毕业论文-基于AT89C51单片机的智能照明系统设计Word文档格式.docx

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摘要

随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。

同时楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。

本文阐述了照明的有线、无线控制方式设计原理与实现方法。

以设计过程为主线，分别从硬件和软件两个方面描述设计过程，即从硬件电路的设计方法到实现所要求功能的软件技术。

该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以

AT89C51与AT89C2051单片机为基础，实现了有线通信、无线数传、控制与显示等功能。

文中详细地描述了控制电路的设计过程，包括：

键盘与LED显示电路、RS485通信电路、无线数传电路、照明灯控制电路以及看门狗电路等。

对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计与无线数字传输程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。

有线通信程序的功能是：

通过RS485主从通信方式，由主控制器发出命令对全部或单个分控制器所控制的照明灯实现开启、关闭、灯光亮度调节、定时控制等功能。

无线数传程序设计的功能是：

通过无线数传模块实现照明灯的无线遥控，同样实现有线方式控制的功能。

关键词：

主控制器，分控制器，单片机，有线通信，无线数传，灯光亮度控制，定时控制

II

TheControlSystemforLightingBasedonSingle–chipMicrocomputer

Abstrac

Withtherapiddevelopmentofelectronictechnology,thesystemofcontrolbasedonSingle-chipMicrocomputeriswidelyappliedinindustry,agriculture,electricpower,electron,intelligentbuildingandsoon.Microcomputer,asthesubjectandcoreoftheembeddedsystemofcontrol,replacesthetraditionalsystem—electroniccircuit.Atthesametime,thedevelopmentandmaturationoftheintelligentbuildinghaveestablishedthesubstantialfoundationforthepopularizationandapplicationofthecontrolsystemforlightingbasedonsingle-chipmicrocomputer.

Thepaperexpatiatesonthedesigningtheoriesandimplementationmethodofthecontrolsystemforlightingbywiredorwirelesscommunications.Takingthedesigningprocessasmainline,itdescribestheprocessofdesigningfromtworespects

—hardwareandsoftware.Inanotherword,thepaperdescribestheprocessfromthemethodofcircuitdesigningtothesoftwaretechnologyofrealizingthedemandedfunctions.ThehostcontrollerofthecontrolsystemforlightingisbasedonAT89C51

single-chipmicrocomputer,andtheauxiliaryonesarebasedonAT89C2051.Thesystemcandomanyjobs,suchaswiredcommunication,wirelessdatatransmitting,controllinganddisplay.Thepaperdescribesthedesigningprocessofthecircuitatlength,including:

keyboardandLEDdisplay circuit,RS485communicationcircuit,wirelesstransmittingcircuit,controlcircuitoflighting,watchdogcircuit,etc.Thedesigningofsoftwaremainlyincludestheseveralprogramming,suchaswiredcommunication,wirelessdatatransmitting,lamplightcontrolling,timedcontrolling,keyboardscanningandLEDdisplaying.ThewiredcommunicationprogrammingfunctionisthatthroughMaster-slavecommunicationmethodbasedonRS485thehostcontrollersendsorderstotheallauxiliarycontrollersoreachone,including:

turningonlighting,turningofflighting,regulatingbrightnessoflighting,controllingtimedlighting,etc.

Thewirelessdatatransmittingprogrammingfunctionisthatbywirelesstransmitteritrealizeswirelesscontrollingofthelighting,andachievesthefunctionsidenticaltowiredcommunication.

KeyWords:

Hostcontroller,Auxiliarycontroller,Single-chipmicrocomputer,Wiredcommunication,Wirelessdatatransmitting,controllingbrightnessoflighting,Timedcontrolling

目录

摘要 I

目录 I

引言 1

1系统概述 2

1.1单片机的应用技术 2

1.2有线通信技术 2

1.3无线数传技术 3

1.4智能照明控制系统的发展与现状 3

1.4.1智能控制技术的研究现状 3

1.4.2国内外智能照明发展概况 3

1.4.3智能照明控制系统的优点 4

1.4.4智能照明控制系统的组成 4

1.4.5现有智能照明控制系统的分析 4

1.5系统设计 5

1.5.1系统设计要点 5

1.5.2系统设计思路 5

1.6本章小结 8

2基于单片机的照明控制系统的设计框架与性能 9

2.1系统设计要点 9

2.2系统的结构 9

2.3本章小结 12

3基于单片机的照明控制系统的硬件电路设计 13

3.1系统硬件总述 13

3.2CPU性能介绍 13

3.3主控制器的电路设计 13

3.3.1键盘的接口设计 14

3.3.2LED数码显示的接口设计 15

3.3.3看门狗监控电路的设计 15

3.4光信号取样电路 15

3.4.1Microwire串行总线性能介绍 16

3.4.2TLC1549的接口设计 17

3.4.3TCL1549的数据采集程序设计 17

3.5人体信号采集电路 18

3.5.1人体红外探头 18

3.5.2信号处理电路 21

3.5.3比较电路 22

3.6DS12887时钟芯片接口电路设计 23

3.6.1时钟芯片的接口设计 24

3.7RS485通信电路的设计 25

3.8无线数传电路的设计 27

3.8.1无线数传电路的连接 27

3.9本章小结 29

4基于单片机的照明控制系统的软件设计 30

4.1人机交互程序设计 30

4.2键盘扫描程序设计 31

4.3LED数码显示程序设计 32

4.4照明启停控制程序设计 33

4.5单独启停控制程序设计 35

4.6照明亮度控制程序设计 37

4.7照明定时控制程序设计 40

4.8主机部分通信程序设计 44

4.9本章小结 46

5干扰分析 47

5.1干扰产生的后果 47

5.2单片机应用系统的硬件抗干扰设计 47

5.3软件抗干扰技术 49

5.3.1数据采集误差的软件对策 49

5.3.2程序运行失控的软件对策 49

总结 50

致谢 51

参考文献 52

附录 53

引言

随着国民经济的快速发展和社会进步，教育在全社会愈加被关注和重视，校园规模也随着受教育者的数量增加而不断扩大。

但由于学校开放型的管理模式，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；

即使室内无人或人数很少的情况下，也是全部开启室内照明，绝不会有师生因为只有少数人而仅开几盏灯。

长明灯比比皆是，人走不熄灯的现象到处存在。

这种有形和无形的浪费，给校方的水电支出带来了沉重的负担。

学校的水电支出约占全校经费支出的1／4—1／5，电费支出占据较重比例。

能源短缺是21世纪国际面临的新课题。

在寻找新的能源之外，节约能源，提高效益也就成为了我们研究的课题。

所以学校如何来节省电力能源也成为了一个迫切需要解决的问题。

从节约资源、对社会贡献、节省高校经费支出和学生的健康等多方面考虑，高校教室照明的节电问题不得不提到重要的议事日程上来。

目前常用的节电方式为手工控制，声控型，太阳能灯等。

手工方式操作起来不灵活，费时费力。

声控型往往判断不准确，不需要的时候也也会经常亮。

太阳能设备投资比较大，且容易受光照强度的影响。

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。

近十几年来，随着我国城市建设的快速发展，楼宇照明也相应飞速发展。

在楼宇的照明数量与质量两个方面均有显著的变化与提高，特别是随着人民生活水平进入小康水平，楼宇照明水平提高很快，追求人工照明光环境的舒适性、个性化、安全、节能等方面日见突出。

楼宇中人工光环境对于满足人们的生活、学习、娱乐以及工作方面有着重要的意义。

照明控制系统传统是以照明配电箱通过手动开关来控制