基于单片机的教室灯光控制系统的设计

四川理工学院毕业设计基于单片机的教室灯光控制系统的设计学生：学号：专业：生物医学工程班级：指导教师：四川理工学院自动化与电子信息学院二O一三年六月四川理工学院本科毕业设计I基于单片机的教室灯光控制系统的设计摘要：本文详细研究了大学教室的使用特点和照明需求及存在的问题，提出了一种基于单片机的教室灯光控制系统。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。该系统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：单片机；智能控制；热释红外传感器；X5045基于单片机的教室灯光控制系统的设计IIDesignofLightingControlSystemBasedonMCUAbstract：Thispapercopiouslystudiedusingfeatures,lightingrequirementsandtheexistingproblemsoftheuniversityclassroom,atlastakindoflightingcontrolsystembasedonmcuofclassroomwasputforward.ThesystemusedAT89S51microcontrollerasacorecomponentofthecontrolmodule.Itintroducedpyroelectricinfraredsensortodetecttheexistenceofhumanbody,andusedcircuitwhichconstitutedofphotosensitivetriodetodetectthestrengthofenvironmentlighting.Thenavaraccordingtotheresonableconditionsofturningonclassroomlightandtheidentificationofsignalaboutenvironmentallightingandexistingofhumanbody,achievedtheintelligentcontrolofclassroomlighting.Atlast,itavoidthewasteofelectricity.Italsohadalarmingfunction,atthesametimeanti-interferencemeasuressuchasthesoftware/hardwarewatchdogwasadopt.Thesystemcanmeetinstitutionrequirementsforclassroomlightingcontrol,largelyachievedthepurposeofenergysaving.Keywords:Microcontroller；Intelligentcontrol；Pyroelectricinfraredsensor；X5045四川理工学院本科毕业设计目录摘要.............................................................ⅠABSTRACT.........................................................Ⅱ第1章引言......................................................11.1课题研究的目的与意义..........................................11.2采用智能照明控制系统的优势....................................11.3智能照明控制系统的研究现状....................................21.4本章小节......................................................3第2章教室灯光控制器简介与方案分析................................42.1大学教室照明控制现状.........................................42.2教室灯光控制器简介...........................................42.3系统控制方案分析..............................................42.4本章小节......................................................5第3章系统控制模块的硬件设计.....................................63.1系统控制模块的硬件构成........................................63.2系统控制的主要硬件电路........................................73.2.1系统主控电路.............................................73.2.2系统供电电路.............................................83.2.3系统复位电路.............................................93.2.4数据采集电路............................................103.2.5系统时钟电路............................................133.2.6继电器驱动电路..........................................153.2.7超时报警电路............................................153.2.8按键控制电路............................................163.3本章小节.....................................................17第4章控制模块软件设计..........................................184.1系统监控主程序模块...........................................184.1.1系统自检初始化..........................................184.1.2定时中断处理设计........................................19基于单片机的教室灯光控制系统的设计4.2数据采集模块.................................................204.2.1人体存在传感器的优缺点..................................204.2.2数据采集软件的实现......................................204.2.3人体存在传感器的抗干扰措施..............................214.2.4人体存在传感器的安装要求................................214.3时钟模块.....................................................224.3.1数据输入输出............................................224.3.2时钟自检初始化..........................................234.3.3时钟程序设计............................................254.4系统工作总流程...............................................264.5本章小节.....................................................26第5章系统调试运行及问题分析....................................285.1单片机系统调试方法及步骤.....................................285.2主要问题分析.................................................30第6章结束语....................................................31致谢.............................................错误!未定义书签。参考文献.........................................................32附录............................................................34四川理工学院本科毕业设计1第1章引言1.1课题研究的目的与意义能源问题和环境问题一直是人类社会面对的重大问题，特别是到了二十一世纪，对降低能耗和保护环境的要求更成了国家长期发展的重中之重，我国也提出了“节能减排”的号召。而在众多的能源问题中，电能的短缺是束缚经济发展和人民生活的重要能源问题之一。据报道，用于照明的能源消耗占整个办公大楼能源消耗的20％~60％[1]，这部分能耗的多少很大程度上取决于照明的控制效果。在现代建筑的楼宇自动化系统中，照明控制也是其中一个重要分支。现代建筑对照明的要求很高，除了应该满足为建筑内人们在工作、学习、生活时对视觉环境的要求以外，还应该利用照明设备的不同类型及光线的变换为人们提供一个舒适、有美感的办公、学习和生活环境，此外，还应该提高能源的利用率，实现节能的目的[2]。而传统的照明系统由于其管理落后、能源浪费、舒适性差、布线复杂以及灯具寿命短[3]的缺点，己不能满足人们的这种需求，所以研究新型照明控制系统，对减少这部分能源消耗、减少环境污染，同时更好的满足人们对照明质量的要求，都有极其重要的意义。新型的照明控制系统主要指综合了照明、自动化控制、计算机技术、电力电子技术和网络技术等的智能照明控制系统。最根本的是通过充分利用自然光来减少人工照明带来的能源消耗[4][5]。1.2采用智能照明控制系统的优势传统的照明控制系统主要是由照明配电箱通过手动开关实现控制照明灯具通断的目的，或在照明回路中串入接触器，实现远距离控制[6]，在灯具的开关控制上采用手动开关，所以很大程度上依赖于人的主动性。而智能照明控制系统根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自动控制照明。它能充分利用自然光，实现照明管理智能化。具体来说其优越性主要表现在以下几个方面：(1)提高照明控制的智能化程度，使整个照明系统出现全自动状态，可以根据不同场合在不同时段中不同的情景需求，预先设定合适的照明效果，更加智能化和人性化。基于单片机的教室灯光控制系统的设计2(2)减低电能消耗，有良好的节电效果，充分利用自然光作为光源，以人工光为补充，并结合室内的人员情况，只有在必需时才开启照明灯具，节能效果十分显著，一般可以达到30％左右[7]。(3)改善室内工作环境，提高室内人员的工作效率。(4)提高建筑物的照明系统管理水平