系统设计说明书题目：教室灯光自动控制系统
学校：昆明理工大学
学院：信息工程与自动化学院
专业：电子与通信工程
学号：
学生姓名：
成绩：
2014年12 月14 日
目录
第1章引言 (1)
1.1 教室灯光自动控制系统的研究目的 (1)
1.2 教室灯光自动控制系统的研究背景 (1)
第2章系统总体设计 (3)
2.1 教室灯光自动控制系统组成 (3)
2.2 教室灯光自动控制系统的功能 (3)
2.3 教室灯光自动控制系统的运行环境 (10)
第3章硬件系统设计 (11)
3.1 系统设计图 (11)
3.2 系统主要硬件电路 (13)
第4章系统软件设计 (23)
4.1 系统主程序设计 (23)
4.2 系统子程序设计 (24)
第5章系统仿真与调试 (27)
5.1 仿真调试方法及注意事项 (27)
5.2 系统使用说明及仿真结果 (27)
第1章引言
1.1 教室灯光自动控制系统的研究目的
随着社会进步和科学技术的不断发展，人们的生活水平也在不断提高，导致用电负荷的加剧，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发和利用。又由于近几年世界出现的能源危机，以及与日俱增的能源需求，因此，能源缺乏成为世界面临的严重问题，尤其对于我国这样的人口大国来说尤为重要。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展的要求。
教室是高等院校学习和交流的场所，随着教室的扩建，对教室照明的需求也越来越多。同时，高等院校为了便于学生之间进行相互动态的交流，通常都采用分时段开放式自由管理模式，这样对教室照明系统的管理就加大了难度。由于缺乏对应的高效调配管理自动化系统以及有些学生节能观念淡薄，很多教室能源浪费十分严重，通常出现教室只有几个人，甚至无人时灯光还全部亮着，或者在光照强度满足学习要求时，照明系统还处于工作状态，造成了电能的大量浪费。因此，提高教室照明系统效率显得至关重要。
1.2 教室灯光自动控制系统的研究背景
随着社会经济和科学技术的发展，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发与利用，然而与日俱增的能源需求和有限的资源数量形成了巨大的矛盾,能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求。
英国城市大型彻夜灯光照明现象很少见，无论公司和政府部门，都没有虚浮华丽的所谓“照明工程”。夜晚漫步在伦敦街头，看不到大面积光华淌泻与楼体通明的景观，所有照明都基本以不影响人们的正常生活节奏为准。许多店铺橱窗的灯光在打烊后会全部关闭，有些店铺还采用定时关灯装置。在政府住宅楼和公寓楼内，楼道里的公用灯也大多采用自动断电装置。作为提高能源使用效率最重要的途径之一，德国政府努力推动能源公司实施“供热供电结合”，鼓励能源公司将发电的余热尽可能用于供暖。2002年，德国颁布了促进“供热供电结合”的法规，根据这一法规，政府向实施该措施的能源公司，尤其是小型能源公司提供补助，帮助他们置办相应设备。中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。其中路灯照明能耗占30%以上。发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市
的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。
中国十二五规划已经将城市绿色照明规划纳入重点，该规划除了强调控制污染和产品回收的问题，还着重强调节能降耗，节能新产品的设计等内容，说明我国已经对照明系统方面的节能十分重视，教室照明系统的研究正逐步发展。目前，我国的照明用电约占世界总用电量的13%左右，采用高效照明产品代替传统的低效产品可节电60%-80%。如今，北京正大力推行绿色照明工程，已推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器。另外，我国各类院校中，由于同学们的自觉节能意识薄弱，在光线足够强时也开着灯，上完课教室空无一人时灯还亮着的现象普遍存在，而且节能规划极为欠缺，教室的灯光控制完全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。
对于国外关于教室灯光的自动控制设计，也有一定的发展和研究。例如，丹麦在能源利用方面很成功，他们不断提供一些节能供热系统，尽可能有效的利用资源，给世界各地对能源的高效利用提供了很好的借鉴；还有欧司朗—斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯，节约6%的总系统功率，并具有更高的光通量和平均光通量；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%。种种迹象表明世界各国都在采取不同的方式来节约能源、节约电能。
第2章系统总体设计
2.1 教室灯光自动控制系统组成
教室灯光自动控制系统主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分是设计的前提，是整个系统执行的基础，为软件部分提供程序运行的平台。软件部分是对硬件部分所体现的信号加以采集、分析、处理，是实现所希望系统达到预期效果必不可少的一部分。通过硬件与软件配合使用，并结合相应外界可能出现的干扰对其进行消除和改进，最终实现控制系统所希望实现的各项功能的智能照明系统。
2.2 教室灯光自动控制系统的功能
教室灯光自动控制系统，以环境光线强度和人体存在作为主要输入参数，同时结合对AT89C51单片机的软硬件进行控制，可以实现自动控制室内灯光的开与关。当环境光线充足时，无论有无人，教室灯光均不亮；当环境光线较弱时，根据教室内人数决定打开灯的数量。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，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制。整体系统由人体传感器感应信号，再送入单片机进行处理，再由单片机控制控制教室灯光。另外，为了防止学生学习时间过长而作息不规律的问题，还设置了时钟电路和超时报警电路，在LCD显示器上显示当前时间，当22点时会报警一次，提醒该休息了，延时20秒后蜂鸣器会自动关闭。
2.2.1 教室灯光自动控制系统需要的模块
本系统主要包括五个模块分别是：环境采集模块、热释电红外传感器模块、始终模块、LED显示模块、超时报警模块。环境采集模块，利用按钮开关模拟光敏三极管，当按钮开关按下时，表示环境光很强，此时灯都不亮；当按钮开关松开时，表示环境光变弱，此时灯亮。热释电红外传感器模块，利用按钮开关模拟红外传感器检测室内人数，外界环境光较弱时，当人数在十人以下时亮一个灯，人数在十人以上时亮两个灯。时钟模块，采用DS1302芯片控制，主要实现时分秒的显示。LCD显示模块，主要实现的功能是显示系统时间和室内人数。超时报警模块，为了更好地实现自动控制，特设超时报警电路，当系统达到夜间休息时间22:00:00时，蜂鸣器自动报警，延时20S后自动关闭。
2.2.2 教室灯光自动控制系统的设计程序
此系统的软件设计主要包括环境光采集模块设计、红外传感器模块设计、时钟模块设计以及LCD显示模块设计，而环境光采集模块和红外模块是通过键盘来模拟的。系统软件用C语言实现，源程序如下：
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define READ_SEC 0X81
#define READ_MIN 0X83
#define READ_HOU 0X85
#define READ_DAY 0X87
#define READ_ZHO 0X8B
#define READ_MON 0X89
#define READ_YEA 0X8D
#define WRITE_SEC 0X80
#define WRITE_MIN 0X82
#define WRITE_HOU 0X84
#define WRITE_DAY 0X86
#define WRITE_ZHO 0X81
#define WRITE_MON 0X88
#define WRITE_YEA 0X8C
#define WRITE_PROTECT 0X8E
/*uchar code temp0[]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};*/
uchar miao,fen,shi;
uchar number;
sbit S1=P1^0;
sbit S2=P1^1;
sbit S3=P1^2;
sbit rs=P2^0;
sbit rw=P2^1;
sbit en=P2^2;
sbit rst=P2^5;
sbit clk=P2^7;
sbit io=P2^6;
sbit ring=P3^5;
sbit led0=P1^2;
sbit led1=P1^3;
sbit ACC0=ACC^0;
sbit ACC7=ACC^7;
void delay(uint k)
{
uint i,j;
for(i=k;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
void delay1()
{ ; ; }
/************液晶显示********************/
void write_1602date(uchar date)
{
rs=1;
delay(5);
rw=0;
delay(5);
en=1;
P0=date;
delay(5);
en=0;
}
void write_1602com(uchar add)
{
rs=0;
delay(5);
rw=0;
delay(5);
en=1;
P0=add;
delay(5);
en=0;
}
void init_1602()
{
write_1602com(0x38);
write_1602com(0x0c);//开显示，不显示光标，光标不闪烁
write_1602com(0x04);//读或写一个字符地址指针不加一，不移屏write_1602com(0x01);//清屏
write_1602com(0x80);
// write_1602com(0x85);
// write_1602date(0x2d);
// write_1602com(0x88);
// write_1602date(0x2d);
write_1602com(0x80+1);
write_1602date('T');
write_1602com(0x80+2);
write_1602date('I');
write_1602com(0x80+3);
write_1602date('M');
write_1602com(0x80+7);
write_1602date(0x3a);
write_1602com(0x80+10);
write_1602date(0x3a);
write_1602com(0X80+0x40+1);
write_1602date('N');
write_1602date('U');
write_1602date('M');
}
/*****************1302程序********************/ /*********ds1302写入程序*************/
void write_1302(uchar addr,uchar dat)
{
uchar i;
rst=0;
clk=0;
rst=1;
//发送地址
for(i=0;i<8;i++)
{
clk=0;
ACC=addr;
io=ACC0;
addr>>=1;
clk=1;
}
//发数据
for(i=0;i<8;i++)
{
clk=0;
ACC=dat;
io=ACC0;
dat>>=1;
clk=1;
}
rst=0;
}
/*********ds1302读出程序*************/
uchar read_1302(uchar temp)
{
uchar returndate,i;
rst=0;
clk=0;
delay1();
rst=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
clk=0;
ACC=temp;
io=ACC0;
temp>>=1;
clk=1;
}
//读取数据
for(i=0;i<8;i++)
{
ACC7=io;
clk=1;
ACC=ACC>>1;
clk=0;
}
rst=0;
returndate=ACC;
return returndate;
}
void init_1302() //1302芯片初始化子函数(2012-06-18,12:00:00,week7)
{
rst=0;
clk=0;
write_1302(WRITE_PROTECT,0x00); //允许写，禁止写保护
write_1302(WRITE_SEC,0x40); //向DS1302内写秒寄存器80H写入初始数00 write_1302(WRITE_MIN,0x59);//向DS1302内写分寄存器82H写入初始数00 write_1302(WRITE_HOU,0x21);//向DS1302内写小时寄存器84H写入初始数12 // write_1302(WRITE_ZHO,0x01);//向DS1302内写周寄存器8aH写入初始数4
// write_1302(WRITE_DAY,0x02);//向DS1302内写日期寄存器86H写入初始数18 // write_1302(WRITE_MON,0x06);//向DS1302内写月份寄存器88H写入初始数06 // write_1302(WRITE_YEA,0x13);//向DS1302内写年份寄存器8cH写入初始数12
write_1302(WRITE_PROTECT,0x80); //打开写保护}
void display_sfm(uchar dd,uchar dat)
{
uchar ge,shi;
shi=dat/10;
ge=dat%10;
write_1602com(0x80+dd);
write_1602date(0x30+shi);
write_1602date(0x30+ge);
}
uchar BCD_de(uchar bcd)//将16进制数转换为十进制数{
uchar temp,num;
temp=bcd/16;
bcd=bcd%16;
num=temp*10+bcd;
return(num);
}
void keyscanf(void)
{
if(S1==0)
{
delay(10);
if(S1==0)
{
while(!S1);
number++;
}
}
if(S2==0)
{
delay(10);
if(S2==0)
{
while(!S2);
number--;
}
}
}
void main()
{
uchar aa,bb;
init_1602();
init_1302();
delay1();
EA=1;
EX0=1;
while(1)
{
keyscanf();
aa=number/10;
bb=number%10;
miao=BCD_de(read_1302(READ_SEC));
fen=BCD_de(read_1302(READ_MIN));
shi=BCD_de(read_1302(READ_HOU));
display_sfm(11,miao);
display_sfm(8,fen);
display_sfm(5,shi);
if(shi==22&&miao==0&&fen==0) //十点到，铃响
{
ring=0;
}
if(shi==22&&miao==20&&fen==0) //铃响20秒后自动关闭{
ring=1;
}
if(number<10) //小于十人亮一个灯
{
led0=1;
led1=0;
}
if(number>10) //大于十人灯全亮
{
led0=0;
led1=0;
}
if(number==0) //无人灯灭
{
led0=1;
led1=1;
}
write_1602com(0X80+0x40+6);
write_1602date(0x30+aa);
write_1602date(0x30+bb);
}
}
void initer() interrupt 0
{
led0=1;
led1=1;
}
2.3 教室灯光自动控制系统的运行环境
教室灯光自动控制系统在Proteus软件中进行仿真。Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。使用Proteus 软件进行单片机系统仿真设计，是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用。
本系统首先在Proteus软件中调出所搭建的硬件电路图，再次检查电路连接是否合理，然后在Keil软件中编写实现系统所需功能的C语言程序，并创建“*.hex”文件，将其下载至AT89C51单片机中，运行此系统，检查是否达到了所希望的目的。
第3章 硬件系统设计
3.1 系统设计图
此系统控制单元主要以AT89C51单片机主控模块为核心，其次为由光敏三极管组成的环境光采集电路和由热释电红外传感器组成的人体存在采集电路为数据收集模块，以及由显示器构成的显示模块。还有系统供电电源模块、看门狗模块、I 2C 总线读写EEPROM 存储器模块、时钟电路模块、超时报警模块、灯控区模拟模块等。此系统硬件结构框图如图3.1所示。此硬件结构电路原理图如图3.2所示。
图3.1 系统硬件结构框图
AT89C51 单 片 机 块
时钟模块
热释电红外传感器模块 超时报警模块
模 环境光采集模块
电源模块 灯控区模拟模块看门狗模块EEPROM 存储器模块
显示模块
图3.2 硬件结构电路原理图
3.2 系统主要硬件电路
3.2.1 系统主控电路
此系统主控单元是AT89C51单片机，AT89C51单片机是ATMEL公司的一种曾在我国非常流行的一类单片机。具有与MCS-51产品完全兼容，具有4KB可在系统编程的Flash内部程序存储器，可擦/写1000次，128KB内部RAM,32根可编程I/O口线，2个16位定时器/计数器，6个中断源，可编程串行UART通道，低功耗空闲模式和掉电模式，有片内振荡器和时钟电路等特点；AT89C51共有40个引脚，其中接5V电源正端的40引脚Ucc和接5V电源地端的20引脚Uss未显示。单片机P1口是一个内部有上拉的8位准双向I/O口；P2口除了是一个内部有上拉的8位准双向I/O口，当CPU 以总线方式访问外部存储器时，P2口输出高8位地址；P3口除了是一个内部有上拉的8位准双向I/O口，还具有第二功能。单片机P0口作为通用I/O口时，由于其内部没有上拉电阻，因此通常要在其外部加一个上拉电阻来提高电流驱动能力，本设计用一个排阻RP1来接单片机所有的P0口。单片机内部有产生振荡信号的放大电路，通过外接晶振等器件构成稳定的自激振荡电路属于内部方式产生的时钟电路，图中电容C5、C6通常取33PF，可稳定频率并对频率有微调作用。如图3.3是其最小单元。
图3.3 单片机最小系统模块
单片机I/O口与其外围电路接口的分配情况如表1所示。
表1 I/O口与外围电路的接口分配
单片机I/O口引脚外围电路引脚说明
P0.0-P0.7 D0-D7 LCD数据口
P1.0 JIN 进入教室内人数按钮
P1.1 CHU 走出教室人数按钮
P1.2 D1 LED指示灯
P1.3 D2 LED指示灯
P2.0 RS LCD数据/命令选择端
P2.1 RW LCD读写选择端
P2.2 E LCD读写信号
P2.5 RST时钟芯片复位端
P2.6 I/O 时钟芯片数据端
P2.7 SCLK 时钟芯片时钟线
P3.2 光敏三极管输入端
P3.5 超时报警信号输入端
3.2.2 系统供电电路
由于单片机的供电电压通常为DC5V,而市电电压为AC220V，因此，要得到直流+5V 电压，必须进行变压。变压器若选用输出电压为12V的变压器时，整流滤波后输出电压往往大于12V，因此，应选输出电压为9V的变压器。
当系统接通220V交流电源后，变压器就将220V交流电变压到9V；再经二极管整流桥进行全波整流，电解电容C1、C2滤波；再经一个三端稳压集成电路LM7805；另外，为了缓冲负载突变，改善瞬态响应，输出端还采用了电容C3、C4，最后得到直流+5V电源，用于给主控单元单片机系统及其他外围电路的VCC端供电。其供电电路原理图如图3.4所示。
图3.4 系统供电电路图
3.2.3 环境光采集电路
环境光的采集是本设计输入参数之一，基本思想就是将采集到的光信号转换成单片机能够识别的电信号。光敏电阻能够实现将光信号转变成电信号，而光敏三极管还具有放大信号电流的作用，比光敏电阻对光线的检测要高得多；并且光敏三极管的灵敏度要高于光敏二极管，因此，选用光敏三极管来采集环境光。
光敏三极管与普通半导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制成的具有NPN或PNP结构的半导体管。在结构上，它的引出电极通常只有两个，也有三个的。当无光照时，流过光敏三极管的电流就是正常情况下光敏三极管集电极与发射极之间的穿透电流Iceo,它很小，是光敏三极管的暗电流；当有光照射基区时，产生的Ib增大，成为光电流Ie，而Ie的大小随光照强度的增强而增强，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。
由于本设计是在Proteus中仿真，故用按键开关K2模拟光敏三极管。环境光采集模拟电路如图3.5所示，当环境光强大于一定程度，即相当于按键开关K2闭合时，三极管2N3416基极电压升高，使其饱和导通，其集电极输出低电平；当自然光强小于一定程度，即按键开关K2打开时，三极管2N3416截止，其集电极输出高电平[6]。
图3.5 环境光采集模拟电路
3.2.4 人体热释电红外传感器电路
自然界中的物体都会发射红外线，但波长各有不同。热释电红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。人体辐射的红外线中心波长为9~10微米，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20微米范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10微米，正好适合于人体红外辐射的探测，同时将灯光、阳光及其他红外辐射滤除，因此热释电红外传感器只对运动的人体敏感。
热释电红外传感器有许多优点，例如：其本身不发射任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好，价格低廉；夜间也可工作；可以防小动物干扰、抗电磁干扰、抗灯光干扰等。但容易受各种热源、光源干扰；当环境温度和人体温度接近时，探测灵敏度下降，有时会造成短时失灵。目前，人体热释电红外传感器广泛应用于楼道自动开关、防盗报
警、自动门、自动水龙头等领域中。
使用热释电红外传感器时，应注意避开日光、汽车头灯、白炽灯直接照射，也不能对着如暖气片、加热器等热源或空调，以避免环境温度较大的变化而造成误报；检测器安放必须要牢固，避免因风吹晃动而造成误报；传感器表面不允许用手摸；光学透镜外表面要定期用湿软步或棉花擦净，避免尘土影响灵敏度；安装高度约2m。另外，要特别注意红外人体传感器的安放方向。
本设计考虑到实验条件，只在仿真软件中仿真，所以用按键开关模拟进出教室内的人数。其模块电路如图3.6所示。
图3.6 按键电路
3.2.5 系统时钟电路
考虑到实际需要，本设计还应增加对时间的控制，合理安排学生的作息时间，防止学生学习忘记时间，当过了夜间22点时，如果教室还有人就应该提醒相关人员注意休息，因此，设置时钟电路显示时间并设报警电路提醒是有必要的。
现在流行的串行时钟芯片很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等，这些电路具有接口简单、价格低廉、使用方便而被广泛采用，考虑到多方面因素，还是决定采用目前应用最广泛的DS1302时钟芯片。该芯片是DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的具有涓细电流充电能力的实时时钟电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，也可以关闭充电功能。DS1302可以计时年、月、日、时、分、秒，具有闰年补偿等多种功能，在测量控制系统，特别是长时间无人职守的测控系统中，经常需要记录某些特殊数据及其出现的时间，而传统的数据记录方式是实时采样，只能记录数据而无法准确记录其出现的时间，而采用DS1302能很好的
解决这个问题。
DS1302的工作电压为2.5V~5.5V，采用3线接口与CPU同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。其内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。其外部引脚定义如图3.7所示。引脚功能如表2所示。
图3.7 DS1302引脚图
表2 DS1302引脚功能
引脚编号引脚名称功能
1 VCC
2 主电源
2、3 X1、X2 振荡源，外接32.768KHZ
4 GND 地线
5
RST复位/片选线
6 I/O 串行数据输入/输出端
7 SCLK 串行数据输入端
8 VCC1 后备电源
武昌理工学院 本科毕业设计(论文) 题目：教室灯光智能控制系统 学院：信息工程学院 专业：自动化 学号：20114224007 学生姓名：马克勤 指导教师：吕晓雁 二○一四年十月二七日
教室灯光智能控制系统 马克勤 摘要 随着社会的快速发展以及能源的消耗，为了有效利用教室灯光、节约能源，利用单片机设计作为控制核心的教室灯光智能控制系统，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。该系统要具有很好的人机交互界面，能对教室灯光进行智能控制。本系统程序部分采用C语言编写，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，性价比高等优点能够满足各种大、中专院校教室灯光控制的要求，也可以很大程度的达到节能目的。 关键词:红外线；传感器；单片机
The classroom lighting intelligent control system Ma ke Qin Abstract With the rapid development of society and the energy consumption, in order to effectively use the classroom lighting, saving energy, using single-chip microcomputer as a control core of the classroom light intelligent control system, can according to the school calendar, illumination condition automatically adjusts the classroom lights on or off.The system has good man-machine interface, can the classroom light intelligent control. This system is partially written using C language, modular structure design, clear, good commonality, is advantageous for the improvement and expansion. The system has small volume, convenient control, high reliability, the pertinence, higher cost performance can meet the requirements of classroom lighting control all kinds of large, secondary technical schools, can greatly to achieve energy saving. Key Words:infrared ；The sensor ；Single chip microcomputer
设计名称：智能照明控制系统组别：第五组 组长：XX 组员：XX
基于单片机的智能照明控制系统设计 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能家居等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。
目录 1 引言....................................................................... 1.1 研究背景.............................................................. 1.2 智能照明控制系统的优点................................................. 2 设计部分................................................................... 2.1设计要求............................................................... 2.2系统设计............................................................... 2.3逻辑控制............................................................... 2.4硬件设计............................................................... 2.4.1 系统硬件总述....................................................... 2.4.2 AT89C51单片机介绍................................................. 2.4.3 光照检测电路....................................................... 2.4.4 人体信号采集电路................................................... 2.4.5 比较电路........................................................... 2.4.6 延迟时间选择电路................................................... 2.4.7 输出控制电路....................................................... 3 系统软件设计及实现......................................................... 4 结论...................................................................... 5 评价……………………………………………………………………………………………….. 6 组员分工…………………………………………………………………………………………..
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 文献综述 基于单片机的教室照明控制系统设计的研究 摘要：本文详细介绍了基于单片机的教室照明系统设计，可以有效的节约教室照明系统所耗能源，响应国家号召建设节约型社会的政策。系统以单片机为中心，辅以红外检测模块，光照检测模块，报警声光模块以及灯光控制模块组成完整的控制系统。通过红外检测模块对教室进出人数进行计数，单片机根据需要控制照明系统工作。并且系统还设计了报警模块，对系统可能的误判作出弥补[1]。系统综合考虑了照明系统设计的可实现性与实用性，妥善地处理好强弱电之间的连接以及单片机工作稳定性问题。关键词：A T89C52 照明系统热释电传感器 Abstract: Design of Lighting Systems Based On Microcontroller ABSTRACT: To respond to the n ational policy of building a conservation-based social, this paper describes a lighting system based on single chip designed with classroom use, which can effectively save the energy consumption o f the system. Centered on microcontroller, the system supplemented by infrared detection module, light detection module, the alarm sound and light module and control modules complete control sy stem. By infrared detection module to count the number of classrooms, the microcontroller accord ing to the need to control lighting systems work. And the system also designs alarm module of the system to compensate for a possible miscarriage of justice. Considering the lighting system design and practicality can be achieved and properly handle the connection between strong and weak ele ctricity, and stability of microcontroller work. Key words: AT89C51 Lighting Systems Pyroelect ric Sensor 1教室灯光智能控制器系统研究背景 中国经济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，但由 于我国人口众多，所以人均储量少，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发展的关键问题。从环境和自然资源角度出发，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，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 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
电气传动与调速系统课程总复习2011.7 一、教材信息： 《机电传动控制》，邓星钟主编，华中科技大学出版社 二、考试题型 客观题（单项选择、判断题） 主观题（填空、简答、分析和计算） 三、总的复习题 一、选择题 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_________之和所平衡。 （ D ）A．静态转矩B．加速转矩C．减速转矩D．动态转矩 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M>T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是。（ B ）A．减速B．加速 C．匀速D．停止 3、机电传动系统中如果T M 智能照明系统 1、概述 办公环境不仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒适的视觉环境，减少光污染。现代办公楼的照明已经成为直接影响办公效率的主要因素之一，因此,越来越引起人们的高度重视。做好照明设计，加强照明控制设计，已成为现代智能办公大楼的一个重要内容。据国内外有关资料介绍，办公照明用电量占整幢大楼能耗的约1/3，办公照明的设备费用（包括照明器件和配布线工程费）约占电气工程费用的10%以上，因此选择合理的照明方案，配置先进的控制系统，不仅能大大简化穿管布线的工作量，而且能有效地节约能源，降低用户运行费用，提高大楼管理水准，具有极大的经济意义和社会效益。在一些欧美发达国家，照明系统的智能化控制已成为智能化大楼不可分割的组成部分，而且应用范围越来越广。 智能照明控制系统的技术，随着现代建筑技术的发展而不断更新以适应各种建筑结构布局，不同灯具的选配，实现多样化的控制模式。由于这是一个开放式的系统，采用标准接口可以方便地与其它系统诸如BA、安保、消防等相互连接完成系统集成功能；同时利用系统配备的监控软件，大楼管理工作人员借助“友好”的用户界面，能极其方便地遥控、监控大楼所有控制设备的工作状态。 2、智能照明系统 长期以来智能照明在国内一直受到忽视，绝大多数建筑物仍然沿用传统照明控制方式。部分智能区域照明和定时开关功能，很难实现调光、场景控制等负责多变的功能，澳洲奇胜的C－BUS正是为了满足这些更高的照明需求而开发出来的新一代智能照明控制系统。就照明管理系统而言，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不同应用场合做出相应的灯光处理，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更等要求。一个优秀的智能照明系统可以提升照明环境的品质，确保在建筑物里工作和生活群体的舒适和健康。 天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education 毕业设计开题报告 基于单片机的教室灯光控制设计 学院：自动化与电气工程学院 班级：自１4０3 学生姓名： 指导教师： 职称：副教授 2018 年 12 月 18 日 毕业设计开题报告 课题题目基于单片机的教室灯光控制设计 课题来源科技创新是否实做■ 成果形式毕业设计■ 毕业论文□ 开题报告内容（可另附页） 见附页 指导教师意见（课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等） 指导教师签名： 年月日 专家组及学院意见（选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计（论文）大纲要求、整改意见等） 专家组成员签字：教学院长（签章）： 年月日 基于单片机的教室灯光控制设计 一、研究的目的： 随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费，这样，提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。目前对灯光的智能控制，国内外己经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室的用电负荷不断加大，教室用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。再者，现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。于是，开发简便、实用的教室灯光控制系统便具有重要的现实意义。 二、国内外研究的历史和现状简述： 世界各地发电的主要原料是煤炭、石油和天然气，而丹麦在能源利用方面的成功经验提供了很好的借鉴。从1974年以来，尽管丹麦国民收入增长了50%，丹麦总的能源消费量并没有增加。丹麦是经济合作与开发组织（OECD）成员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们不断地提供一些节能供热系统，例如丹麦热电同供热电厂(CHP)，而且，他们尽可能的有效利用资源。这样，他们的能源使用总效率达到了90%。丹麦政府很重视住房空间用电的节能，并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，他们要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。其节能项目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，节约6%的总系统功率，并具有更高福建农林大学硕士论文的光通量和平均光通量。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。种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源，节约电能。 中国经济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，但由于我国人口众多，所以人均储量少，单位产值的能耗是发达国家的3 绪论 随着社会经济和科学技术的发展，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发与利用，然而与日俱增的能源需求和有限的资源数量形成了巨大的矛盾,能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求。英国城市大型彻夜灯光照明现象很少见，无论公司和政府部门，都没有虚浮华丽的所谓“照明工程”[14]。夜晚漫步在伦敦街头，看不到大面积光华淌泻与楼体通明的景观，所有照明都基本以不影响人们的正常生活节奏为准。许多店铺橱窗的灯光在打烊后会全部关闭，有些店铺还采用定时关灯装置。在政府住宅楼和公寓楼内，楼道里的公用灯也大多采用自动断电装置。作为提高能源使用效率最重要的途径之一，德国政府努力推动能源公司实施“供热供电结合”，鼓励能源公司将发电的余热尽可能用于供暖。2002年，德国颁布了促进“供热供电结合”的法规，根据这一法规，政府向实施该措施的能源公司，尤其是小型能源公司提供补助，帮助他们置办相应设备。中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。其中路灯照明能耗占30%以上。发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。据统计2005年，我国全社会的总用电量约为24000亿kW〃h，照明用电量约为3000亿kW〃h，且每年以13%～14%的速度递增，预计到2010年，照明用电量将超过5000亿kW〃h，新增照明用电2000亿kW〃h[1]。对高等院校，据测算，其照明耗电占本单位所有耗电的40%左右，可见在保证照明质量的前提下，对教室灯光进行自动控制，其节能效益和经济效益都是相当可观的[10]。目前对灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但 课程设计报告书 题目：电气传动自动控制系统 报告人：王宗禹 学号：1043031325 班级：2010级34班 指导教师：肖勇 完成时间：2013年7月日 同组人：王大松 秦缘 龚剑 电气信息学院专业实验中心 一．设计任务 1．设计目标： （1）系统基本功能：该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，系统在工作范围内能稳定工作 （2）已知条件： （3）稳态/动态指标:静态：s% ≤ 5% D = 3 动态：σi% ≤ 5% σn% ≤ 10% (4)期望调速性能示意说明:静差率小于5%，调速范围D=3. （5）系统电路结构示意图： 2.客观条件： （1）使用设备列表清单及主要设备功能描述： 二．系统建模（系统固有参数测定实验内容） 1.实验原理 （1）变流电源内阻Rn的测定： a.电路示意图如下： 可以等效如下： b.利用伏安法可以测出内阻R n的大小，方法是在电机静止，电枢回路外串限流电阻，固定控制信号 Uct 大小，0.5A≤Id ≤1A的条件下用伏安法测量Ud1，Id1和Ud2，Id2；利用公式可以求得Rn。 （2）电枢内阻 Ra、平波电感内阻 Rd的测定： a.电路示意图如下： b.实验方法步骤： ◆电机静止，电枢回路外串限流电阻 ◆固定控制信号Uct 大小，Id ≈1A(额定负载热效点) ◆使电枢处于三个不同位置（如上图约120o对称）进行三次测量(Ura，Urd，Id)，求 Ra ， Rd 的平均值. (3)电动机电势转速系数 Ce的测定： a.实验原理： 由公式 可以推导出Ce的测定公式： b.实验方法步骤： ◆空载启动电机并稳定运行（I d0大小基本恒定） ◆给定两个大小不同的控制信号Uct ，测量两组稳定运行时的Ud、n数据 (4)整流电源放大系数 Ks的测定： a.实验原理： Ks可以根据公式Ud0=Ks*Uct可知Ks就是以Uct为横坐标Ud0为纵坐标的如下图曲线中线性段的斜率。故可以通过公式测定Ks. 舞台灯光控制系统的设计与研究雷树培 发表时间：2017-12-18T09:51:34.810Z 来源：《基层建设》2017年第26期作者：雷树培[导读] 摘要：随着生活水平的不断提高，人们对文化生活也有了更高的追求，观看舞台表演的人越来越多，为了更好的满足观众日益增长的观看需求，这也对舞台效果提出了更高的要求。 广州市东进软件开发有限公司广东广州 511450 摘要：随着生活水平的不断提高，人们对文化生活也有了更高的追求，观看舞台表演的人越来越多，为了更好的满足观众日益增长的观看需求，这也对舞台效果提出了更高的要求。在舞台表演中，舞台的灯光是其中一项十分重要的影响因素，其发挥着重大的作用，可以烘托和渲染舞台效果。近些年来，舞台的灯光技术随着科技的进步取得了不错的发展，越来越多的舞台灯光控制系统被应用到舞台上。随 着人们对灯光效果的追求越来越多，舞台的灯光控制系统的设计也逐渐复杂。本文针对舞台灯光控制系统的设计和研究进行深入的分析。 关键词：舞台灯光；控制系统；设计；舞台效果引言 随着经济的发展，人们的文娱生活也逐渐丰富。越来越多的人们去观看舞台表演，为了更好的进行观赏，观众对舞台效果也提出了越来越高的要求。舞台灯光在提升舞台效果中发挥着重要的作用，优质的舞台灯光可以完美的烘托舞台氛围，而且，舞台灯光的作用还不止于此，它还可以增强舞台艺术的渲染力，为舞台效果提供不同的时间和空间的场景效果，可以说为对舞台表演起到了支撑作用。所以，本文对舞台灯光的控制系统进行研究，分析其中设计和研究的原理。 1.舞台灯光的光源介绍 在舞台灯光中，光源可以满足舞台上对灯光的多种需求，还可以给舞台表演提供丰富的色彩。目前，在舞台上应用了很多光源，种类比较复杂，而且因为光源的发光原理不尽相同，所以将光源分成了发光光源、辐射光源和放电光源等。而且又因为光源的灯内压强不同，放电光源又被分为了超高压、高压和低压三种放电光源。一般在舞台设计中，最常用的就是超高压放电光源灯。而且舞台设计中应用比较频繁最高的是热辐射光源，常见的有白炽灯和卤钨灯两种，这两种灯有着不同的光辐射特性，在使用的过程中，拥有较小的色温和光通的衰减幅度。 2.舞台灯光控制系统的发展情况 从很早以前我们就开始使用舞台灯光控制系统，目前，我国的舞台灯光经历了从国外进口，到仿制外国先进产品，发展到现在的可以独立设计和制造舞台灯光，我国的舞台灯光控制技术取得了巨大的进步，完成了重大转变。发展到目前为止，我国的舞台电脑控制系统的处理器已经是以8位和16位为主了【1】。为了对舞台灯光信号进行更好的传输，采用无线的方式来控制舞台电脑灯光系统的数据传输，并且这种信号传输的方式有着更高的可靠性。 3.舞台灯光控制系统的设计 3.1舞台灯光控制系统的设计方案 在设计舞台灯光控制系统时，要先明确舞台灯光控制系统的有关性能要求，主要表现在五个方面：首先要求舞台灯光控制系统必须要能够支持标准的数字接口DMX512通信协议，这样就可以保证大多数的DMX512灯光数据都可以通过电脑灯控来进行运行；其次，需要通过无限传输的形式来传输相关的数据，实现通过无线数据传输来连接灯光控制台和电脑灯；接下来，要求DMX512的控制通道中要拥有光圈通道、聚集通道、色温控制通道等；第四点，就是要求舞台灯光控制系统有较好的切换效果功能，且要有比较稳定的场景；最后一点就是要求舞台灯光控制系统要包含18路步进电机的驱动系统，而且这个系统中要有图案变化机、光闸电机和CMY颜色混合电机等。 另外，在设计舞台灯光控制系统时，连接灯光控制系统和光源步进电机驱动模块的纽带应该是无线通信。在选择无线通信系统时，可以选择单片射频收发芯片NRF905以及其他外围元件，当数据处理器发出DMX512信号时，NRF905模块就会将收到的信号传输到步进机的译码处理器中，然后处理器就会就会发出相应的指令。在处理信号的过程中，根据以往实际应用得出来的结果显示，将STM32F103VET6当做是舞台电脑灯信号处理控制系统的主控器。为了使所有的步进电机都受到舞台电脑等控制系统的控制，我们可以让所有的PWM端口都连接在速度相同的步进电机上。 3.2舞台电脑灯的内部系统 舞台电脑灯的内部系统包括机械控制系统和光学控制系统两种。其中，机械控制系统包括CMY颜色混合电机、18步进电机以及X轴和Y 轴等。通过分析电脑灯的工作原理以及其应用特点，我们将舞台电脑灯的控制系统又进行了划分，分为以下九种：关闸、调焦控制、频闪、旋转、特效自传和CMY颜色混合等【2】。 在光学设计中，我们需要慎重考虑光源的光通量的利用率。光学系统在舞台电脑灯中应该考虑的性能指标有很多种，包括光斑的大小、饱和度以及均匀性等等。一般有两种因素可以影响到这些性能指标，其一就是在光路设计中的镜面反射系统，表面存在着一些纹路，并且有刻度的抛物面反光镜，这些反光镜可以产生比较均匀的混合光束；其二就是有关光源的使用材料以及这些材料的整体系统结构。目前，业内使用最好的就是1200W短弧双端金属气体放电灯管，这种灯管有很多特点，比如有稳定的显色性、很高的亮度、较高的色温等等。当周围的灯光变暗的时候，短弧放电灯管仍然可以保持比较好的色温。但是，没有绝对完美的事物，这种灯管也有一定的缺陷，由于这种灯管是通过内部填充剂通过电弧来成像的，所以有的时候它会出现电弧光失效或者色带失效的现象。 3.3舞台电脑灯控制系统的步进电机选型 步进电机是一种通过脉冲来控制信号的一种设备，它可以将信号转换成角度信号，在舞台电脑灯控制系统中应用十分普遍。步进电机的种类也十分的多，像是反应式步进电机、永磁式步进电机以及混合式步进电机等，在设置舞台电脑灯控制系统时，可以根据周围条件因素的限制或者是灯光需求选用不同种类的步进电机。 3.4舞台灯光控制系统的硬件设计 组成舞台的灯光控制系统少不了各种各样的硬件设备，所以我们应该对所需要的硬件提前进行设计。舞台灯光控制系统中的硬件设计基本分为五个部分，分别是步进电机驱动控制部分、数据处理部分、温度采集高温保护模块、无线通信部分以及电源部分。这五个部分缺一不可，是相辅相成的。这些硬件系统的作用主要是进行高温保护、定位和控制X轴电机以及定位Y轴电机等等。 3.5设计舞台灯光控制系统的软件 基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系 统设计 一、系统设计要求： 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 二、系统控制方案分析 该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，能够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，还可设置作息时间来控制，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。所研究的教室灯光控制器主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到设计目的。 三、系统控制模块的硬件设计 系统控制模块的硬件构成及简介系统控制单元是以AT89S51单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM存储模块、超时报警模块、数码管显示模块，其结构框图如图2-1所示。 图系统控制结构框图 环境光模块采用光敏三极管来检测环境光的强度，有光照时，电阻减小，随着光照强度 灯光控制系统方案 一、系统概述 系统原理概述 系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（UTP5）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为数字信号在系统总线上广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。 系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源，还加载了控制信号。通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系。 系统元件采用 模块化结构、并已 经有系统化产品、 系统扩展方便。同 时，通过专用接口 元件及软件，可能 直截接入电脑进行实时监控，或接入以太网进行远程实时监控。因此在设计时更加简单、灵活。 系统为分布式控制，模块化结构，可靠性高。任何控制模块均内置CPU，每个输入模块（场景开关、多键开关、红外传感器等）都可直接与输出模块（调光器、输出继电器）通讯（发送指令→接受指令→执行指令），避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。 与BA系统的集成 诺雅照明控制系统是一个开放的系统，通过专用接口软件，可方便地与其他系统连接，如楼宇自控系统、门禁系统、保安监控系统、消防系统等。 系统结构图 二、系统功能和优点 智能照明控制系统在学校应用的功能和优点： 1、实现照明控制智能化 可用手动控制面板，根据一天中的不同时间，不同用途精心地进行灯光的场景预设置，使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景，使人产生新颖的视觉效果。随意改变各区域的光照度。 2、美化环境以达到吸引学生的注意力 好的灯光设计，能营造出一种温馨、舒适的环境，增添其艺术的魅力。良好的环境可以培养学生对其产生更大的兴趣，从而得到更好的学习效果。 利用灯光的颜色、投射方式和不同明暗亮度可创造出立体感、层次感，不同色彩的环境气氛，不仅使学生有个很好的学习环境，而且还可以产生一种艺术欣赏感，对课程产生强烈的研究精神。 3、可观的节能效果 由于智能照明控制系统能够通过合理的管理，根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置，不需要照明的时候，保证将灯关掉；在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或开到最亮，智能照明控制系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明；系统能保证只有当必需的时候才把灯点亮，或达到所要求的亮度，从而大大降低了学校的能耗。 4、延长灯具寿命 灯具损坏的致命原因是电压过高。灯具的工作电压越高，其寿命则成倍降低。反之，灯具工作电压降低则寿命成倍增长。因此，适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有 摘要 摘要 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 1 引言 引言 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现节约能源的作用。 1 系统硬件组成 整个系统由中央控制电路、2×4按键电路、光敏传感电路、继电器驱动电路、时钟电路、液晶显示电路六个模块组成。其中，光敏传感电路模块主要完成对教室当前光线明暗程度的判定，时钟电路主要实现时基功能，两者分别提供光照和定时数据供以单片机为核心的中央控制模块进行逻辑判断，单片机最终将运算结果输出到液晶显示屏，同时对教室灯光进行控制。整个系统的硬件框图如图1所示。 1．1 中央控制模块 系统中，中央控制器主要用于接收两个外部数据，由此判断是否定时时间已到，教室光照是否充足。控制器根据这两个外部数据来进行逻辑运算，从而实现定时开关灯、刷新液晶显示屏，同时可以通过键盘设置时间日期、查看相关信息 根据系统设计要求，控制器选择了宏晶科技公司提供的STCl2C4052AD型单片机。该款是一种高速、高可靠性单片机，工作电压5．5～3．4V，Flash程序存储器4K字节，SRAM 为256字节，2个定时器，8路8位A／D转换器，可通过串口实现在线编程、A／D转换、看门狗等功能。 1．2 液晶显示电路 为了实现较好的人机交互界面，在本系统中采用1602液晶显示屏来显示用户的设定作息时间及用户所查询的信息。 点阵字符型液晶显示器是专门用于显示数字、字母、图形符号及少量自定义符号的显示器。这类显示器把LCD控制器／点阵驱动器／字符存贮器全做在一块印刷板上。系统选用日立公司的HD44780液晶显示。HD44780具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动／闪烁等功能。与MCU的传输可采用8位并行传输或4位并行传输2种方式。液晶显示电路如图2所示。 2 正奇金融广场 智能照明控制系统 设 计 方 案 书 项目名称：正奇金融广场 项目类别：智能照明控制系统 文本类型：设计方案 概述 *****多功能商业大楼。该大楼智能照明控制系统为地上二至五层，其主要功能区有上百间商铺，走廊，卫生间及一些公共区域。 第一部分：前言 网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的楼宇自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路电视监控等子系统。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。而在楼宇大厦建设热潮中，各大公司企业和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。商业楼宇大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。 节能是照明控制系统的最大优势。传统的楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天关灯，晚上开灯。而采用了智能照明控制系统后，我们可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。控制系统实现了不同工作场合的多种照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。 第二部分：商场用电现状 2.1商场用电概述 随着改革开放的不断深入和发展，各行各业正在发生着日新月异的变化，建筑行业的崛起和变化更是来势迅猛、内容纷繁，现代化的建筑千姿百态、造型各异并逐步呈现出高、大、全、新的特点。现代建筑的层数越来越高，占地面积越来越大，内部设施越来越完善，功能越来越齐全，所用设备和材料则越来越新。商业建筑的发展必然伴随着照明创新的繁荣，现代商业建筑照明设计的发展趋势 编号：2 自习室灯光自动控制系统 作者：张博泓、陈梦醒、邹小亮、方晓璐 指导老师：陆道纲 目录 一、摘要 (1) 二、概述 (2) 三、自动控制系统框架 (3) 3.1自动光控模式 (4) 3.2正常模式 (4) 四、自习室灯光自动控制系统结构 (4) 4.1微控制系统 (4) 4.2 红外线扫描 (8) 4.3智能光控系统 (9) 4.3.1电路原理 (9) 4.3.2光敏电阻的工作原理 (9) 4.3.3 LM324 (11) 4.4室内灯光控制 (12) 4.4．1 电路原理 (12) 4.4．2 元器件说明 (12) 五、后记 (14) 六、参考文献 (15) 一摘要 校园水电的浪费，特别是用在电上的浪费特别严重。如有时中午大家都去吃饭了，教室里空无一人，灯却没有关；有时候，天气特别晴朗，可是大家依然灯火通明。专门针对此种现象，我们设计了本自习室灯光自动控制系统。 本设计采用位单片机AT89C51对室内正常灯光和智能光控灯光进行控制，通过I/O接口输出的信号来控制灯泡的亮灭情况。 我们设计的课题主要分为四个部分：红外线扫描部分，微控制部分，室内灯光控制部分和智能光控部分。我们通过人工操作单刀双掷开关来给灯泡一个模式，光控模式和正常模式。在光控模式中，通过光敏电阻感受光的强度，来给比较器一个高低电压，与我们之前设定的基准电压作比较。再由微控制部分接收、判断并输出信号来控制整体日光灯或单个日光灯的亮灭情况，来完成整个工作过程。 我们的系统稍加改进的话还可以应用到办公室、实验室以及卧房等房间，具有很强的普适性与现实意义。 二概述 在生活中我们常会因为天气较亮的时候经常忘记关灯，有时为了局部需要又往往不得不大面积的开灯，因此致使大量电能被浪费。这种现象在大学自习室内特别明显，而解决这一问题较好的办法通常是采用照明自动控制系统。如采用超声波开关系统或微机自动控制系统及优化开关控制路数，以满足灯开、关的数量和事先设定的照度要求，以期合理用电，例如楼道、厕所、门厅等地方的光控、声控自动开关。在大学自习室内，有时候天气很好、室内光线充足或者是自习室仅有1个或两个人在自习，然而全部的灯都在紧张地做着无用的工作，照亮教室的每一个空洞的角落；或者几位同学零零星星的占据了各个方位，使得教室的任何一盏灯都没法休息；更令人感到心痛的是有些自习室空无一人，而电灯却在明亮的照着...这种现象造成了电能的大量浪费。根据自动灯光控制理论，我们设计了这个专门针对大学自习室的自习室灯光自动控制系统，它融合了我们日常的照明装置系统，而且更人性化的添加了自动光控系统和人体红外线扫描系统。并且还可以根据不同的环境来设置它不同的模式，例如检修的时候和上课的时候选用检正常模式。 在我们设计的课题中包括：红外线扫描部分，微控制部分，室内灯光控制部 教室自动感应照明控制系统的设计 摘要 为了适应现代电子技术飞速发展的需要，更好地培养21世纪的应用型电子技术人才，在自动化技术日趋成熟的今天，照明电路的自动化控制已是随处可见的了。但是要做到功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点，这就是我们现在研究的课题了。照明电路不仅用在工业生产中而且已渗入到人们工作和生活的各个角落。几乎是从小到生活照明，大到工业控制，照明电路都起到了举足轻重的作用。自动感应照明控制系统有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景非常广阔。 目前，在各类学校教室的照明灯由于管理不善，经常是教室空无一人，却灯火通明，极大的浪费电源。该设计题目是通过对目前市场上销售的同类产品的调查研究，找出现有产品的不足之处和为什么没有推广的原因，设计制作适合用户使用和方便使用的产品。主要设计内容：人体感应检测系统设计、自动照明开关控制系统设计。 一、设计原理及方框图 在光线亮时，节电开关呈关闭状态，灯不亮，夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态。当有人经过该开关附近时，红外传感器检测到人体信号把 节电开关启动，灯亮，当人离去时，延时40～50秒后节电开关自动关闭、灯灭。 图1是教室感应自动照明控制电路的原理方框图，由红外传感器、放大电路、倍压整流、光控电路、电子开关、延时和交流开关七部分电路组成。 图2.0教室感应自动照明控制电路的原理方框图 二、原理图及其说明 图2-1红外线传感器、光控智能开关原理图 2.1原理说明 电路原理：红外传感器是感应人体信号，VT1、R1、R3、C1组成放大电路。为了获得较高的灵敏度，VT1的β值选用大于100。R3不宜过小，否则电路容易产生间歇振荡，C2、D1和D2、C3构成倍压整流电路。R4、R5和光敏电阻D5组成光控电路。有光照射在D5上时，阻值变小，对直流控制电压衰减很大。VT2、VT3和R7、D3组成的电子开关截止，C4内无电荷，单向可控硅MCR截止，灯泡不亮。在MCR截止时，直流高压经R9、R10、D4降压后加到C3、CW1<稳压管）上端。C3为滤波电容，CW1为稳压值12～15V的稳压二极管，保证C3上电压不超过15V直流电压。当无光照射D5时，D5阻值很大，对直流控制电压衰减很小，VT2、VT3等组成的电子开关导通，D3 也导通，使C4充电。R8、C5和单向可控制MCR、D6～D9组成延时与交流开关。C4通过R8把直流触发电压加到MCR控制端，MCR导通，灯泡点亮。灯泡发光时间长短由C4、R8的参数决定，按图中所给出的元器件数值智能照明系统设计方案
基于单片机的教室灯光控制设计开题报告1
教室灯光自动控制系统
电气传动自动控制系统课程设计说课材料
舞台灯光控制系统的设计与研究 雷树培
基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计
智能照明控制系统方案设计
毕业设计(论文)-基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计
智能照明控制系统设计方案
自习室灯光自动控制系统
教室自动感应照明控制系统的设计方案
相关主题
文本预览