吉林工程技术师范学院毕业论文
第1章 绪 论
1.1 照明灯智能遥控开关的重要性
近年来随着经济的发展和科技的进步，人们对照明的要求也越来越高，传统的手动照明控制系统技术受到了时代的强烈冲击，“智能照明”技术随之出现，并迅速地向前发展。一般来说，手动控制系统指的是个人通过按钮的切换、旋转、揿动或遥控器和其他途径执行操作的单一开关或一组开关和调光装置构成的系统，小规模情况下，的确具有成本低廉的优点，但随着照明系统规模的扩大，手动控制将失去其成本上的效益。此外，不需要照明时，是否关灯完全决定于人为因素，难免浪费电力增大能耗，照明范围越大，问题尤其严重。相对智能照明控制系统而言，传统控制方式简单、有效、直观。但它过多依赖控制者的个人能力，控制相对分散和无法有效管理，其实时性和自动化程度太低。正因为此，照明的智能自动化研究有着极其有重要的意义。
能源的开发和控制是一个世界性的课题，直接关系到人类的生存和发展。电能是应用最广的一种能源方式，也是能源消耗中最主要的组成部分。目前我国电力工业发展速度很快，但是电力供应不足和用电效率低下的状况依然比较严重。电力紧缺是我国目前面临的一个很严峻的问题：一方面，为了保证供电，被迫对局部区域实行强制性拉闸限电或轮流供电，给国民生产、生活带来了极大不便；另一方面，又经常出现无人上班或学习而灯光长明的浪费现象，尤其是在高校教室、图书馆、会议室等公共场所，表现更为突出。在大力倡导建设节约型社会的今天，节能途径和效率的研究，已经成为一个社会热点和焦点。
1.2 通过研究解决的关键问题
1.照明回路的控制回路与控制器本身的节能问题。 2.传感器与室内照明灯配合安装的问题。 3.环境光参数输入采集问题。
1
第1章 绪论
4.人存在传感器参数输入采集问题。 5.开、关灯的自动与手动兼容措施。
1.3 研究内容
1.了解室内照明光强的标准。
2.调研室内灯光照明需求以及环境光强弱与开、关灯的关系。 3.研究人体存在探测技术，探测角度与范围；
4.研究传感器教室分布、安放问题是否一灯一个传感器或多灯公用传感器等。
5.研究确定人体传感器的有关参数。 6.研究灯光控制器电源问题；。
7.研究控制器参数值设定的要求及方案。 8.研究人工设置参数、掉电保存参数的问题。
9.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。
10.研究报警等附加功能问。
1.4 研究方案以及系统构成
所研制的控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数。可以实现自动与手动控制相兼容。在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯;在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定时间后关灯。同时，还要按作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用机械开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。
1.单片机控制系统。 2.信号采集处理系统。 3.LCD显示系统。
4.电灯电源驱动系统，达到控制照明灯具的目的。
2
吉林工程技术师范学院毕业论文
人体存在信号采集电路AT89C51单片机电灯驱动电路LCD显示光敏三极管采光电路
狗门
图1-1系统的结构主要组成部分
3
第2章 硬件设备的应用
第2章 硬件设备的应用
2.1 单片机的应用技术
电子技术和微型计算机的迅速发展，促进微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用，单片机（单片微型计算机）的应用已经渗透到国民经济的各个部门和领域，它起到了越来越重要的作用。
单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。
单片机由硬件系统与软件系统组成。硬件系统是指构成微机系统的实体与装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。其中运算器和控制器一般做在一个集成芯片上，统称中央处理单元（Central Processing Unit），简称CPU，是微机的核心部件。CPU配上存放程序和数据的存储器、输入/输出（Input/Output，简称I/O）接口电路以及外部设备即构成单片机的硬件系统。软件系统是微机系统所使用的各种程序的总称，人们通过它对微机进行控制并与微机系统进行信息交换，使微机按照人的意图完成预定的任务。软件系统与硬件系统共同构成完整的单片微型计算机系统，两者相辅相成，缺一不可。
2.2 人体释热红外线传感器
人体释热红外线传感器（及红外线热释电传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。
敏感单元的制造材料有所不同。如，SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3制成。这些材料再做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是
4
吉林工程技术师范学院毕业论文
做在同一硅晶片上的，而它们形成的等效小电容能自身产生极化，极化的结果是，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。但这两个电容的极性是相反串联的。这正是传感器的独特设计之处，因而使得它具有独特的抗干扰性。
物体发射出的红外线辐射能，最强波长和温度的关系满足λm*T=2989（um.k）（其中λm为最大波长，T为绝对温度）。人体的正常体温为36~37.5。C，即309~310.5K，其辐射的最强的红外线的波长为λm=2989/（309~310.5）=9.67~9.64um，中心波长为9.65um。因此，人体辐射的最强的红外线的波长正好落在滤光窗的响应波长（7~14um）的中心。所以，滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。
综上所述，传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。 在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。
被动式热释电红外探头的工作原理及特性：
在自然界，任何高于绝对温度（零下 273度）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。
在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PIR)，它能将波长为8到12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。
另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号。
人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10微米左右的
5