到了普及和发展。本文重点进行了AT89C51单片机在校园楼宇照明
2、系统上的应用，研究了室内灯光的控制系统和控制原理，并且根据实际情况进行了节能控制的设计。该系统利用了较为成熟稳定的红外传感技术和计算机控制技术，利用多参数进行校园楼宇室内照明系统的控制。本系统包括两部分：硬件设计和软件设计。照明控制系统主要包括主控制器、分控器。这二者均是以AT89C51单片机作为基础进行的设计，最终实现了通信、控制和显示等功能。本文重点描述了控制电路的设计与实现，例如：显示器、RS485通信模块、电子狗以及照明控制模块。软件部分主要实现了主控器与分控器有线通信程序的设计以及灯光控制、定时控制和显示程序设计。【关键词】照明控制；AT89C51；单片机；控制电路AbstractW
3、ith the rapid development of electronic technology and information technology, SCM has been widely used in the field of control. The control system based on single chip computer is used in industry, agriculture, electric power, electronics, aerospace and so on. As a kind of micro computer, MCU has b
4、ecome the theme and core of embedded control system. And it successfully replaced the traditional electronic circuit control system. In addition, along with the requirements of intelligent building, lighting control system based on MCU has been popularized and developed.This paper focuses on the app
5、lication of AT89C51 single chip microcomputer in the building lighting system, and studies the control system and control principle of indoor lighting. The system makes use of the more mature and stable infrared sensor technology and computer control, and uses the multi parameters to control the ind
6、oor lighting system. The system consists of two parts: hardware design and software design. The lighting control system mainly includes the main controller and the controller. These are based on the AT89C51 microcontroller as the basis for the design, and ultimately realize the communication, contro
7、l and display functions. This paper describes the design and implementation of the control circuit, such as display, RS485 communication module, electronic dog and lighting control module. The software part mainly realizes the design of the program of the main controller and the controller, and the
8、lighting control, timing control and display program design.Key Words: lighting control system; AT89C51; Single-chip microcomputer; acquisition of signal目 录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状11.3 研究的目的与意义21.4 系统设计31.4.1 系统设计要点31.4.2 系统设计思想3第2章 硬件电路的设计与实现52.1 系统概述52.2 AT89C51单片机性能52.3 主控制电路的设计52.3.1 按键接口设计62
9、.3.2 LED显示设计62.3.3 监控电路设计72.4 分控电路设计72.5 RS485通信模块设计72.6 光信号取样电路的设计92.7 热释红外信号采集电路92.8 输出驱动电路设计10第3章 系统软件设计143.1 人机交互程序的设计143.1.1 按键扫描程序的设计143.1.2 数码显示程序的设计153.2 照明系统控制程序的设计163.2.1 全部启停程序的设计163.2.2 部分启停程序的设计183.2.3 全部定时控制程序的设计203.2.4 单独定时控制程序的设计213.3 RS485通信程序的设计223.3.1 主机通信程序的设计233.3.2 从机部分通信程序的设计2
10、3第4章 结论25附录26参考文献27致 谢29照明控制系统的设计第1章 绪论1.1 研究背景伴随着计算机网络科学技术、通信及控制系统的不断发展和建筑业的不断进步，绿色节能的智能化建筑层出不穷，但是目前国内大多数的智能建筑存在能源使用效率低、能耗高的现象。针对智能建筑的照明系统来看，许多地方的灯经常是从早到晚开着的，不管这些房间或楼道是否有人，也不管有多少人。或者，当自然光照度很好时，灯不能及时关闭；反之，当自然光照度难以满足人的需求时，又不能及时打开灯光。这种照明方式，不仅造成能源的浪费，而且不能满足人对照明的基本需求，同时也给人的视力造成了很大的影响。现代照明除了满足人的基本生活、学习要求
11、之外，将更注重能量的节省和使用上的便利，以及满足人类工程学的个性方面的要求。特别是近年来大厦内利用计算机工作的人员比例上升，不同视觉要求的工作的数量和复杂程度大大增加。所以要做到合理、经济、节能，首先应采用先进成熟的技术和产品，如电光源、灯具、照明控制系统。因此，适应不同个人和工作需要，结合自动调节与手动调节的智能化照明系统已经成为必不可少了。而在大学校园的建设热潮中，各大高校和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。相对商业楼宇而言，大学校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多，所以控制教室照明是节能的关键。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科
12、学管理水平，而且还能节省开支。1.2 国内外研究现状当前，国内许多厂商也开始了新型照明控制系统的研究开发。参照国际趋势，国内厂商的关注重点主要是根据市场导向，分析消费者对智能家居照明系统的需求，这既包含照明设备功能完善需求，也包含消费者对其他诸如艺术性等方面的需求。然后依据市场需求分析结果，调整企业自身的经营方法、设计理念，从而使得自身产品既在功能上更加符合国际惯例，满足电气安全标准，又在其他方面满足消费群体对非电器参数的功能需求13。但是，整体来说，国内智能照明控制系统研发存在诸多问题：1.国内智能照明控制研究目前仍然停留在照度控制这个参数上，基本尚未引入非定量参数指标的研究。2.国内智能照
13、明控制系统目前仅仅能够实现特定区域的集中显示与控制，还没有办法实现照明设备的场景控制、亮度调节、照明效果调节。3.虽然国内企业照明产品在稳定性、功能定位等方面已经取得了长足进步，且新型产品也在不断的开发、研制、推广，但是，无论是照明设备行业，还是智能家居领域，整体基础较为薄弱46。当前，国外智能照明控制系统的研究主要集中于以节能为前提、以照度为参数指标的办公室照明，而且，随着更高要求的提出，当前加入了诸如舒适性、艺术性等非定量参数指标对照明系统的需求研究7。国外的许多知名企业，诸如西门子、施耐德、飞利浦和欧司朗等，在 20世纪80年代就已经开展了智能家居照明系统的研制。施耐德采用澳大利亚奇胜电
14、器公司在1994年初开发的C-Bus系统作为智能照明的核心系统，其设计流程、产品工艺满足欧洲电气安全和电磁兼容性标准。C-Bus目前在世界各国都有广泛的应用8。西门子、飞利浦等知名企业更多的则是选择关注、开发新型照明光源，比如LED灯。还有一些企业则是关注、开发采用电气安装总线（EIB）技术实现的 EIB智能照明系统9。此外，澳大利亚邦奇开发了基于模块化结构与分布式控制功能的Dynalite 分布式智能照明控制系统，此类系统既能够实现模块相互之间的总线互联，又在故障状态下具备很高的运行可靠性。美国 LC&D智能照明控制系统根据用户需求，兼具手动控制与自动控制两个功能。其中，自动控制系统则是采用微处理器控制低压配电系统实现楼宇照明设备在既定时间、既定空间、既定方式下的室内、外照明的色度、亮度、节能等方面的要求。1.3 研究的目的与意义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、推广性较好的目标。1.4 系统设计1.4.1 系统设计要点系统设计主要包括两大重要模块：硬件电路和软件设计，根据单片机控制电路的原理和相关元器件的性能进行设计。硬件电路先绘制电路原理图、选择合适的电器元件、并绘制PCB布线图，最后进行调试、测试，
