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；X5045
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Abstract
Cipian 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 microprocessor 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 control 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 to 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 \anti-jamming capability. The system can achieve a variety of institutions for classroom lighting control requirements, most mechanized can save energy.
Keywords : SCM; intelligent control; pyroelectric infrared sensor; X5045
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目 录
1 绪论 ........................................................................................................................................... 1
1.1 课题研究的目的与意义 ................................................................................................. 1 1.2 采用智能照明控制系统的优势 ..................................................................................... 1 1.3 智能照明控制系统的研究现状 ....................................................................................... 2 2 教室灯光控制器简介与方案分析 ........................................................................................... 2
2.1 大学教室照明控制现状 ................................................................................................... 2 2.2 教室灯光控制器简介 ....................................................................................................... 2 2.3 系统控制方案分析 ........................................................................................................... 2 2.4 本章小节 ........................................................................................................................... 3 3 系统控制模块的硬件设计 ....................................................................................................... 3
3.1 系统控制模块的硬件构成 ............................................................................................... 3 3.2 系统控制的主要硬件电路 ............................................................................................... 4
3.2.1 系统主控电路 ......................................................................................................... 4 3.2.2 系统供电电路 ......................................................................................................... 5 3.2.3 系统复位电路 ......................................................................................................... 6 3.2.4 数据采集电路 ......................................................................................................... 7 3.2.5 系统时钟电路 ....................................................................................................... 10 3.2.6 继电器驱动电路 ................................................................................................... 11 3.2.7 蜂鸣报警电路 ....................................................................................................... 12 3.2.8 按键控制电路 ....................................................................................................... 13
4 控制模块软件设计 ................................................................................................................. 13
4.1系统监控主程序模块 ...................................................................................................... 14
4.1.1 系统自检初始化 ................................................................................................... 14 4.1.2 定时中断处理设计 ............................................................................................... 14 4.2 数据采集模块 ................................................................................................................. 15
4.2.1 人体存在传感器的优缺点 ................................................................................... 15 4.2.2 数据采集软件的实现 ........................................................................................... 15 4.2.3 人体存在传感器的抗干扰措施 ........................................................................... 16
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4.2.4 人体存在传感器的安装要求 ............................................................................... 17 4.3 时钟模块 ......................................................................................................................... 17
4.3.1 数据输入输出 ....................................................................................................... 17 4.3.2 时钟自检初始化 ................................................................................................... 18 4.3.3 时钟程序设计 ....................................................................................................... 20 4.4 系统工作总流程 ............................................................................................................. 21 4.5 本章小节 ......................................................................................................................... 22 5 系统调试运行及问题分析 ....................................................................................................... 23
5.1 单片机系统调试方法及步骤 ......................................................................................... 23 5.2 主要问题分析 ................................................................................................................. 25 6 结论 ........................................................................................................................................... 26 参考文献 ....................................................................................................................................... 26 附 录 ............................................................................................................................................. 29 致 谢 ............................................................................................................................................. 28
IV
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1 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，
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