AT89C51單片機(jī)照明控制系統(tǒng)

AT89C51單片機(jī)照明控制系統(tǒng)第一頁(yè)，共22頁(yè)。AT89C51單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)組員分工：XX：編寫(xiě)策劃以及相關(guān)硬件設(shè)計(jì)XX：產(chǎn)品評(píng)估與軟件結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)XX：硬件電路設(shè)計(jì)XX：研究背景與市場(chǎng)調(diào)查第二頁(yè)，共22頁(yè)。研究背景

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，教育在全社會(huì)愈加被關(guān)注和重視，校園規(guī)模也隨著受教育者的數(shù)量增加而不斷擴(kuò)大，教室的數(shù)量也大幅度增加。為使師生有舒適的教學(xué)和學(xué)習(xí)的環(huán)境，無(wú)論是教室的面積、設(shè)施和照度，校方在力所能及的范圍內(nèi)，都付出了十分的努力。但由于學(xué)校開(kāi)放型的管理模式，以及全員的節(jié)能意識(shí)的淡薄，高校的教室在白天室內(nèi)照度很高的情況下，仍然普遍存在開(kāi)燈作業(yè)；即使室內(nèi)無(wú)人或人數(shù)很少的情況下，也是全部開(kāi)啟室內(nèi)照明。夜間許多教室，即使僅有幾個(gè)學(xué)生在教室自習(xí)，但室內(nèi)照明全部開(kāi)啟，絕不會(huì)有師生因?yàn)橹挥猩贁?shù)人而僅開(kāi)幾盞燈。長(zhǎng)明燈比比皆是，人走不熄燈的現(xiàn)象到處存在。這些現(xiàn)象普遍存在于各大高校，浪費(fèi)了電力資源。第三頁(yè)，共22頁(yè)。研究背景能源短缺是21世紀(jì)國(guó)際面臨的新課題。在尋找新的能源之外，節(jié)約能源，提高效益也就成為了我們研究的目的。所以學(xué)校如何來(lái)節(jié)省電力能源也成為了一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。從節(jié)約資源、對(duì)社會(huì)貢獻(xiàn)、節(jié)省高校經(jīng)費(fèi)支出和學(xué)生的健康等多方面考慮，高校教室照明的節(jié)電問(wèn)題不得不提到重要的議事日程上來(lái)。第四頁(yè)，共22頁(yè)。研究背景本設(shè)計(jì)通過(guò)熱釋型紅外傳感技術(shù)，利用人體的溫度作為檢測(cè)目標(biāo)。當(dāng)人進(jìn)入其探測(cè)區(qū)域內(nèi)，紅外傳感器將人體與空間溫度的差值傳遞給信號(hào)處理系統(tǒng)，從而實(shí)施對(duì)控制電路的驅(qū)動(dòng)與否，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的具體控制，最終由單片機(jī)對(duì)房間內(nèi)人數(shù)和光線(xiàn)的綜合實(shí)時(shí)控制。根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)控制燈的開(kāi)關(guān)，這樣就會(huì)杜絕嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象，并且具有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。第五頁(yè)，共22頁(yè)。研究的基本框架該系統(tǒng)應(yīng)用了兩種傳感器，人體紅外傳感器和自然光線(xiàn)傳感器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的自然照明情況和人員情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)與控制的功能，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。具體功能如下：

第一，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人體紅外檢測(cè)電路，有人進(jìn)入探測(cè)范圍時(shí)輸出信號(hào)。

第二，系統(tǒng)設(shè)計(jì)自然光檢測(cè)電路，對(duì)照明現(xiàn)場(chǎng)的亮度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。雖在工作時(shí)間，但現(xiàn)場(chǎng)的亮度如果能夠滿(mǎn)足設(shè)定要求時(shí)，系統(tǒng)同樣關(guān)閉照明設(shè)備。

第三，設(shè)計(jì)按鍵電路，設(shè)定強(qiáng)制開(kāi)燈和強(qiáng)制關(guān)燈按鍵。如有需要人為開(kāi)燈或滅燈，可按相應(yīng)鍵。比如在教室內(nèi)，晚上要演示幻燈片，現(xiàn)實(shí)條件是室內(nèi)有人，自然亮度不滿(mǎn)足工作要求，按照系統(tǒng)的自動(dòng)控制程序，是不會(huì)滅燈的，但我們確實(shí)需要燈滅，這時(shí)就可以按下強(qiáng)制關(guān)燈按鍵。

設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的理念是：

第一，“以人為本，人使用燈”;第二，“節(jié)能環(huán)保”。第六頁(yè)，共22頁(yè)。系統(tǒng)總體框圖第七頁(yè)，共22頁(yè)。流程圖第八頁(yè)，共22頁(yè)。硬件電路設(shè)計(jì)------電源模塊

由于整個(gè)系統(tǒng)采用的電源電壓需+5V和+12V電壓，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要經(jīng)過(guò)電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。電源電路得到+5V的直流電壓供AT89C51,熱釋紅外芯片RE200B,傳感器信號(hào)處理芯片BISS0001,電壓比較器，LED等器件使用，+12V為繼電器提供電壓。第九頁(yè)，共22頁(yè)。硬件電路設(shè)計(jì)------執(zhí)行模塊-繼電器電路

使用了一個(gè)三極管Q1來(lái)控制繼電器電路，繼電器RL1線(xiàn)圈一端接+12V直流電源另一端與三極管集電極相連。當(dāng)單片機(jī)引腳輸出高電平時(shí)，繼電器RL1開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電燈電路接通。二極管D5起續(xù)流作用。12v第十頁(yè)，共22頁(yè)。硬件電路設(shè)計(jì)------LED指示電路

任何儀器設(shè)備，如果有實(shí)時(shí)的信號(hào)指示，不僅能夠幫助人們分析該系統(tǒng)是否在正常工作。而且具有一種心理暗示，能夠讓人覺(jué)得踏實(shí)愉悅。

該照明系統(tǒng)設(shè)置了兩個(gè)LED燈作指示燈，綠色LED亮?xí)r，表示系統(tǒng)處于自動(dòng)監(jiān)控狀態(tài)：黃色LED燈亮?xí)r，表示系統(tǒng)處于鍵盤(pán)強(qiáng)制控制狀態(tài)，等待退出鍵S3使其退出強(qiáng)制狀態(tài)。第十一頁(yè)，共22頁(yè)。硬件電路設(shè)計(jì)------人體紅外檢測(cè)電路人體紅外檢測(cè)電路框圖第十二頁(yè)，共22頁(yè)。硬件電路設(shè)計(jì)------人體紅外檢測(cè)電路

人體輻射的紅外線(xiàn)中心波長(zhǎng)為9-10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7-10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線(xiàn)傳感器。該模塊由三部分組成，包括：菲涅爾透鏡，熱釋電紅外傳感器以及相應(yīng)的傳感器信號(hào)處理電路。人體熱釋紅外信號(hào)通過(guò)菲涅爾透鏡聚焦，傳給熱釋電紅外傳感器PIR，然后

PIR將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱電信號(hào)，接著PIR信號(hào)處理電路將微弱電信號(hào)進(jìn)行處理，生產(chǎn)單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。最終有人時(shí)，PIR輸出為高電平；無(wú)人時(shí)PIR輸出為低電平。這就是該電路模塊要實(shí)現(xiàn)的功能。第十三頁(yè)，共22頁(yè)。硬件電路設(shè)計(jì)------人體紅外檢測(cè)電路人體紅外檢測(cè)電路圖第十四頁(yè)，共22頁(yè)。硬件電路設(shè)計(jì)------可見(jiàn)光檢測(cè)模塊

感光器件為光敏電阻RL，R1為精密電阻。光敏電阻RL一端接+5V電源，另一端與R1的電阻分壓。當(dāng)有光照射時(shí)，光敏電阻阻值下降，三級(jí)管VT進(jìn)入飽和狀態(tài)，輸出為低電平；當(dāng)無(wú)光照時(shí)，三極管VT截止，輸出為高電平。集電極輸出經(jīng)非門(mén)整形后直接與單片機(jī)I/O口連接。

使用一個(gè)光敏電阻作為光線(xiàn)傳感器檢測(cè)環(huán)境的光照度,光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻第十五頁(yè)，共22頁(yè)。硬件電路設(shè)計(jì)------按鍵電路

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三個(gè)獨(dú)立式按鍵，它們的功能分別為S1強(qiáng)制控制照明系統(tǒng)的燈全亮、S2強(qiáng)制燈全滅、S3可以使系統(tǒng)退出這種強(qiáng)制程序，使系統(tǒng)回到自動(dòng)監(jiān)控的狀態(tài)中。

這三個(gè)按鍵是分別接在單片機(jī)的P0.0、P0.1、P0.2三個(gè)端口上，由于P0口內(nèi)沒(méi)有上拉電阻，故外接三個(gè)上拉電阻。按照?qǐng)D中接法，這幾個(gè)端口是低電平有效。第十六頁(yè)，共22頁(yè)。主電路原理圖申偉光照檢測(cè)模塊按鍵模塊人體紅外檢測(cè)模塊電源模塊繼電器模塊LED指示模塊照明電路申偉第十七頁(yè)，共22頁(yè)。軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖第十八頁(yè)，共22頁(yè)。軟件設(shè)計(jì)按鍵流程圖本設(shè)計(jì)中，按鍵程序采用掃描方式的來(lái)判斷是否有鍵。按鍵流程里設(shè)計(jì)了10ms延時(shí)子程序來(lái)消抖。第十九頁(yè)，共22頁(yè)?？偨Y(jié)與評(píng)價(jià)

智能照明控制系統(tǒng)是通過(guò)使用計(jì)算機(jī)技術(shù)并輔助以其它手段，對(duì)電力照明實(shí)行智能控制，智能照明控制系統(tǒng)于手動(dòng)照明控制系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)照明控制人性化，通過(guò)控制調(diào)解，來(lái)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景控制、定時(shí)控制、多點(diǎn)控制等多種控制方案，以保證照明質(zhì)量。（2）改善工作環(huán)境，提高了工作效率，延長(zhǎng)了燈具的使用壽命。（3）節(jié)約能源，智能照明管理系統(tǒng)采用設(shè)置照明工作狀態(tài)的方式，通過(guò)智能化管理使系統(tǒng)能最大限度地節(jié)約能源。（4）提高管理水平：將大大減少使用者的運(yùn)行維護(hù)次數(shù)。第二十頁(yè)，共22頁(yè)。總結(jié)與評(píng)價(jià)