基于單片機的節(jié)能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、 學校代碼： 11059 學 號：0905071023hefei university畢業(yè)論文（設(shè)計）bachelor dissertation論文題目：基于單片機的節(jié)能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計與 實現(xiàn) 學位類別： 工學學士 學科專業(yè)： 09電子信息工程1班 作者姓名： 導師姓名： 完成時間： 2013/5/26 基于單片機的節(jié)能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)中 文 摘 要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機的控制系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè)，微型計算機作為嵌入式控制系統(tǒng)的主體與核心，代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線路。樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機的照明控制系統(tǒng)的普及與應

2、用奠定了堅實的基礎(chǔ)。本文介紹了基于單片機stc89c52的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)及其原理，提出了有效的節(jié)能控制方法。該系統(tǒng)采用了當今比較成熟的傳感技術(shù)和計算機控制技術(shù)，利用多參數(shù)來實現(xiàn)對室內(nèi)照明的控制。單片機通過繼電器控制照明設(shè)備的打開或者關(guān)閉、通過光照檢測電路對照明設(shè)備周邊亮度進行檢測，如果亮度不夠則單片機同時檢測biss0001芯片是否采集到了人體熱釋電傳感信號，根據(jù)有無人體熱釋電傳感信號單片機立刻控制照明設(shè)備打開或關(guān)閉，從而實現(xiàn)照明控制,以達到節(jié)能的目的。關(guān)鍵詞：單片機；傳感器；照明控制；節(jié)能控制；biss0001the control system for intelligent light

3、ing based onsinglechip microcomputerabstractwith the rapid development of electronic technology, the system of control based on single-chip microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent building and so on. microcomputer, as the subject and core of th

4、e embedded system of control, replaces the traditional systemelectronic circuit. at the same time, the development and maturation of the intelligent building have established the substantial foundation for the popularization and application of the control system for lighting based on single-chip mic

5、rocomputer.in this paper, the indoor lighting control system based on stc89c52 and its principle are introduced. some effective and energy saving control strategys of lighting system are brought forward. the current system uses a relatively mature sensor technology and computer control technology, u

6、sing multi-parameter to achieve the indoor lighting control.microcomputer controls lighting equipment open or closed, by the relay ,through the light detection circuit for lighting equipment testing, if surrounding brightness is not enough then microcomputer detect the biss0001 chip whether collecte

7、d to human pyroelectric sensing signals, according to whether have pyroelectric sensing signals microcontroller redirected immediately control lighting equipment open or closed in order to achieve lighting controls to sava energy.key word: microcontroller；sensor；lighting control；energy-saving；biss00

8、01目 錄第一章 前言11.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2系統(tǒng)研究的意義2第二章 系統(tǒng)設(shè)計方案42.1設(shè)計要求42.2系統(tǒng)設(shè)計42.3功能描述42.4系統(tǒng)硬件電路框圖5第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計63.1stc89c52單片機介紹63.2光照檢測電路63.2.1光敏電阻的功能描述63.2.2光照檢測電路63.3熱釋電紅外傳感器模塊73.3.1功能描述73.3.2熱釋電模塊檢測原理83.3.3信號處理電路93.4時間顯示電路103.4.1顯示器1602介紹103.4.2ds1302電路113.5輸出控制電路123.6電源模塊123.7復位電路13第四章 軟件設(shè)計134.1軟件設(shè)計流程圖134.2仿真環(huán)境介

9、紹144.2.1keil介紹144.2.2proteus介紹144.3邏輯控制15第四章 結(jié)論16參考文獻17致 謝18附 錄19第一章 前言隨著社會的發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，為方便生活人們越來越多的在各個場所引入照明設(shè)備，照明在能耗中所占的比例日益增加。為了達到方便生活的目的，這些照明設(shè)備有時會徹夜開著，從而造成了大量電力能源的浪費。據(jù)統(tǒng)計，在樓宇能量消耗中，僅照明就占33%，因此照明節(jié)能日顯重要。近年來，人們對照明的要求也越來越高，傳統(tǒng)的手動照明控制系統(tǒng)技術(shù)受到了時代的強烈沖擊，智能照明技術(shù)隨之出現(xiàn)，并迅速地向前發(fā)展。一般來說，手動控制系統(tǒng)指的是個人通過按鈕的切換、旋轉(zhuǎn)、撳動或

10、遙控器和其他途徑執(zhí)行操作的單一開關(guān)或一組開關(guān)和調(diào)光裝置構(gòu)成的系統(tǒng)，小規(guī)模情況下，的確具有成本低廉的優(yōu)點，但隨著照明系統(tǒng)規(guī)模的擴大，手動控制將失去其成本上的效益。此外，不需要照明時，是否關(guān)燈完全決定于人為因素，難免浪費電力增大能耗，照明范圍越大，問題尤其嚴重。智能照明控制系統(tǒng)指的是用計算機技術(shù)以及其它輔助手段，對電力照明進行自動控制，提供合適的照明光環(huán)境的同時減少照明系統(tǒng)電能消耗和其它相關(guān)費用。智能照明控制系統(tǒng)和手動照明控制系統(tǒng)相比具有很多優(yōu)點，包括創(chuàng)造環(huán)境氣氛，提高工作效率，良好的節(jié)能效果，改善工作環(huán)境，延長光源壽命，管理維護方便等。相對智能照明控制系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)控制方式簡單、有效、直觀。但它

11、過多依賴控制者的個人能力，控制相對分散和無法有效管理，其實時性和自動化程度太低。正因為此，照明的智能自動化研究有著極其有重要的意義。1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國的照明節(jié)能標準從1996年開始實施中國綠色照明工程以后，得到了社會各界和國際社會的廣泛關(guān)注和支持，在各地區(qū)有關(guān)部門、單位和企業(yè)的共同努力下以及聯(lián)合國開發(fā)計劃署和全球環(huán)境基金的積極參與和資助下開展的。通過這些年的研究取得顯著成效，積累了豐富經(jīng)驗，改善了照明質(zhì)量，節(jié)約了照明用電，為建立優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟舒適、安全可靠的照明環(huán)境，促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了積極作用2。目前國內(nèi)幾種常見的照明控制系統(tǒng)有以下幾種:1.dynalite智能照明控制系統(tǒng)該系

12、統(tǒng)主要由調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、編程插日、時鐘管理器、手持式編程器和pc監(jiān)控機等部件組成。采用dynet網(wǎng)絡連接，dynet是一個分布式智能化網(wǎng)絡，使用rs-485通訊協(xié)議。2.c-bus智能照明控制系統(tǒng)c-bus系統(tǒng)是1994年由澳大利亞奇勝電氣公司開發(fā)的，現(xiàn)已廣泛用于很多國家和地區(qū)。c-bus系統(tǒng)是一個二線制的總線型式的智能控制系統(tǒng)，主要用于對照明系統(tǒng)的控制。也可用于消防等系統(tǒng)中的聯(lián)動控制。3.abb i-bus eib智能安裝系統(tǒng)eib智能系統(tǒng)由總線、總線電源、智能傳感器(光線傳感器、模糊開關(guān)、時間控制器、移動傳感器)、智能開關(guān)驅(qū)動器和其他智能元件(邏輯

13、模塊總線禍合器)構(gòu)成。它是典型的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，每個元件就是一個節(jié)點，這些節(jié)點連接在一根2芯雙絞線介質(zhì)的總線上，不分主從隸屬關(guān)系實現(xiàn)相互之間的通訊從而實現(xiàn)控制和被控制。美國九十年代處就開始致力于照明節(jié)能標準的研究工作，并且各州都制訂了相應的能耗限制標準，包括了居住、辦公、商業(yè)、體育、交通運輸、醫(yī)院、學校等建筑。如：美國建筑物能量標準(ashrae/iesna901-19999)、美國2003年國際節(jié)能標準的照明功率密度、加州能源委員會推薦照明功率密度、美國新建筑研究所的室內(nèi)照明功率密度等。美國的照明能耗限制標準同樣是采用照明功率密度值，但對于不同類型的建筑根據(jù)其使用功能的不同，分別規(guī)定了整棟建筑

14、或逐個房間照明功率密度限制值2。1.2系統(tǒng)研究的意義社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的發(fā)展使得人們的生活水平也不斷提高，導致用電負荷的加劇，又由于世界性的能源危機，能源缺乏已成為世界所面臨的嚴峻問題。而此問題對我國來說尤為嚴重。隨著各類建筑空間的擴大，照明的需求也越來越多，而室內(nèi)照明的管理不到位，往往造成電能的巨大浪費，這樣，提高室內(nèi)用電效率就成為首要考慮的問題。目前對燈光的智能控制，國內(nèi)外已經(jīng)開始采用，但對室內(nèi)燈光的控制，尤其是我國室內(nèi)燈光的智能控制尤為缺乏和不完善，依然是傳統(tǒng)式的人工管理。各類大型建筑不斷擴建，室內(nèi)的用電負荷不斷加大，室內(nèi)用電管理不善，造成電能浪費，經(jīng)濟損失，這種的浪費與當今的節(jié)約能源理

15、念相違背。再者，現(xiàn)代自動化程度不斷提高，計算機技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動化、智能化方向發(fā)展。例如摟道燈光的自動控制等等。所有這些使得室內(nèi)燈光控制應該朝著智能的方向發(fā)展4。所以，開發(fā)簡便、實用的室內(nèi)燈光自動控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。第二章 系統(tǒng)設(shè)計方案2.1設(shè)計要求在一個盡可能大的環(huán)境，白天自然光充足時，照明設(shè)備不啟動；自然光不充足時，會根據(jù)人所處的位置，開啟該位置的照明設(shè)備，若人在室內(nèi)走動，則會依次點亮其行走路徑上的照明設(shè)備；當人離開時，則關(guān)閉該處的照明設(shè)備。系統(tǒng)的主要目的是對燈的開關(guān)狀態(tài)進行控制。當光照檢測模塊和熱釋電紅外線傳感器模塊采集到光照強弱、室內(nèi)是否有人等信息送到單片機端口

16、，單片機根據(jù)接收到的信息通過控制電路對照明設(shè)備進行開關(guān)操作，從而實現(xiàn)照明控制，來達到節(jié)能的目的。2.2系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計可分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。根據(jù)我們需要實現(xiàn)的功能，合理選擇元器件進行設(shè)計。為了制作出想要的電路板，硬件設(shè)計主要涉及到構(gòu)造原理圖，并對原理圖用keil軟件進行仿真，這一步最為重要，它關(guān)系到實驗成功與否的關(guān)鍵。然后一旦仿真測試出我們想要的結(jié)果后，就可進行下一步原理圖的繪制。軟件設(shè)計部分，應該結(jié)合硬件電路所要實現(xiàn)的功能進行設(shè)計。主要針對光電檢測電路和熱釋電傳感器輸出信號進行處理。當光強的時候，系統(tǒng)對光照進行檢測，產(chǎn)生信號并處理控制燈的開關(guān)狀態(tài)，科學管理燈光的亮與滅，達到節(jié)約用電

17、的目的3。2.3功能描述本系統(tǒng)設(shè)計的智能照明系統(tǒng)的功能如下：1.首先通過熱釋電紅外傳感器探測室內(nèi)是否有人，當人在移動時，熱釋電傳感器輸出為高電平，沒人的時候輸出為低電平，電平值發(fā)送到單片機端口作進一步判斷。2.當有人在室內(nèi)，就已經(jīng)啟動，啟動后會通過光敏電阻自動檢測室內(nèi)環(huán)境的光強，然后根據(jù)光敏傳感器來檢測光強，當室內(nèi)光強大時，燈不會打開，當光強不夠時就打開照明。如果白天的亮度達到一定程度，就會自動關(guān)閉。因為采用光強檢測，所以不用考慮白天黑夜時間段的問題，只要室內(nèi)光強不夠，且有人活動就會打開燈。所以即使是陰雨天都會根據(jù)實際光強來決定是否開燈。3.液晶顯示屏可以顯示系統(tǒng)的檢測情況，當檢測到室內(nèi)有人走

18、動的時候，會顯示有人，否則顯示無人。4.時間顯示，即顯示此刻的時間。2.4系統(tǒng)硬件電路框圖系統(tǒng)以單片微型計算機為核心外加多種接口電路組成，共有七個主要部分：stc89c52芯片、光信號采集電路、人體信號采集電路、輸出控制電路、時間顯示電路和復位電路。系統(tǒng)框圖圖1所示：時間顯示電路熱釋電傳感器模塊stc89c52照明驅(qū)動電路光信號判斷電路復位電路圖1 系統(tǒng)硬件電路框圖第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1stc89c52單片機介紹stc89c52是stc公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k字節(jié)的在系統(tǒng)可編程flash存儲器。stc89c52使用經(jīng)典的mcs-51內(nèi)核，但做了很多的改

19、進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能：8k字節(jié)flash，512字節(jié)ram，32位i/o口線，看門狗定時器，內(nèi)置4kb eeprom，max810復位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外stc89c52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內(nèi)

20、容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35mhz，6t/12t可選5。3.2光照檢測電路3.2.1光敏電阻的功能描述光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達110m歐,在強光條件（100lx）下，它阻值（亮阻）僅有幾千甚至數(shù)百歐姆。3.2.2光照檢測電路繼電器是一種根據(jù)電量（電壓、電流等）或者根據(jù)非電量（溫度、時間、轉(zhuǎn)速、壓力）等信號的變化帶動觸點動作，來接通或者斷開

21、所控制的電路或者電器，以實現(xiàn)自動控制和保護電路或者電器設(shè)備的電器。光照檢測電路如圖2所示，通過用萬用表測量，可以知道，當有光照的時候光敏電阻的大小為1.8k，光照不強的時候為2.2k。lm324可以當做比較器使用，當有光照的時候，電阻r2分得比較大的電壓，使得1腳輸出為低，此時三極管處于截止狀態(tài)，繼電器不閉合。當沒有光照的時候，光敏電阻阻值較大，分壓大于r2，所以1腳輸出為高電平，繼電器閉合。圖2 光照檢測電路3.3熱釋電紅外傳感器模塊3.3.1功能描述1、全自動感應：人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。2、可設(shè)置光敏控制，白天或光線強時不感應。3、溫

22、度補償：在夏天當環(huán)境溫度升高至3032，探測距離稍變短，溫度補償可作一定的性能補償。4、兩種觸發(fā)方式：（可跳線選擇）a、不可重復觸發(fā)方式:即感應輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變成低電平；b、可重復觸發(fā)方式：即感應輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖?感應模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)。5、具有感應封鎖時間(默認設(shè)置2.5s封鎖時間)：感應模塊在每一次感應輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段內(nèi)感應

23、器不接受任何感應信號。此功能可以實現(xiàn)“感應輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。(此時間可設(shè)置在零點幾秒幾十秒鐘)8。6、工作電壓范圍寬：默認工作電壓dc4.5v-20v。7、輸出高電平信號：可方便與各類電路實現(xiàn)對接。3.3.2熱釋電模塊檢測原理熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴後岆妭鞲衅骶哂谐杀镜?、不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動安裝等特點。實際使用時，在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透鏡，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測距離及范圍。實驗證明，熱釋電紅外傳感器若

24、不加菲涅爾透鏡，則其檢測距離僅為2m左右；而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到10m以上。由于熱釋電傳感器輸出的信號變化緩慢、幅值小(小于1mv)，不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號，因此傳感器的輸出信號必須經(jīng)過一個專門的信號處理電路，使得傳感器輸出信號的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于單片機處理的數(shù)字信號3。根據(jù)以上要求，人體熱釋電檢測電路組成框圖如圖3所示：信號處理電路熱釋電紅外傳感器檢測對象菲涅爾透鏡圖3 熱釋電組成框圖3.3.3信號處理電路本設(shè)計采用biss0001來完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件就可構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)、報警用人體熱釋電傳感器等。它

25、能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。 它主要由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成。biss0001的引腳圖如圖4所示：圖4 biss0001的引腳圖由biss0001構(gòu)成的信號處理電路如圖5所示。圖5 bis0001的熱釋電紅外開關(guān)應用電路圖圖5中，運算放大器op1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由c3耦合給運算放大器op2進行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器cop1和cop2構(gòu)成的雙向鑒幅器處

26、理后，檢出有效觸發(fā)信號vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號vo經(jīng)晶體管t1放大驅(qū)動繼電器去接通負載。r3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度，當作為照明控制時，若環(huán)境較明亮，r3的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號vs。sw1是工作方式選擇開關(guān)，當sw1與1端連通時，芯片處于可重復觸發(fā)工作方式；當sw1與2端連通時，芯片則處于不可重復觸發(fā)工作方式。輸出延遲時間tx由外部的r9和c7的大小調(diào)整，值為tx24576xr9c7；觸發(fā)封鎖時間ti由外部的r10和c6的大小調(diào)整，值為ti24xr10c6。3.4時間顯示電路3.4.1顯示器1602介紹1602采用標準的16腳接口，其中：第1腳

27、：vss為地電源。第2腳：vdd接5v正電源。第3腳：v0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度。第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：r/w為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當rs和rw共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當rs為低電平rw為高電平時可以讀忙信號，當rs為高電平rw為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：e端為使能端，當e端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光

28、電源正極。第16腳：背光電源負極。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（cgrom)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“a”的代碼是01000001b（41h），顯示時模塊把地址41h中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“a”。3.4.2ds1302電路介紹美國dallas公司推出的具有涓細電流充電能力的低功耗實時時鐘電路ds1302的結(jié)構(gòu)、工作原理及其在實時顯示時間中的應用。它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能。ds130

29、2的引腳排列,其中vcc1為后備電源，vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。ds1302由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當vcc2大于vcc10.2v時，vcc2給ds1302供電。當vcc2小于vcc1時，ds1302由vcc1供電。x1和x2是振蕩源，外接32.768khz晶振。rst是復位/片選線，通過把rst輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。rst輸入有兩種功能：首先，rst接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當rst為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對ds1302進行操作。如果在

30、傳送過程中rst置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在vcc2.5v之前，rst必須保持低電平。只有在sclk為低電平時，才能將rst置為高電平6。如下為時間顯示電路圖：圖6 ds1302電路圖3.5輸出控制電路輸出控制電路使用一個發(fā)光二極管，用5v電源供電，另一端接單片機端口，當端口輸出為低電平的時候，燈亮，否則，燈不亮。3.6電源模塊參照設(shè)計中使用的單片機各器件的電壓參數(shù)，在滿足電路能正常工作的同時，并能保證本次設(shè)計功能的實現(xiàn)，本設(shè)計采用5v電壓供電，可以完全滿足需求。電源模塊的電路圖如下：圖7 電源模塊3.7復位電路在含有控制器的電路系統(tǒng)中，都必須要有相應

31、的復位電路，這樣能夠使系統(tǒng)在上電后，很好地復位系統(tǒng)并使系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。一般簡單的復位電路可以采用rc復位，這種電路的穩(wěn)定性一般、可靠性較高。復位電路如圖所示：圖8 復位電路第四章 軟件設(shè)計4.1軟件設(shè)計流程圖單片機硬件電路要實現(xiàn)它的功能，必須要使用程序來對它進行控制。軟件部分的主要任務是完成對光照檢測電路和對熱釋電傳感器信號處理電路的輸出信號進行處理。在光照較強時，系統(tǒng)繼續(xù)對光照檢測電路的輸出狀態(tài)進行檢測。光照較弱時，系統(tǒng)對信號處理電路的輸出狀態(tài)vo進行檢測。若室內(nèi)有人時vo為高電平，系統(tǒng)控制照明設(shè)備點亮并按設(shè)定的時間進行延時。在延時時間內(nèi)再一次檢測到有人時，則系統(tǒng)又按設(shè)定的時間進行延

32、時；若在延時時間內(nèi)檢測到室內(nèi)無人時，則系統(tǒng)控制照明設(shè)備熄滅并重新對信號處理電路的輸出狀態(tài)vo進行檢測3。根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計要求，軟件設(shè)計流程圖如下：開始自然光是否充是否有人yny設(shè)置延時時間flag=1點亮照明設(shè)備n圖9 軟件設(shè)計流程圖4.2仿真環(huán)境介紹4.2.1keil介紹keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編語言相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部

33、分組合在一起。運行keil軟件需要win98、nt、win2000、winxp等操作系統(tǒng)。如果你使用c語言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用c語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。4.2.2proteus介紹porteus是一款集單片機仿真與spice分析于一身的eda仿真軟件，于1989年由英國labcenter eletronice ltd研發(fā)成功，經(jīng)過多年的發(fā)屏，現(xiàn)已成為當前eda性價比最高、性能最強的一款軟件。proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它eda工具一樣的原理布圖、pcb自動或人工布線及

34、電路仿真的功能外，其最大的特點是proteus vsm(virtual system modelling)實現(xiàn)了混合模式的spice電路仿真，它將虛擬儀器、高級圖表仿真、微處理器軟仿真器、第三方的編譯器和調(diào)試器等有機結(jié)合起來，在世界范圍內(nèi)第一次實現(xiàn)了在硬件物理模型搭建成功之前，即可在計算機上完成原理圖設(shè)計、電路分析與仿真、處理器代碼調(diào)試及實時仿真、系統(tǒng)測試，以及功能驗證12。proteus主要有兩大部分組成：isis原理圖設(shè)計、仿真系統(tǒng)。它用于電路原理圖的設(shè)計以及交互式仿真。ares印制電路板設(shè)計系統(tǒng)。它主要用于印制電路板的設(shè)計，產(chǎn)生最終的pcb文件。4.3邏輯控制室內(nèi)照明控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境因素

35、來決定開關(guān)狀態(tài)，當自然光很強的時候，不管有沒有人，照明設(shè)備都不啟動，當自然光很弱的時候，如果有人就打開照明設(shè)備，沒人就不開啟。編寫程序的時候，光照很強用邏輯1表示，無光照或光照較弱用邏輯0表示，有人用邏輯1表示，無人用邏輯0表示，照明設(shè)備打開用邏輯0表示，照明設(shè)備不打開，用邏輯1表示。根據(jù)上述要求，可以畫出系統(tǒng)邏輯功能表如表1所示，轉(zhuǎn)化成真值表如表2所示。表1 系統(tǒng)邏輯信號光照強度人體信號照明狀態(tài)邏輯狀態(tài)強有關(guān)強無關(guān)弱有開弱無關(guān)表2 系統(tǒng)邏輯真值表信號光照強度人體信號照明狀態(tài)邏輯狀態(tài)111101010001第四章 結(jié)論本文研究了基于stc89c52單片機節(jié)能照明控制系統(tǒng)是設(shè)計原理與實現(xiàn)方法，包

36、括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。首先根據(jù)要求在proteus里繪制好每個模塊的電路圖，再與單片機端口相連，然后將程序設(shè)計下載到單片機中進行仿真，經(jīng)過多次的修改和調(diào)試，仿真的結(jié)果終于達到了要求。在進行硬件電路焊接的時候，要選擇正確的元器件，在實驗板上布置好連接線。焊接完成后，對硬件進行測試，檢查串口是否接錯，測量電源電壓是否正常，復位電平是否正確等等。這里采用keil編程工具，需先根據(jù)要求劃分模塊，優(yōu)化結(jié)構(gòu)；再根據(jù)各模塊特點確定何為主程序，何為子程序，何為中斷服務程序，相互間如何調(diào)用；再根據(jù)各模塊性質(zhì)和功能將各模塊細化，設(shè)計出程序流程圖；最后才根據(jù)各模塊流程圖編制具體程序。調(diào)試時應先調(diào)主程序，實現(xiàn)最基本最

37、主要的功能，在此基礎(chǔ)上再將各模塊功能往主程序上堆砌，直至各模塊聯(lián)調(diào)、統(tǒng)調(diào)，實現(xiàn)全部功能。本設(shè)計最終實現(xiàn)了它的基本功能，當光照強度足夠的時候，不管室內(nèi)有沒有人，燈都不會亮，當光照強度不夠的時候，如果檢測到室內(nèi)有人的話就會啟動照明燈，然后給予一個延時，當人離開后就會熄滅。因為條件有限，本設(shè)計用發(fā)光二極管代替了照明燈，使用5v電壓供電，進行模擬。由于時間的關(guān)系，本設(shè)計還存在一定的待完善之處，以下的幾個問題還需要進一步的研究處理及設(shè)想：1、對熱釋電感應模塊進行處理，加上步進電機，使其可以感應到靜止的人體信號。2、可手動設(shè)置啟動照明裝置的光照條件，以便跟適合相應的環(huán)境。3、檢測模塊與單片機之間的通信，可

38、以采用電力載波通訊，以避免在安裝控制系統(tǒng)時在另外的布線。參考文獻1 張鍇，王偉，許程等.基于單片機的節(jié)能照明控制系統(tǒng)設(shè)計j.河北工業(yè)科技.2011,28（2）：104-108.2 趙建平.國內(nèi)外照明節(jié)能標準的介紹j.中國照明學會室內(nèi)、室外照明專業(yè)委員會2006年年會.2006.3 賈正松.基于單片機實現(xiàn)智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計j.現(xiàn)代電子技術(shù).2009,19(2)；94-96.4 陳晶.基于單片機的教室燈光自動控制器的研究j.福建農(nóng)林大學.2007.5 盧斌.基于單片機的光電雙向計數(shù)器j.制造業(yè)自動化.2012.6 謝宜仁.單片機實用技術(shù)問答m.北京：人民郵電出版社.2003,6.7 陳歲生，盧建剛基于智能檢測技術(shù)的室內(nèi)照明系統(tǒng)j機電工程技術(shù).2008，37(5)：53-558 郭奇.智能家居控制平臺的設(shè)計與實現(xiàn)j.沈陽理工大學.2012.9 徐梅.基于at89c51的室內(nèi)照明控制系統(tǒng)的設(shè)計j.自動化與儀器儀表