摘 要
摘 要
为了有效利用教室灯光、节约能源，设计了以AT89C2051单片机作为控制核心的教室灯光控制系统，能根据学校作息时间、光照情况自动调节教室灯光的打开或关闭。调试结果证明该系统具有很好的人机交互界面，能对教室灯光进行智能控制，且电路简单，成本低，节约能源，可移植性好。也可应用于图书馆、会议室、办公室、办公等场所，具有很好的实际应用价值和广泛的应用空间。
本课题针对教室灯光的控制，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机设计教室灯光智能控制系统的思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件模块和相应软件部分。
该系统以AT89S51单片机作为控制模块的核心部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断，完成对教室灯光的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。系统还具有报警功能；同时还采用了软/硬件的“看门狗”等抗干扰措施。
本系统程序部分采用C语言编写，采用模块化结构设计、条理清晰、通用性好，便于改进和扩充。该系统具有体积小，控制方便，可靠性高，针对性强，性价比高等优点，可以满足各类院校对教室灯光控制的要求，很大程度的达到节能目的。
关键词：智能控制器 热释红外传感器 单片机
Abstract
In order to make effective use of classroom lighting, energy saving, to design the AT89C2051 MCU as the control core of the lighting control system for classroom, according to the school calendar, light automatic adjustment of classroom lighting in the open or close. Debugging results show that the system has a very good man-machine interface, for classroom lighting intelligent control, and has the advantages of simple circuit, low cost, energy saving, good portability. Can also be applied in the library, conference room, office, office and other places, and has good practical application value and broad application space.
The topic for classroom lighting control, analysis of classroom lighting intelligent control principle and realization method, is put forward based on the SCM design classroom lighting
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摘 要
intelligent control system of train of thought, and on this basis the development of the intelligent control system of the hardware module and the corresponding software.
The system is based on AT89S51 single chip microcomputer as control module is the core component, the pyroelectric infrared sensor to detect the presence of the human body, using photosensitive three transistor circuits to detect ambient light intensity; reasonable light conditions according to classroom, the human body through the presence of signals and ambient light signal recognition and judgement, completion of the classroom lighting intelligent control, to avoid the classroom electricity waste. The system also has the alarm function; it also uses soft / hardware\
The system uses C language, is designed with modular structure, clarity, good versatility, facilitate the improvement and expansion. The system has the advantages of small volume, convenient control, high reliability, strong pertinence, cost-effective advantages, can meet all kinds of institutions for classroom lighting control requirements, a large degree of achieving the purpose of energy saving.
Keywords: intelligent controller for pyroelectric infrared sensor chip
目 录
摘 要..............................................................................................................................I 第一章 教室灯光控制器简介与方案分析 ............................................................... III 1.1教室灯光控制器简介 .......................................................................................... V 1.2系统控制方案分析 ............................................................................................. VI 第二章 系统控制模块的硬件设计 ............................................................................ VI 2.1系统控制模块的硬件构成及简介 ..................................................................... VI 2.2系统控制的主要硬件电路 ................................................................................VII 2.2.1系统主控电路 ..............................................................................................VII 2.2.2系统供电电路 ............................................................................................ VIII
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2.2.3数据采集电路 ............................................................................................ VIII 2.2.4系统时钟电路 ................................................................................................ X 2.2.5继电器驱动电路 ........................................................................................... XI 2.2.6超时报警电路 ............................................................................................. XII 2.2.7按键控制电路 ............................................................................................. XII 2.2.8系统看门狗电路 ........................................................................................ XIII 第三章 控制模块软件设计 ..................................................................................... XIV 3.1系统监控主程序模块 ...................................................................................... XIV
3.1.1系统自检初始化 ......................................................................................... XV 3.1.2定时中断处理设计 ..................................................................................... XV 3.2数据采集模块 .................................................................................................. XVI 3.2.1人体存在传感器的优缺点 ........................................................................ XVI 3.2.2数据采集软件的实现 ................................................................................ XVI 3.3时钟模块 ........................................................................................................ XVII 3.3.1数据输入输出 .......................................................................................... XVII 3.3.2时钟程序设计 ......................................................................................... XVIII 3.4显示驱动模块 ................................................................................................... XX 第四章 系统调试运行及问题分析 ......................................................................... XXI 4.1单片机系统调试方法及步骤 .......................................................................... XXI 4.2主要问题分析 ............................................................................................... XXIII 第五章 总结与展望 ............................................................................................... XXIV 5.1总结 ............................................................................................................... XXIV 5.2展望 ............................................................................................................... XXIV 致 谢 ..................................................................................................................... XXIV 参考文献 .................................................................................................................. XXV
第一章 引言 1.1课题来源及背景
本课题属于自选课题，来源于本人了解到现今全世界面临资源短缺问题日益突出，造成了资源的巨大浪费。而我所在就读的江西机电职业技术学院电能管理方面存在着 很大的问题。特别是教室里管理不到位。所以我就选了这个课题。 基于单片机控制的教室自灯光动控制器的研究
当前，随着经济的飞速发展，能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。作为工业生产和人民生活不可或缺的电力能源更是如此。尤其现今越来越提倡低碳生活，节约能源已经成为一种全球共识，而作为培养社会精英的高校更应该起到榜样的作用。但是目前在校园内，教室灯火通明，却空无一人的现象屡见不鲜，这不仅造成了严重的资源浪费，也对高校的形象造成了很坏的影响。本文所研究的教室灯光控制系统就可以很好地实
摘 要
现节约能源的作用。本课题设计的控制器可有效的实现教室灯光的智能控制。其输
入参数主要是人体存在信号和环境光强度信号等外界因素。环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯，实验证明这种方案可以实现对教室灯进行智能控制。
教室灯光控制器一般安装在教室内避开电灯直射的位置，且人体传感器安置时应使人体活动方向与人体传感器中两个热释电元连线方向垂直，这样可使人体存在信号采集更加灵敏、可靠，同时还要尽可能避免外界风直接吹向人体传感器。
1.2国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题 灯光控制器研究的现状
现今世界各地面临能源危机，现在发电的主要原料是煤炭、石油和天然气等，丹麦在能源合理利用方面的成功经验给我们提供了很好的借鉴。丹麦从1974年以来，国民收入增长了50%。但丹麦总的能源总消费量并没有增加。所以丹麦在OECD成员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们提供的一些节能供热系统很值得我们借鉴。例如丹麦热电周供热电厂(CHP)。而且，他们尽可能的有效利用资源，所以他们的能源使用总效率达到了90%。并且丹麦政府很重视住房空同用电的节簏，还设立了对新建房屋节能的诸多要求。数据显示，居民入住有节能装置的房子时，要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。他们的节能经验在欧盟国家中广为流传。还有，欧司朗一斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯，节能6%。飞利浦照明公司推出的陶瓷金卤灯代替过去的卤钨灯，可节能60%的电能。以上种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源。
由于我国人口有十三亿之多，经济又持续多年的高速发展，让能源问题日益突出。虽然我国能源总储量不低，但人均储量少。单位产值的能耗 是发达国家的3-10倍。能源问题已成为制约我国国民经济高速发展的关键问题。，能源问题也是我国长期可持续发展战略中一个关键因素。此外，能源问题不仅关系经济发展和环境生态的平衡，在特定情况下还会对社会稳定有很大影响。鉴于能源问题的重要性，我国在绿色照明工程新闻发布，绿色照明工程未来五年问将在公用设旅、 宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯，节电290亿度电。上海、河北等一些地方采取政府对节能灯大宗采购每只补贴3 至4元的方式进行推广。从普通白炽灯到高效节能灯，使我国的电光源 产品结构逐步向节电型转变，荧光灯与普通白炽灯的比例由1995年的1：6.25上升到目前的1：1.5。
目前，我国照明用电约占社会总用电量12%，采用高效照明产品代替传统
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的低效照明产品可节电60%-80%。如今，北京正在大力推行绿色照明工程，己推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器，据估算年节约用电可达3442万千瓦时，节约电费2519.7万元。政府已经在商厦、学校、医院等更换24万只节能灯具。在奥运工程的建设上、也大量运用节能技术，北京的奥运厂馆“水立方”，通过采用大量的节能灯具，装备新技术，通过增强透光性白天可节约照明能耗50%。
我们党在2000年10月11日党第十五届中央委员会第五次会议通过 的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》中明确指出： “加强基础设施建设是今后五年至十年一项十分重要的任 务。”其中提到的基础设施建设就包括了能源建设。《建议》还强调了能源建设要发挥资源优势，优化能源结构，提高利用效率，加强环境保 护。面临如此紧迫的能源问题，我们应该把着眼点放在“高效”利用“清 洁”能源上。由此可见，节能照明用电，对节能具有重要的意义。
目前国内各类院校中，由于同学们的自觉节能意识薄弱，在光线足够强时也开灯，课上完离开教室后灯还亮着的现象普遍存在；而且，节能规划极为欠缺，教室的灯光 控制由管理人员手工代替，教室极多，管理人员忙不过来,这样就造成不必要的电能 浪费和经济损失。基于以上种种原因，提高教室用电效率就成为学校节能的重要且主要的措施之一，因此节能技术的重要手段之一就是教室灯光自动控制系统的设计无疑就成为其中一项重要课题。
第二章 教室灯光控制器简介与方案分析
1.1教室灯光控制器简介
本课题设计的控制器可有效的实现教室灯光的智能控制。其输入参数主要是人体存在信号和环境光强度信号等外界因素。环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯，实验证明这种方案可以实现对教室灯进行智能控制。
教室灯光控制器一般安装在教室内避开电灯直射的位置，且人体传感器安置