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1、第一章 前言21.1 本课题的研究背景和意义21.2 本课题研究的重要内容21.3 本论文的重要内容及构造安排2第二章 系统设计3系统总体设计方案32.1 系统硬件设计32.2.1 主控板电路设计42.2.2 STC89C52简介42.2.3 检测模块的设计与选用42.2.4继电器输出模块52.2.5 nRF2401A无线射频模块62.2.6 基于MAX232与PC通讯82.3.1 遥控器的设计92.3.2 显示屏LCD160292.3.3 时钟芯片DS1302102.3.4 LM7805与AMS1084112.3.5 按键批示电路及实现122.4硬件设计开发132.4.1 开发环境prote
2、l99SE132.4.2 电路板的制作14第三章 程序的设计实现153.1 系统整体程序框架153.2.1 主控板程序设计163.2.2 灯光延时等待的设计与思考173.3.1 遥控器程序设计193.3.2 NRF2401A无线射频通讯的程序设计193.3.2 LCD1602显示模块的程序设计233.3.3 DS1302时钟芯片的设计263.4软件设计开发283.4.1 软件开发环境KeiluVision4简介283.4.2 KEIL的使用283.4.3单片机程序的烧写29第四章 调试成果30结束语31毕业设计（论文）原创性声明和使用授权阐明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是
3、我个人在指引教师的指引下进行的研究工作及获得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和道谢的地方外，不涉及其她人或组织已经刊登或发布过的研究成果，也不涉及我为获得 及其他教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过协助和做出过奉献的个人或集体，均已在文中作了明确的阐明并表达了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指引教师签名： 日期： 使用授权阐明本人完全理解 大学有关收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校规定提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文；在不以获
4、利为目的前提下，学校可以发布论文的部分或所有内容。作者签名： 日 期： 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引下独立进行研究所获得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不涉及任何其她个人或集体已经刊登或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，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当。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理解学校有关保存、使用学位论文的规定，批准学校保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，容许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的所有或部分内容编
5、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解决。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日1 绪论1.1 本课题的研究背景和意义随着科技的发展，和人们的生活水平不断提高，居住环境的改善备受关注，于是家居智能化的迅速兴起，满足人们对舒服，安全，便捷以及节能环保的潮流生活的追求。现阶段人类社会的进步越来越依赖于对能源的开发与运用，然而人们对能源无尽的需求量和有限的能源数量形成了不可抗拒的矛盾,能源匮乏不仅是国内所面临的危机，更是世界所面临的严峻考验。而中国是一种人口大国，家庭是其中最基本的一种构成单元，家庭照明占国内电能消耗的一
6、大部分。管理好家庭灯光照明系统，不仅能减少电能的巨大挥霍，优化我们的生活方式和居住环境，还能为我们提供优质、舒服、安全的生活空间。灯光的智能化是智能家居的重要构成部分，本文简介了一种基于单片机和无线射频技术的的智能灯光控制系统（增多）1.2 本课题研究的重要内容本设计所制作的智能灯光重要用来控制照明灯，通过检测室内有无人员和室内光线的强弱来控制照明灯的启动和关闭，以达到根据不同的环境，人们的不同需要实现室内不同位置的照明需求，并且可以通过遥控对室内的灯光进行控制，实现自动/手动切换，更加人性化的设计，让该系统有了更高的实用价值。该设计重要由主控板和遥控器构成，其中：主控板涉及单片机控制模块、检
7、测输入模块、射频通讯模块、PC上位机监控模块、驱动电路模块、继电器输出模块。遥控器涉及单片机控制模块、无线射频模块、键盘模块、显示屏模块。通过测试，系统稳定，可以根据外界环境的变化自动进行开关的控制。由于单片机的I/O口资源丰富，可将后级扩展成多路自动开关，同步控制多路照明灯，使其应用于宾馆、学校、家庭等环境。因此该设计具有较广泛的应用前景。（合并）1.3 论文的重要内容及构造安排鉴于无线通讯与灯光智能系统的重要意义及单片机在该系统中的独特优势，本论文选择以单片机为核心，以红外感应与光强感应为被测量，开关按钮可切换状态，设计了智能灯光系统。不仅实现了下位机对灯光的自动控制、实时监测与遥控器的通
8、讯，还在此基本上实现了对时间的显示，操作系统的简便化，让系统更容易被顾客使用。论文构造安排如下：第一章：智能灯光系统的普遍性性与研究现状，以及论文的重要内容与构造。第二章：总体设计方案与硬件设计，其中涉及主控板和遥控器的设计。第三章：主控板和遥控器的程序设计。第四章：调试成果。2 方案设计图2-1 系统总体设计方案系统总体设计方案如图2-1所示，单片机选用STC89C52，通过光强检测模块检测出外界光强，与否合适开灯，由红外检测模块检测与否有人进入房间，通过主控板的单片机进行控制。在主控板上有状态转换按键，通过按键控制各个房间的状态，是强制开/强制关/自动状态。主控板通过无线射频模块与遥控器通
9、讯，给遥控器传送各个房间的状态信息，并且接受遥控器发来的控制信号。在遥控器上，把接受来的状态信号，将其通过LCD1602显示屏显示出来。顾客在不去该房间的状况下监控房间灯光的状态，并且通过遥控器上的键盘进行控制。时钟模块将目前时间发送给单片机，单片机再通过程序控制，将时间显示在显示屏上。2.1 系统硬件设计单片机选用的是STC89C52，光强检测模块采用光敏电阻实现，红外检测模块采用HC-SR501 人体红外感应模块，RS232通讯模块采用MAX232对信号转换，无线射频模块采用nRF2401A模块，显示屏使用LCD1602，时钟芯片使用DS1302，键盘使用可复位按键开关。2.2.1 主控板
10、电路设计电路设计我用的是protel99绘制。由于光强检测和红外检测需要较大的空间，我将单片机P1口都接出来了外部接口，将其制作成以便安装的分离模块式。P0口重要功能是与nRF2401A无线射频模块相连。P2口我将其提成三部分P2.0,P2.1，P2.2三个管脚我用它们作为继电器输出接口；P2.3，P2.4，P0.7作为各个房间的自动状态批示灯；P2.5，P2.6，P2.7采集主控板上按键信号，用于转换各个房间的控制状态。TXD和RXD两个管脚分别接MAX232芯片的R1_OUT和T1_IN位，作为单片机与PC通讯的接口。电路原理图如图2-2所示。图2-2 主控板总原理图2.2.2 STC89
11、C52简介STC89C52是一种低功耗、高性能、价格低廉的CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 储存器。在单芯片上，拥有机灵的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。CPU 停止工作，容许RAM、定期器/计数器、串口、中断继续工作。其引脚图如图2-3所示。图2-3 STC89C52单片机2.2.3 检测模块的设计与选用1）光强检测模块光强检测模块采用的是光敏电阻5516，其亮电阻约5K，暗电阻约500K。将其与电阻串联，与三极管9014构成光强检测模块，工作电压为5V（如图2-4所示）。在光照下，其阻
12、值迅速下降，三极管9014的基极电压升高，三极管导通，输出信号由高变低。当光照强度变暗后，光敏电阻的阻值升高，三极管基极电压减少， 图2-4 光强检测模块电路三级管截止，光强检测信号由低变高。 2）红外检测模块红外检测模块采用封装好的红外热释传感器HC-SR501（图2-5），感应范畴138*125，感应距离7m，工作温度-15+70。通过跳线将其触发模式调成可反复收发模式，接入工作电压+5V，将其信号端接入单片机端口。图2-5 红外传感器2.2.4继电器输出模块该系统采用的继电器为24V继电器，需要使用ULN将单片机输出的5V电压信号放大到24V驱动继电器工作。由于STC89C52单片机一般
13、用并口进行编程，理论上可以直接用单片机的几根I/O口接并口线，但如果电路板没做好，也许会连带把计算机并口烧坏，因此要加个74HC244芯片隔离一下。（如图2-7所示）ULN是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管构成（图2-6）。ULN 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且可以在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运营，多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。由于ULN是一种非门电路，继电器线圈另一端接在+24V电源上，当+5V的控制信号传送到ULN中， 图2-6 ULN ULN会输出一种低电平，让线圈吸
14、合。74HC244是一种三态缓冲器，作为单片机输出缓冲作用。可以将单片机输出信号长时间保持。图2-7 继电器输出模块电路图2.2.5 nRF2401A无线射频模块作为主控板与遥控器通讯的重要构成枢纽，无线射频模块，该系统选用的是nRF2401A无线射频模块，如图2-8所示。nRF2401A是挪威Nordic公司推出的2.4G单片无线射频收发芯片，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配备。该芯片具有接受敏捷度高、外围电路少、发射功率低、传播速率高、低功耗等长处。nRF2401 合用于多种无线通信的场合，如：无线鼠标、无心数据采集、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、社区传呼、监控系统、非接触RF智能卡、无线遥控、无线音频/视频数据传播等。图2-8 nRF2401A引脚示意图nFR2401A引脚功能如表2-1所示：表2-1 NRF2401A引脚功能表引脚名称引脚功能描述1VCC电源电源正极2VCC电源电源正极3GND电源电源地4PWR_UP数字输入芯片激活端5CE数字输入使nFR2401A工作于接受或发送状态6DR2数字输入频道2接受数据准备好7GND电源电源地8CLK2数字I/O频道2接受数据时钟输入/输出9GND电源电源地10DOU
