單片機(jī)智能燈光控制系統(tǒng)方案

1、 維修電工論文 論文題目：?jiǎn)纹瑱C(jī)智能照明控制系統(tǒng)單片機(jī)智能照明控制系統(tǒng) 摘要：本文主要介紹了利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度的控制，它是一種由單片機(jī)控制的智能照明控制器。按鈕和遙控器的操作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便、快捷，并帶有手動(dòng)控制按鈕，當(dāng)系統(tǒng)無法控制時(shí)可以手動(dòng)復(fù)位。在公共場(chǎng)所安裝單片智能照明控制器后，可以根據(jù)是否有人和環(huán)境光來控制燈光的亮度，在實(shí)現(xiàn)智能化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。隨著人們生活水平的逐步提高，智能電器產(chǎn)品逐漸走進(jìn)人們的生活。該系統(tǒng)通過應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度的控制。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，智能，照明控制器。一、簡(jiǎn)介現(xiàn)在電器的發(fā)展趨勢(shì)是智能化，這將使人們使用起來更加方便。智能產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用，所以

2、我們打算研究智能照明控制器。雖然按鍵式燈光控制器仍然是燈光控制器市場(chǎng)的主體。然而，現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和人們需求的變化，讓傳統(tǒng)的燈光控制器感受到了產(chǎn)品更新?lián)Q代的威脅。智能照明控制系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是省電和方便。省電更重要，現(xiàn)在全世界都缺電。 2003年，美國(guó)和加拿大大面積停電。在我國(guó)也是，很多省市每年夏天都會(huì)停電。如果我們使用我們的智能照明控制系統(tǒng)，那么假設(shè)我們每天可以節(jié)省 10 分鐘的點(diǎn)亮?xí)r間，并且該燈配備了一個(gè) 10W 的節(jié)能燈泡（一個(gè) 10W 的節(jié)能燈泡相當(dāng)于一個(gè) 40W 的白熾燈）燈泡）。節(jié)電10Wx600s=6000J，1個(gè)月（30天）可節(jié)電180000J，一年可節(jié)電2190000J，相當(dāng)

3、于0.6度電。不要小看這 0.6 kWh 的電量。如果全國(guó)人民每年可以節(jié)電0.6度電，那么全國(guó)每年可以節(jié)電7.8億度電。這7.8億度電可節(jié)約近4億元。 4億元能建多少希望小學(xué)？有多少無家可歸的孤兒能獲救，有多少貧困兒童無法實(shí)現(xiàn)上學(xué)的夢(mèng)想！更重要的是環(huán)境保護(hù)。我們都知道，我國(guó)70%的電力來自火力發(fā)電廠，如果火力發(fā)電廠每千瓦時(shí)（即1千瓦時(shí)）發(fā)電量減少，二氧化碳排放量就會(huì)減少。1千克那么節(jié)約3.9億度電就相當(dāng)于減少了39萬噸二氧化碳排放到大氣中，而二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)?。這是因?yàn)槿蜻^量排放二氧化碳到大氣中，導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，海平面上升，大片土地被淹沒，氣候變暖，降水量和土壤水分進(jìn)一步減少

4、，氣候逐漸干旱，土地荒漠化，草原退化。變得更加嚴(yán)重。AT 89 S 51單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)。它包含 4K B系統(tǒng)可編程 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器。該裝置采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)器。技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 命令系統(tǒng)和引腳。它集成了Flash程序存儲(chǔ)器，可以通過在線編程（ISP）或傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程，并在單芯片中集成了一個(gè)通用的8位微處理器。 ATMEL 功能強(qiáng)大、成本低廉的AT 89 S 51 微控制器可以為您提供許多具有成本效益的應(yīng)用，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89S52微控制器是一款低功耗、高性能 CMOS 8 位微控

5、制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程閃存。它采用 Atmel 的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，80C與工業(yè) 51 產(chǎn)品完全指令和引腳兼容。片上閃存允許在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行編程，也適用于傳統(tǒng)編程器。 AT89S52單片機(jī)在單芯片上，配備智能8位CPU和系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高度靈活、超高效的解決方案。AT 89 S 52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)特性：8k 字節(jié)閃存、256 字節(jié) RAM、32 位 I/O 線、看門狗定時(shí)器、2 個(gè)數(shù)據(jù)指針、三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串口、晶振和時(shí)鐘電路。此外，AT89S52 可低至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作

6、，支持 2 種軟件可選擇的省電模式。在空閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行端口和中斷繼續(xù)工作。在掉電保護(hù)模式下，RAM容量被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)的所有工作都停止，直到下一次中斷或硬件復(fù)位。2.系統(tǒng)組成單片機(jī)控制的智能照明控制器組成如下：圖 2.1 控制器框圖該智能燈控制器分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式。在自動(dòng)模式下，燈控可以根據(jù)環(huán)境光的亮度以及燈控是否檢測(cè)到人（是否有人），自動(dòng)打開燈控開關(guān)。當(dāng)電腦檢測(cè)到人且環(huán)境光達(dá)到一定水平（可設(shè)置和調(diào)整）時(shí)，燈控開關(guān)將打開。如果環(huán)境光沒有達(dá)到這個(gè)水平，光控開關(guān)將不會(huì)打開。當(dāng)電腦未檢測(cè)到人時(shí)，無論多黑，燈控制器都不會(huì)打開。手動(dòng)模式適用

7、于不習(xí)慣使用自動(dòng)模式或在緊急情況下使用的人，例如燈控制器中的微電腦故障。在手動(dòng)模式下，重置程序。3.系統(tǒng)硬件電路1.動(dòng)力部分電源部分通過變壓器將220V交流電轉(zhuǎn)換為9V交流電，再通過整流橋?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為5V直流電（因?yàn)殡娔X需要5V直流電）。這時(shí)候5V DC很不穩(wěn)定，不能滿足電腦工作的需要。因此，電流必須通過電解電容和集成穩(wěn)壓塊7805，才能逐步實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和濾波的功能。電壓調(diào)節(jié)示意圖圖 3.1 電壓調(diào)節(jié)圖通過整流橋的電流：通過E0后：最后，通過集成穩(wěn)壓塊 7805這樣的電流經(jīng)過2個(gè)電容后適合電腦工作，在電路原理圖右上角+5V輸出。2.計(jì)算機(jī)（CPU）部分電腦部分是整個(gè)智能臺(tái)燈的核心。沒有這部分，智能臺(tái)

8、燈就不會(huì)“智能”。它的CPU是單片機(jī)AT89C2051，有20個(gè)引腳，對(duì)于我們的智能臺(tái)燈來說已經(jīng)足夠了。晶振系統(tǒng)分別連接到引腳 4（XTAL2）和引腳 5（XTAL1），復(fù)位系統(tǒng)連接到引腳 1（RST）。圖3.2.1 AT89S52外部接線圖CPU和晶振的關(guān)系就像大腦和心臟。如果心跳不穩(wěn)定，大腦將無法正常工作。晶振可以提供非常準(zhǔn)確和穩(wěn)定的頻率，使CPU能夠正常工作。圖3.2.2 AT89S52結(jié)構(gòu)圖3.遙控部分圖 3.3 遙控器部分遙控系統(tǒng)分為發(fā)射和接收兩部分，發(fā)射部分是遙控器。接收部分可以接收遙控器發(fā)出的紅外線。 （與紅外發(fā)射管共用紅外接收頭，用于人體位置檢測(cè)）4.環(huán)境光檢測(cè)圖 3.4 環(huán)境

9、光檢測(cè)示意圖環(huán)境光檢測(cè)是比較重要的部分，關(guān)鍵部件有兩個(gè)，一個(gè)是光電二極管，一個(gè)是50K的可變電阻（電位器）。光電二極管的檢測(cè)能力（靈敏度）根據(jù)可變電阻進(jìn)行控制。有人認(rèn)為天很亮，燈亮著。然后你增加電阻，光電二極管的靈敏度就會(huì)降低。下來，這樣你就可以等到天黑了再開燈。同樣，如果你覺得天已經(jīng)黑了，燈還沒亮，那么你可以把電阻調(diào)低一點(diǎn)。如此反復(fù)多次，即可將智能臺(tái)燈調(diào)整到最適合自己的理想狀態(tài)。5.人體位置檢測(cè)圖 3.5 人體位置檢測(cè)示意圖人體位置檢測(cè)依靠紅外線發(fā)射管（二極管）向前發(fā)射紅外線。如果有人坐在燈前，發(fā)出的紅外線會(huì)被反射回來，被紅外線接收器檢測(cè)到后，會(huì)向計(jì)算機(jī)發(fā)送指令，表示有人到了。如果此時(shí)環(huán)境光

10、檢測(cè)也滿足要求，則臺(tái)燈亮。6.輸出控制部分輸出控制部分分為兩部分：圖 3.6 輸出控制圖= 1 * GB2繼電器控制電路：繼電器大家初中接觸電的時(shí)候想必大家都學(xué)過吧。它通過磁力控制電路的通斷。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，小鐵片被吸住，所以電路導(dǎo)通。當(dāng)電磁鐵不通電時(shí)，鐵片的彈性勢(shì)能使鐵片接觸另一點(diǎn)，電路被阻斷。因此，使用繼電器控制電路會(huì)產(chǎn)生輕微的咔噠聲，也稱為接觸技術(shù)。用它作為臺(tái)燈，臺(tái)燈只有開和關(guān)兩種可能，要么開，要么暗，不能調(diào)暗。= 2 * GB2可控硅控制電路：與繼電器相比，晶閘管要復(fù)雜得多。它是一種三態(tài)固件器件（SCR），陽(yáng)極對(duì)應(yīng)晶體管的集電極，陰極對(duì)應(yīng)發(fā)射極，柵極對(duì)應(yīng)基極?？煽毓柚辉谕〝酄顟B(tài)下工作，

11、因此可以作為開關(guān)元件使用。晶閘管和繼電器只需要其中一個(gè)工作，智能臺(tái)燈就可以正常工作。但是晶閘管相對(duì)于繼電器的優(yōu)勢(shì)在于晶閘管采用的是非接觸技術(shù)，雖然它只有開和關(guān)兩種狀態(tài)，但是因?yàn)樗褂昧瞬糠纸涣髡也ǎ运粌H在沒有開和關(guān)的時(shí)候開和關(guān)。聲音，并且燈泡可以調(diào)光，這比機(jī)械調(diào)光有更好的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗谡{(diào)光時(shí)處于“柔和”狀態(tài)。7.過零檢測(cè)部分圖 3.7 過零檢測(cè)示意圖過零檢測(cè)電路用于檢測(cè)電源電壓波形的過零點(diǎn)，產(chǎn)生過零脈沖。整流部分產(chǎn)生的全脈動(dòng)直流電壓送入過零檢測(cè)電路，形成與電壓過零點(diǎn)同步的負(fù)脈沖同步信號(hào)，送至單片機(jī)的中斷輸入端INT0觸發(fā)晶閘管進(jìn)行同步切換。四、軟件設(shè)計(jì)部分一、程序流程圖開始定時(shí)器初始化

12、中斷系統(tǒng)初始化輸出顯示等待中斷結(jié)束中斷延時(shí)1min環(huán)境光檢測(cè)人體位置檢測(cè)中斷返回2.系統(tǒng)程序源程序：ORG0000HAJMP 主ORG0003HAJMPDET1;遠(yuǎn)探測(cè)器ORG0013HAJMPDET0;近探測(cè)器ORG0050H主要：MOVTMOD，#00000010B；模式 2，8 位自動(dòng)重載計(jì)數(shù)器MOV TCON,#00010000B;打開計(jì)數(shù)器 T0電影，#10000111B；啟用所有中斷MOVP0, #00000001B;設(shè)置初始值DET0，可重復(fù)觸發(fā)DET1，燈滅SJMP$燈光慢慢變亮DET1:MOVP0,#00000001B呼叫時(shí)間0；燈光亮度延遲 10msMOVP0,#00000

13、011B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00000101B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00000111B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00001001B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00001011B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00001101B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00001111B呼叫時(shí)間1視網(wǎng)膜病變；燈慢慢熄滅DET0：呼叫時(shí)間1；延遲 1 分鐘MOVTCON，一個(gè)安拉，#1JZLOOPMOVP0,#00001111B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00001101B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00001011B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00001001B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00000111B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00000101B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00000011B呼叫時(shí)間0MOVP0,#00000001B視網(wǎng)膜病變循環(huán)： RET10msTIME0: S E TBTR0MOVR0,#250MOVR1,#20D_1 DJNZR0, D_1MOVR0,#250DJNZR1, D_1CLRTR0RET1 分鐘延遲TIME1:SETBTR0MOVR0,#250MOVR1，#200MOVR2，#60D_2 :D JNZR0,D_2MOVR1，#200DJNZR1,D_2MOVR2，#60DJNZR2,D_2CLRTR0RET結(jié)尾5. 參考文獻(xiàn)