基于单片机的智能照明控制系统设计(1)文档格式.docx

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工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。

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目 录

1 引言...............................................................................................................................................

1.1 研究背景.............................................................................................................................

1.2 智能照明控制系统的优点....................................................................................................

2 设计部分.......................................................................................................................................

2.1设计要求................................................................................................................................

2.2系统设计................................................................................................................................

2.3逻辑控制................................................................................................................................

2.4硬件设计................................................................................................................................

2.4.1 系统硬件总述.................................................................................................................

2.4.2 AT89C51单片机介绍....................................................................................................

2.4.3 光照检测电路.................................................................................................................

2.4.4 人体信号采集电路.........................................................................................................

2.4.5 比较电路.........................................................................................................................

2.4.6 延迟时间选择电路.........................................................................................................

2.4.7 输出控制电路.................................................................................................................

3 系统软件设计及实现...................................................................................................................

4 结论.............................................................................................................................................

5评价………………………………………………………………………………………………..

6组员分工…………………………………………………………………………………………..

1引言

1.1研究背景

如今普遍高校都是开放型的管理模式，高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；

即使是很少的时候也是整个教室的灯全亮着。

甚至教室无人的时候灯仍然亮着。

这些现象普遍存在于各大高校，浪费了电力资源。

目前通常使用的节电方式有实行手工控制，声控型，太阳能灯等。

但是它们都存在一定的弊端。

手工控制方式操作不便，费时费力，而且需要人工控制。

声控型则容易存在判断不准确，当不是人为需要的时候，其它噪声也可能会让灯亮。

太阳能设备投资比较大，且容易受光照强度的影响，不适合用在教室设施场所。

因此市场上迫切需要一种操作方便、价格低廉、便于大面积推广的新型节能方案。

1.2智能照明控制系统的优点

智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其它手段，对电力照明实行智能控制，提供合适照明光环境的同时降低照明系统电能消耗和其它使用费用。

智能照明控制系统于手动照明控制系统相比有很多优点，包括创造环境气氛，改善工作环境、提高工作效率，良好的节能效果，延长光源寿命，管理维护方便等。

1.3智能照明控制系统的组成

智能照明控制系统主要由输入装置、处理器和执行器三个部分组成。

输入装置可以不断检测周围环境的光照度水平，可以探测到某个区域是否有人移动，以及输入人们的控制指令，并把相应的信号传送给处理器。

输入装置包括传感器、定时装置和控制面板或遥控器。

处理器接受输入装置的信号，经过信息处理、判断、分析，输出控制信号。

执行器与灯具直接连接，控制灯光回路的闭合或断开和调节灯光到相应的水平，包括手动开关。

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2设计部分

2.1设计要求

控制器的主要目的是对灯的开关状态进行控制。

工作时根据时间，人工控制及光照等因素综合控制灯的开关状态。

光照检测电路和红外线传感器采集光照强弱、室内是否有人等信息送到单片机，单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作，从而实现照明控制，以达到节能的目的。

系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。

硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。

硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。

硬件电路的设计最重要的选择用于控制的单片机，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。

硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。

软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；

然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；

最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。

本系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。

2.2系统设计

系统设计可分为硬件设计和软件设计两部分。

根据我们需要实现的功能，合理选择元器件进行设计。

软件设计部分，应该结合硬件电路所要实现的功能进行设计。

主要针对光电检测电路和热释电红外传感器输出信号进行处理。

当光强的时候，系统对光照进行检测，产生信号并处理控制灯的开关状态，科学管理灯光的亮与灭，达到节约用电的目的。

2.3逻辑控制

教室内灯光控制系统根据天气、时间、等因素自动控制教室内灯光。

当教室或者其

它照明场所里面有人时，或者需要进行作业时，如果光线较暗则开灯，光线很亮时则关灯，没有人时，或者不需要进行作业时，则关灯。

光线亮时则关灯，晴天时关灯，休息时间关灯。

根据上述要求，可以画出控制系统逻辑功能表，如表1-1所示。

室内灯光控制系统可以根据气候、人体等因素全天候自动控制室内照明电器的开和关。

做到光线暗时开灯，雨天阴天时开灯，无人时关灯，光线亮时关灯，晴天时关灯。

在确保室内正常照明同时，可有效防止无人时开灯﹑光线亮时开灯，从而达到节电目的。

根据上述要求，可以画出如表2-1所示控制系统逻辑功能表。

关系如果假设：

室内光线强度为A：

光线强时A=1，光线弱时A=0；

人体信号为B：

有人时B=1，无人时B=0；

作息时间为C：

上课时C=1，休息时C=0；

电灯开关状态为D：

合时D=1，断开时D=0。

则表1-1可以转化为表1-2。

由真值表可得出系统逻辑函数表达式为：

D=A·

B·

C

如下表所示

表1-1系统逻辑

信号

室内光信号

人体信号

时钟信号

参数

自然光照度

人体

作息时间

电灯的开关状态

强

无

休息

断

上课

逻

有

辑

状

弱

态

合

表1-2逻辑系统真值表