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1、商丘学院本科毕业设计摘 要 此篇论文主要是根据大学教室中灯的日常使用情况以及教室对灯光的需求这些问题，研究并设计出了一种基于单片机控制的室内灯光智能控制系统。此控制系统的核心部件就是AT89S51单片机，系统利用热释红外人体传感器这个器件来对人体的是否存在进行检测，并且利用光敏三极管组成的电路对室内的自然光照强度进行检测；此控制系统根据教室对光照的需求来进行合理的控制灯的关闭与打开，首先，它先通过对人体存在的信号以及室内光照强度信号进行综合的分析与判断，对信号的处理以后，通过系统的反馈来完成对教室内的灯光的智能控制，这样就大大减少了教室用电的浪费。此外系统还具备了报警功能；并且它还采用了软/硬
2、件的“看门狗”，它可以增强系统的抗干扰能力。该系统能够达到各种院校对教室灯光控制的要求，最终就可以达到节能的目的。关键词：单片机；智能控制；热释红外传感器；X5045AbstractCipian thesis is based on the university classroom in light of daily usage and the demand for classroom lighting these issues, research and design of indoor lighting intelligent control system based on micropr
3、ocessor controlled. Core components of this control system is AT89S51 microcontroller, the system uses the human body pyroelectric infrared sensor this device to the human body to detect the existence and use of the circuit phototransistor of the indoor natural light intensity is detected; this cont
4、rol system according to classroom to Light needs to be closed and an open and reasonable control of light, first, that the first signal by the presence of the human body and interior light intensity signal integrated analysis and determine the future of the signal processing by the feedback system t
5、o complete the classroom lighting within the intelligent control, thus greatly reducing the waste of electricity classroom. In addition the system also has the alarm function; and it uses a hardware / software watchdog, it can enhance the anti-jamming capability. The system can achieve a variety of
6、institutions for classroom lighting control requirements, most mechanized can save energy.Keywords: SCM; intelligent control; pyroelectric infrared sensor; X5045窗体底端目 录1 绪论11.1 课题研究的目的与意义11.2 采用智能照明控制系统的优势11.3 智能照明控制系统的研究现状22 教室灯光控制器简介与方案分析22.1 大学教室照明控制现状22.2 教室灯光控制器简介22.3 系统控制方案分析22.4 本章小节33 系统控制模块
7、的硬件设计33.1 系统控制模块的硬件构成33.2 系统控制的主要硬件电路43.2.1 系统主控电路43.2.2 系统供电电路53.2.3 系统复位电路63.2.4 数据采集电路73.2.5 系统时钟电路103.2.6 继电器驱动电路113.2.7 蜂鸣报警电路123.2.8 按键控制电路134 控制模块软件设计134.1系统监控主程序模块144.1.1 系统自检初始化144.1.2 定时中断处理设计144.2 数据采集模块154.2.1 人体存在传感器的优缺点154.2.2 数据采集软件的实现154.2.3 人体存在传感器的抗干扰措施164.2.4 人体存在传感器的安装要求174.3 时钟模
8、块174.3.1 数据输入输出174.3.2 时钟自检初始化184.3.3 时钟程序设计204.4 系统工作总流程214.5 本章小节215 系统调试运行及问题分析225.1 单片机系统调试方法及步骤225.2 主要问题分析246 结论25参考文献26附 录27致 谢28IV商丘学院本科毕业设计I1 绪论1.1 课题研究的目的与意义 大多数高校由于对教室的管理不善，学校中的大多数教室在白天室内光照充足的情况下任然开着灯。由于大多数同学节约意识的淡薄，即使教室中没有人或者人数很少的情况，教室中的灯也是全部亮，很明显上述两种现象必然会造成很大的能源浪费。能源短缺一直是21世纪人类面临的重大难题，随
9、着国民经济的快速发展和社会进步，教育在不断受到人们越来越多的关注，校园规模也在不断的扩大，节能也就成了我们要研究的课题。目前常采用的节能方式为手工控制，声控型，太阳能灯等。然而他们都存在很大的缺陷与不足，因此市场上急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。 智能灯光照明系统不仅节约能源和保护了环境而且还能实现良好的照明光环境，还提高了工作得效率，节省了时间。1.2 采用智能照明控制系统的优势 传统的照明控制系统大多是由人工通过控制配电箱的开关来控制灯的熄灭与打开，有的就在在照明回路中直接串入接触器，这样就可以实现远距离控制灯的灭与亮6，这种方式是通过手动开关来控制灯具，它在
10、很大程度上主要是通过人工来完成的。但是现代的智能照明控制系统则具有很强的智能化，他可以根据不同区域的需要以及不同的时间点，还有光照强度来合理的安排灯的亮与灭，这样它不但节省了人力，而且还节省了能源减少了环境的污染，与传统的照明系统相比而言，他可以说是符合当今社会发展的不二之选。具体来说其优越性主要表现在以下几个方面： (1)这种智能化照明控制系统具有很强的智能化功能，它的整个系统完全处于一个全自动化状态，因此可以根据不同区域在不同时段中对灯具的需求，通过电脑提前输入特定的程序来完成对灯具的合理使用，使他更加具有智能化和人性化。(2)它最突出的特点就是减少了电能消耗，因此可以充分利用自然光，在必
11、要的时候就以人工光为补充，综合考虑室内的人员情况，来合理安排教室内灯具的亮与灭，这样就可以节省很多的电能，一般在30左右7。(3)再者他还可以改善室内氛围，给工作人员提供一个舒适的工作环境。 (4)我们将传统的开关控制转变为智能化的管理之后，不但大大提高了建筑的照明的管理水平，而且还给大楼大楼的运行，维护减少很多的费用开支。总之，这个新型照明控制系统，不但给社会带来了很大好处，即节约了能源的消耗，又减少了环境的污染，而且它还大大提高了人类的生活水平。1.3 智能照明控制系统的研究现状 所谓的“智能建筑”就是集计算机、信息通信于一体，它可以使高层建筑内的电视、空调、冰箱、照明、防火、防盗等实现综
12、合管理上的自动化。人工智能技术在建筑与灯光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灯光、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。”随着社会的快速发展，市场上也出现了不少关于智能灯光的设计，比如说智能的灯具、智能照明控制系统，还有就是关于智能照明方面的计算机以及软件，就连智能照明方面的设计与测试也得到广泛应用。2 教室灯光控制器简介与方案分析2.1 大学教室照明控制现状很多大学的教室，在白天上课期间主要是以自然光为主，只有在阴天下雨或者有树木遮挡的教室才使用灯光来补偿
13、；晚上大多数学生会去教室上自习，有的教师用来上课，为了不让学生的视力受到灯光的损坏，给学生提供一个良好的光照环境，那么就必须考虑到灯光的合理分配，这样就需要投入资金来安装这些自动控制系统。能够通过两种方法来达到节能的目的：第一可以使用节能灯，因为在明质量达到要求的情况下，只有通过使用照明设备效率高的产品才能节约能源；另一种是研究出一种智能化的照明控制系统，在满足照明需求的情况下，通过智能化的控制灯具来达到节约能的目的10。2.2 教室灯光控制器简介 教室灯光控制器就是对大学教室内的灯光进行智能化的控制，它主要是通过对人体信号以及光环境信号进行采集，环境强度只要达到一定值那么就不开灯，光照强度在
14、一定值一下并且有人体存在时才开灯，只有对教室灯安装智能控制系统才可以实现上述目标。2.3 系统控制方案分析该控制器主要依靠输入的自然光强度以及人体存在信息这些参数来进行控制，自动控制和手动控制能够同时存。一般情况下，系统会默认为自动控制，只有人为的把按键模块按下时，这时系统就会改为强制控制。如果灯光控制系统处在自动控制模式，并且还要保证自然光照比较足够，那么此时无论教室内有人还是无人，灯都不会被打开；在自然光照强度较弱时，并且教室内有人存在且超过一定时间，那么控制器就会自动打开电灯，只有当室内人全都离开后且延时一定时间后，灯就会自动熄灭。同时，还应该设置作息时间来进行控制系统的运行，夜晚只要超
15、过10点，如果教室内还有人在上自习，那么系统就会自动关闭控制器，这时就可以启动手动控制，这样就可以解决特殊情况下，自动控制器的缺陷。关于教室中用到的灯光控制器一般都由硬件和软件组成。整个控制系统的运行首先离不开硬件，硬件的作用就是为软件中程序的运行提供平台。然而软件部分的作用则是对硬件端口所能体现出的信号加以采集，并且经过综合分析、处理，最后才能实现控制器的各种功能，最终才能达到设计的目的。2.4 本章小节在系统的设计要求方面有手动和自动控制两种选择，以及时间的控制上面和信息采集上。本章主要是对信息的采集进行了简单的分析，主要是对教室中的自然光的强度以及人的存情况这些信息进行采集，并且要保证采集信息用到的电路和其他所有电路都要具备很强的抗干扰能力，避免动作上的错误。在系统的操作和安装方面比较简单，便于日后我们对系统进行维护。 I3 系统控制模块的硬件设计想到这个系统的安装所受到的外界环境因素影响，再者室内控制系统中的人体存在传感器、光敏三极管会随着室内情形的变化而变化，所以在整个设计过程中，电子元器件的
