目 录
1 绪论 ....................................................................................................................... 1
1.1本课题研究的目的和意义 .............................................................................. 1 1.2国内外研究现状 .............................................................................................. 2 1.3本课题研究的主要内容 .................................................................................. 2
2 系统方案论证 .................................................................................................... 4
2.1节能照明实现方式方案论证 .......................................................................... 4
2.1.1系统最基本的实现方案 ........................................................................ 4 2.1.2 教室照度可调方案 ............................................................................... 5 2.1.3系统设定调光电路工作的方案 ............................................................ 6 2.1.4方案的比较与选择 ................................................................................ 7 2.2可见光检测电路方案论证 .............................................................................. 8
2.2.1光敏电阻检测方案 ................................................................................ 8 2.2.2光敏二极管检测方案 ............................................................................ 9 2.2.3方案的比较与选择 ................................................................................ 9
3 系统硬件核心器件介绍 .......................................................................................... 10
3.1 AT89C51单片机器件简介............................................................................ 10 3.2人体红外检测器件简介 ................................................................................ 13
3.2.1热释电红外传感器 .............................................................................. 13 3.2.2菲涅耳透镜 .......................................................................................... 15 3.2.3热释电传感器信号处理芯片 .............................................................. 18 3.3可见光检测器件简介 .................................................................................... 22
3.3.1光敏电阻 .............................................................................................. 23 3.3.2电压比较器 .......................................................................................... 24
4 系统电路设计 ................................................................................................................ 26
4.1单片机系统电路设计 .................................................................................... 26
4.1.1复位电路设计 ...................................................................................... 26 4.1.2时钟电路设计 ...................................................................................... 26 4.2人体红外检测电路设计 ................................................................................ 27 4.3可见光检测电路设计 .................................................................................... 29 4.4按键电路设计 ................................................................................................ 31 4.5 LED照明电路设计 ....................................................................................... 31
4.6执行模块电路设计 ........................................................................................ 32
5系统焊接调试运行及问题分析 .............................................................................. 34
5.1PCB板焊接..................................................................................................... 34 5.2单片机系统调试方法及步骤 ........................................................................ 36 5.3主要问题分析 ................................................................................................ 36
6 结论 ..................................................................................................................... 38 参考文献 ................................................................................................................... 39 致谢 ............................................................................................................................ 40 毕业设计（论文）知识产权声明 .................................................................... 41 毕业设计（论文）独创性声明 ......................................................................... 42 附录1系统protel电路原理图 ...................................................................... 43 附录2系统主程序 ............................................................................................................. 44 附录3照明基础知识 ........................................................................................................ 47
1 绪论
1.1本课题研究的目的和意义
加强高校节电管理，特别是照明节电不仅可以有效地节约用电、降低学校的经费开支，更重要的是通过学校的示范表率作用，提高学生乃至全社会的节电意。
按照国标的规定，教室照明的功率密度约为10W/m2，假设教室的平均面积为100m2，则照明负荷约为1kW。如果每天正常使用时间为15小时，那么，一天每间教室的用电量为1kW×15h＝15kWh，学生年在校为270天，则年用电量约为4050kWh.如果学校按照100m2折合教室数量为200间，则照明用电量为81万度左右。若节电率以平均30%计算，则一年可节电24.3万度，可节约电费15～20万元左右。而且目前国家提倡节约型社会，节约型校园。建设节约型的校园的当务之急该是节省不该用的能源，防止浪费。据报道，很多高校的自习室等场所用电浪费现象严重。大家都已经习惯让教室成为长明场所。专家们为此算了一笔账：教室无人后如果不关闭电源开关，初步估算全国各高校每年将因此浪费20亿度电以上。20亿度电意味着什么呢？如果按平均每度电0.7元计算就意味着会损失十几亿元。节约用电，本人们应该从身边做起。为此本人们在教室的用电上开动脑筋想办法，做试验，提建议，为节能校园的建设贡献一份力量
现代化家居照明系统要适应网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的家居照明系统中，一般都是综合布线，使用刀开关来控制，灯具的寿命短，较费电。但近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在商品房的建设热潮中，各大楼盘和房地产商也意识到了智能照明的重要性。使用智能照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势。红外智能节电开关由于触发的时候不需要人发出任何声音，而是人走过时身体向外界散发红外热量最终控制灯具的开启，当人离开后，经过一定时间的延时，自动熄灭。因为不同于声光控灯，不需要声音和开关控制，从而避免了声控噪音的侵扰，同时因为它是感应人体热量控制开关，所以避免了无效电能的损耗，达到节能效果。
1.2国内外研究现状
目前国内外同领域大多都研究到智能自动控制在照明中的应用，以热释红外为基础来检测是否有人，靠单片机来实行自动控制，但是大多数只是停留在理论阶段，并未在实际生活中像声控那样广泛应用，而高校中用电量30%-40%都用在照明上，在这部分中浪费极为严重。因此，必须有一套节能设施，本作品正好可以解决出现的这些问题。现在的公共场所照明（比如公共走廊及楼梯间）应用最多的还是几年前出现的声光控延时灯具和开关。这种灯具和开关的出现，实现了人来灯亮，人走灯灭，目前已成为公共场所照明开关的主流产品。当然，这种产品在某种程度上说确实实现了节能的目的，但同时也给人们的生存环境造成了一定的破坏。由于产品本身性能的限制，这种声光控灯具和开关自动控制的实现需要（超过60分贝）声音的配合，这就给大众需要的安静环境造成一定的噪声污染。
1.3本课题研究的主要内容
作为一名即将毕业的学生，在校期间，对学校的教室以及图书馆的照明设计不太满意。本人认为有很多可以改进的地方。试举一下几种不太好的现象：
一是在不需要开灯的情况下，灯长亮；
二是人走灯长明，以至于管理员很辛苦的一个教室挨一个教室的去关灯。 因为这些情况都造成了很多不必要的浪费。这样下来，无形中所浪费的电能是非常惊人的。据测算，这种现象的耗电占其单位所有耗电的40% 左右。因此，有必要在保证照明质量的前提下，实施照明节能措施。这不仅可以节约能源，而且会产生明显的经济效益。
当然说经过教导，相信肯定可以减少这些浪费能源的情况发生，但从技术上完全可以解决这个问题。廉价实用的单片机就是为此而生的。单片机是在一块芯片上集成了计算机各基本功能部件的计算机系统，包括CPU、ROM、RAM、I/O口、定时器与计数器以及中断系统等等。单片机在现代生活和工业生产中得到了广泛的应用。单片机应用所受到的主要限制不是技术问题，而是创造力和技巧上的问题。
针对生活中这种照明中电能浪费的现象设计一套使用单片机控制的智能照明系统。本设计的主要应用范围也是教室、图书馆和办公室等公共场所。
该系统应用了两种传感器，人体红外传感器和自然光线传感器，对现场的自然照明情况和人员情况，实现实时自动检测与控制的功能，从而实现节能降耗的目的。具体功能如下：