智能灯光控制器设计开题报告.docx

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智能灯光控制器设计开题报告

南京理工大学紫金学院

电子工程与光电技术系

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名：

学号：

专业：

电子信息工程

设计（论文）题目：

教室灯光智能控制器系统设计

指导教师:

2014年1月10日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—2005《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文献综述

基于单片机的教室照明控制系统设计的研究

摘要：

本文详细介绍了基于单片机的教室照明系统设计，可以有效的节约教室照明系统所耗能源，响应国家号召建设节约型社会的政策。

系统以单片机为中心，辅以红外检测模块，光照检测模块，报警声光模块以及灯光控制模块组成完整的控制系统。

通过红外检测模块对教室进出人数进行计数，单片机根据需要控制照明系统工作。

并且系统还设计了报警模块，对系统可能的误判作出弥补[1]。

系统综合考虑了照明系统设计的可实现性与实用性，妥善地处理好强弱电之间的连接以及单片机工作稳定性问题。

关键词：

AT89C52照明系统热释电传感器

Abstract:

DesignofLightingSystemsBasedOnMicrocontrollerABSTRACT:

Torespondtothenationalpolicyofbuildingaconservation-basedsocial,thispaperdescribesalightingsystembasedonsinglechipdesignedwithclassroomuse,whichcaneffectivelysavetheenergyconsumptionofthesystem.Centeredonmicrocontroller,thesystemsupplementedbyinfrareddetectionmodule,lightdetectionmodule,thealarmsoundandlightmoduleandcontrolmodulescompletecontrolsystem.Byinfrareddetectionmoduletocountthenumberofclassrooms,themicrocontrolleraccordingtotheneedtocontrollightingsystemswork.Andthesystemalsodesignsalarmmoduleofthesystemtocompensateforapossiblemiscarriageofjustice.Consideringthelightingsystemdesignandpracticalitycanbeachievedandproperlyhandletheconnectionbetweenstrongandweakelectricity,andstabilityofmicrocontrollerwork.

Keywords:

AT89C51LightingSystemsPyroelectricSensor

1教室灯光智能控制器系统研究背景

中国经济持续多年的高速发展让能源问题日益突出。

虽然我国能源总储量不低，但由

于我国人口众多，所以人均储量少，单位产值的能耗 是发达国家的3-10倍。

能源问题已成为制约我国国民经济发展的关键问题。

从环境和自然资源角度出发，能源问题也是我国长期可持续发展 战略中一个关键因素。

此外，能源问题不仅关系经济发展和环境生态，在特定情况下还会对社会稳定有很大影响。

鉴于能源问题的重要性，我国在绿色照明工程新闻发布，绿色照明工程未来五年问将在公用设旅、宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯，节电290亿度电。

上海、河北等一些地方采取政府对节能灯大宗采购每只补贴3至4元的方式进行推广。

从普通白炽灯到高效节能灯，使我国的电光源产品结构逐步向节电型转变，荧光灯与普通白炽灯的比例由19951：

6.25上升到目前的1：

1.5。

目前，我国照明用电约占社会总用电量12%，采用高效照明产品代替传统的低效照明产品可节电60%-80%。

如今，北京正在大力推行绿色照明工程，己推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器，据估算年节约用电可达3442万千瓦时，节约电费2519.7万元。

政府已经在商厦、学校、医院等更换24万只节能灯具。

在奥运工程的建设上、也大量运用节能技术，北京的奥运厂馆“水立方”，通过采用大量的节能灯具，装备新技术，通过增强透光性白天可节约照明能耗50%。

我们党在2000年10月11日党第十五届中央委员会第五次会议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》中明确指出：

“加强基础设施建设是今后五年至十年一项十分重要的任 务。

”其中提到的基础设施建设就包括了能源建设。

《建议》还强调了能源建设要发挥资源优势，优化能源结构，提高利用效率，加强环境保护。

面临如此紧迫的能源问题，我们应该把着眼点放在“高效”利用“清洁”能源上。

由此可见，节能照明用电，对节能具有重要的意义。

目前国内各类院校中，由于同学们的自觉节能意识薄弱，在光线足够强时也开灯，课上完离开教室后灯还亮着的现象普遍存在；而且，节能规划极为欠缺，教室的灯光 控制由管理人员手工代替，教室极多，管理人员忙不过来,这样就造成不必要的电能 浪费和经济损失。

基于以上种种原因，提高教室用电效率就成为学校节能的重要且主要的措施之一，因此节能技术的重要手段之一就是教室灯关自动控制系统的设计无疑就成为其中一项重要课题[2]。

2教室灯光智能控制器系统研究意义

随着国民经济的快速发展，高等教育越来越被政府关注和重视，校园规模也随着高等教育规模的扩大而扩大，教室的数量也大幅度增加。

为使师生有舒适的教学和学习的环境，在教室的面积、设施方面，学校在力所能及的范围内予以最大的改善。

但由于大学开放型的管理模式，以及部分大学生的节能意识的淡薄，高校教室在白天室内照度很高情况下，

仍然普遍存在开灯作业，室内照明设施全部开启；为了建设绿色节，本文设计了种智能照明控制系统，可以合理有效地利用照明灯光，从而大大地减少高校照明能源浪费的现象[3]。

3教室灯光智能控制器系统研究现状

目前，国内外研究开发的智能照明控制系统，按照网络的拓扑结构可以分为集中式或分布式。

集中式智能照明控制系统主要为星形拓扑，即以中央控制节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互连结构[5]。

各照明控制器、控制面板等设备均连接到中央控制器（CPU）上，由中央控制器向照明控制器等末端执行单元传送数据包；分布式智能照明控制系统以中央监控为中心，组建控制主干网和多个控制子网，各照明控制器，控制面板等设备均具有中央处理器CPU单元，每个控制器和面板都可以直接连接在子网上[7]。

4教室灯光智能控制器系统方案设计

4.1教室灯光智能控制器系统研究内容

本文设计的系统采用智能控制，教室灯光智能控制器系统是以单片机为主控芯片，通过热释电红外传感器感应是否有人存在，通过光敏电阻感应教室内的光线强度，经单片机进行判断，以确定教室内是否有人存在，再根据教室内的光线强度来举决定是否开启灯光，实现对教室内的灯光进行智能控制。

做到人在灯在，人走灯关。

系统采用单片机和热释电红外感应传感器自动检测人体信号，不需要人工干预，实现了照明控制的自动化。

，同时系统设计了声光报警模块，通知系统的关灯动作，使产品更加人性化。

本系统应用方便，适用范围广，减少了人工管理成本[8]。

4.2教室灯光智能控制器系统设计思路

本教室灯光智能控制器是以AT89C52单片机为主控芯片，通过热释电红外传感器感应是否有人，通过光敏电阻感应教室内的光线强度，通过单片机进行判断，从而能判断出教室内有人无人，根据光线强度开启灯光，实现对教室内灯光的智能控制。

下面详细介绍。

1、光线强度足够时，无论是否有人在，都不开灯。

2、光线强度不够时，系统先判定开灯，然后进入10s等待时间，若在此期间无人移动，则进入30s倒计时阶段，若在倒计时结束前一直无人移动，则结束时灯光关闭；若30s倒计时阶段内有人移动，则进入10s等待时间，然后如此循环。

3、次控制器配有控制开光，可人工设定灯光一直开启和一直关闭。

从而避免在一些特殊情况发生时出现差错[9]。

教室灯光智能控制器系统由以下几个部分组成：

主控芯片、电源模块、手动控制模块、

热释电红外传感器模块、灯光驱动模块、数码管显示模块、光敏电阻模块，系统组成框图如下：

图1系统结构图

各模块的作用分别如下：

1、电源模块：

该模块将220v交流电经过变压器、全桥整流、稳压、7805稳压之后、输出5v直流电、以达到给本设计所用的单片机、传感器以及其他元器件供电的目的[13]。

2、手动控制模块：

对教室灯光进行手动控制，可直接控制灯光一直开启或一直关闭，以此为特殊情况下的用电要求而设计。

3、热释电红外传感器模块：

由传感器来感应教室内是否有人，然后将结果传送给主控单片机，按有人和无人两种情况来选择不同的灯光控制程序。

从而做到针对有人和无人两种情况分别进行不同的灯光控制。

4、灯光驱动模块：

该模块的主要部分是光电耦合器，通过进行“电—光—电”的转换，达到对灯光的安全控制。

5、数码管显示模：

显示教室内的实时光线强度，和判断无人时的30ｓ倒计时[14]。

6、光敏电阻模块：

光传感器连接主控单片机，对教室内的光线强度进行监控，从而做到随时针对光线强度进行灯光控制，做到合理地管理照明。

参考文献

[1]戴仙金.51单片机及其C语言程序开发实例[M].北京：

清华大学出版社.2008.

[2]郑锋等.51单片机应用系统典型模块开发大全[M].北京：

中国铁道出版社.2010.6.

[3]张元良等.单片机开发技术实例[M].北京：

机械工业出版社.2010.8.

[4]肖婧.单片机系统设计与仿真--基于proteus[M].北京：

北京航空航天大学出版社,2010.

[5]贺哲荣等.AT89S51单片机与编程实例[M].北京：

中国电力出版社.2012.4.

[6]MiaoWang.Designandimplementationofagainschedulingcontrollerfor

awaterlevelcontrolsystem[J].IEEETransControlSystTechnol,

1998（6）:

21–32.

[7]皮大能.单片机课程设计指导书[M].北京：

北京理工大学出版社.2010.

[8]彭为，黄科.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京：

电子工业出版社.2006.

[9]祁红岩等.MCS51单片机实践与应用[M].北京：

机械工业出版社.2012.9.

[10]孙惠芹.单片机项目设计教程[M].北京：

人们邮电出版社.2008.

[11]龙脉工作室.单片机C语言入门[M].北京：

人们邮电出版社.2008.

[12]肖婧.单片机系统设计与仿真—基于proteus[M].北京：

北京航空航天大学出版社.2010.

[13]张光绪等.集成模拟电子技术[M].北京：

北京大学出版社，2010.9.

[14]蒋立平等.数字逻辑电路与系统设计[M].北京：

电子工业出版社，2005.

[15]韩广兴等.电子元器件与实用电路基础[M].北京：

电子工业出版社，2005.

毕业设计（论文）开题报告

２．根据课题要求及文献综述，给出本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

开题报告

1.课题题目

教室灯光智能控制器系统设计

2.本课题的目的和意义

通过资料查阅，了解采用单片机实现的教室灯光智能控制器系统的基本结构和工作原理，完成基于单片机的教室灯光智能控制器系统的硬件电路设计，编制相应的控制软件，购买元件，制作印刷电路板，焊接电路，对设计的硬件电路和软件控制程序进行调试，制作出符合设计要求的实物。

3.研究或解决的问题及工作内容

教室灯光智能控制器系统是以单片机为主控芯片，通过热释电红外传感器感应是否有人存在，通过光敏电阻感应教室内的光线强度，经单片机进行判断，以确定教室内是否有人存在，再根据教室内的光线强度开启灯光，实现对教室内的灯光进行智能控制。

4.拟采用的研究方法

（1）查阅相关资料，了解教室灯光智能控制器系统的工作原理。

（2）完成教室灯光智能控制器系统的硬件电路，并用multisim10.1进行软件仿真。

（3）完成教室灯光智能控制器系统的软件编写，并用proteus进行软件仿真。

（4）软硬件结合，整体调试电路，完成教室灯光智能控制器系统的仿真，达到预期要求。

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

该生查阅了大量与教室灯光智能控制器系统相关的资料，综述了本课题国内外进展动向，确定了教室灯光智能控制器系统的设计方案。

文献综述语言较流畅，层次分明，重点较突出，格式正确，内容切题、较详实，符合毕业设计文献综述的要求。

2．对“开题报告”（课题的深度、广度及工作量）的评语和对设计（论文）结果的预测：

本课题要求学生通过查阅大量与教室灯光智能控制器系统相关的资料，通过阅读资料了解教室灯光智能控制器系统的结构特点及工作原理，确定设计方案，设计出教室灯光智能控制器系统的硬件电路，利用计算机仿真软件，对设计出来的教室灯光智能控制器系统进行计算机仿真调试，给出符合要求的教室灯光智能控制器系统。

或者制作出实物。

本课题的深度、广度适中，毕业设计工作量合适，通过毕业设计，最终应给出设计方案，画出原理电路，给出仿真调试结果，撰写符合要求的毕业设计论文。

成绩

90

指导教师

年月日

所在专业审查意见：

负责人：

年月日