智能灯控系统设计(王曦)

I智能灯控系统设计作者：王曦专业：电气工程及其自动化摘要：随着我国经济的快速发展，人们对于照明设备有了更多的认识。本文就是针对室内照明的能源浪费和灯具寿命缩短问题，设计了一种基于单片机控制的节能控制系统。本文介绍了这种新型室内节能控制系统的工作原理及设计方案，并且阐述了本系统的硬件组成和软件设计。该控制系统若得到推广使用可以实现各类室内照明灯具的智能控制，达到节约能源，延长灯具寿命的目的，使得该系统更具有环保、节能、管理灵活方便的优点。关键词：单片机；红外线传感系统；节能控制系统；LCD显示审核意见：1.通过查新该篇论文属抄袭，完全剽窃他人的成果，没有任何个人独创或修改。2.结合自己的实际工作重写一篇自己熟知的领域或与所学电气工程专业有关的论文。3.在写论文时一定要按论文要求，要包括8个要素和规定格式，字数5000--1000字为宜。附录：毕业论文应包含下列要素：（1）题目；（2）作者（××级××专业）；（3）内容摘要（200字以内）；（4）关键词（3-5个）；（5）正文；（6）注释；（7）参考文献；（8）作者联系方式（通讯地址、电话及E-mail）。毕业论文版面要求：（1）A4版面（210×297mm）；（2）标题字型字号：二号、黑体；（3）摘要、关键词：小四号、仿宋体；（4）内容字型字号：小四号、宋体、1.5倍行距；（5）页码：版面下方正中央。II目录摘要........................................................................I1绪论..................................................................-1-1.1室内照明控制系统的研究背景.......................................-1-1.2课题研究的目的和意义.................................................11.2.1良好的节能效果可延长灯具寿命...................................11.2.2改善工作环境，提高工作效率.....................................11.2.3提高管理水平...................................................11.3课题研究的内容......................................................22系统的组成原理............................................................22.1系统组成............................................................22.2系统工作原理........................................................22.3单片机应用技术......................................................32.3.1单片机的介绍...................................................32.3.2AT89C51的介绍.................................................32.3.3AT89C51的管脚功能.............................................32.3.4工作模式.......................................................32.4人体热释红外线传感器................................................32.4.1人体热释红外线传感器组成.......................................32.4.2被动式热释电红外探测器工作原理.................................42.5光敏三极管...........................................................52.6LCD液晶显示.........................................................52.7看门狗MAX813L.......................................................63系统硬件设计..............................................................73.1人体存在信号采集电路设计.............................................73.2光敏三极管采光电路设计...............................................73.3看门狗监控电路的设计.................................................83.4LCD液晶显示设计.....................................................93.5电灯的驱动电路设计..................................................103.6总电路图............................................................11III4系统软件设计.............................................................124.1功能要求和重点......................................................124.2软件编程............................................................124.2.1手动控制......................................................134.2.2自动控制......................................................144.2.3显示程序......................................................155系统仿真.................................................................165.1仿真软件—Proteus简介..............................................165.2系统电路功能仿真....................................................165.3手动控制...........................................................165.4自动控制............................................................17参考文献...................................................................19总结.......................................................................20附录1软件程序............................................................21附录2硬件电路图..........................................................26附录3仿真电路图..........................................................27-1-1绪论1.1室内照明控制系统的研究背景随着人民生活水平的提高和光源的发展，人们对照明的要求越来越高，要求利用灯光营造和谐的气氛、舒适的环境，创造一种动态的效果，以及操作上的简便，传统的灯控系统一般是基于声或光控制，存在不够灵敏、精度不高、范围低等缺陷，经常会有电能的浪费。因而，依据节能、环保的要求，我们设计出智能灯控系统，可以大大提高灯控系统的可靠性、探测能力，特别适用于高校教室、楼道等公共场合，实现灯控的智能化，从而节约电能、环保，方便管理，具有重要的现实意义。1.2课题研究的目的和意义1.2.1良好的节能效果可延长灯具寿命当今社会人们更加注重节能环保，在照明这一领域，特别是在公共场所也发生了很大的变化。因而节能应该说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，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。1.2.2改善工作环境，提高工作效率良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。合理地选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可以有效地控制各种照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自动调节照度。1.2.3提高管理水平智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能，使人的手解放出来，既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况。-2-1.3课题研究的内容该设计以单片机作为控制器的核心，以人体热释红外线传感器和光敏三极管为信号采集单元，再配以外围电路，通过单片机通信方式实现照明灯具的智能控制，可以有效的实现对房间照明回路的智能控制，避免了照明用电的大量浪费。在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构化系统设计方法，硬件电路的设计最重要的选择是用于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用51系列单片机，因此使用汇编语言进行开发。2系统的组成原理2.1系统组成系统的结构主要由四部分组成：单片机控制系统、信号采集处理系统、LCD显示系统和电灯电源驱动系统，达到控制照明灯具的目的。系统组成图如下图2.1所示。图2.1系统组成图外接的传感器（人体释热红外线传感器和光敏三极管）将信号传送给单片机后，由单片机控制灯的开关和显示系统。软件编程是系统的灵魂，是负责完成硬件电路实现功能和与用户交互的桥梁，是维护系统正常工作的工具。2.2系统工作原理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-3-强度，利用人体的存在信号和环境光信号进行识别和智能判断。2.3单片机应用技术2.3.1单片机的介绍单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。单片微型计算机有着集成度高、处理功能强、可靠性高、抗干扰能力强、系统结构简单和价格低廉等特