教室智能照明系统的设计与实现Word文档下载推荐.docx
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目 录
1
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1.
1.2国外发展趋势 1.
1.3国内技术现状 2.
1.4课题研究的目的 2.
1.5课题研究的内容 2.
第二章 系统总体设计 3
2.1系统总体设计思想 3
第三章 系统硬件设计 6
3.1系统整体设计方案 6
3.2控制系统的主要硬件电路 6
3.2.1系统主控电路 6
3.2.2在线编程模块电路 8
3.2.3系统供电电路 9
3.2.4数据采集电路 9
3.2.5系统时钟电路 15
3.2.6系统看门狗电路 17
3.2.7继电器驱动接口电路 19
3.2.8超时报警电路 20
第四章 系统软件设计 22
4.1系统监控主程序模块 22
4.1.1系统自检初始化 23
4.1.2定时中断处理 23
4.2多任务操作系统的构建 24
4.2数据采集模块程序设计 25
4.2.1传感器的优缺点 25
4.2.2数据采集软件的实现 25
4.3时钟模块 6
4.3.1数据的输入输出 26
4.3.2时钟内部寄存器的使用 26
4.3.3时钟自检初始化 27
4.3.4DS1302程序 29
4.4显示驱动模块 0
4.4.1系统自检ULN2803的运用 30
4.4.2显示程序 1
4.5系统键功能 1
第六章 总结 33
参考文献 33
附 录 35
天津大学仁爱学院2013届本科生毕业设计（论文）
第一章 绪论
1.1课题研究背景
随着计算机网络、通信、控制等技术的发展,智能建筑的发展越来越迅猛。
目前，国内大多数智能建筑存在效率低、能耗高的现象。
就智能建筑的照明系统来说，许多地方的灯经常是从早到晚开着的，不管这些房间或楼道是否有人，也不管有多少人。
或者，当自然光照度很好时，灯不能及时关闭；
反之，当自然光照度难以满足人的需求时，又不能及时打开灯光。
这种照明方式，不仅造成能源的浪费，而且不能满足人对照明的基本需求，同时也给人的视力造成了很大的影响。
各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室的用电负荷不断加大，教室用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。
再者，现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。
的自动控制等等。
所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。
于是，开发简便、实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。
部分学校也意识到了教室照明中存在的巨大浪费，采取了各种各样的管理方式，企图来杜绝这种浪费。
如:
费用包干制、任课教师负责制、组织勤工俭学学生或聘用专职人员进行专门管理，拉闸限电等等。
许多学校都采取过这些方法，但始终没能长久坚持下去，也就没有取得理想效果。
其次，学生对教学楼教室的利用状况的未知往往造成有些教室人满为患，有些教室无人问津的状况。
从而由于管理不当而影响教学资源分配等种种问题。
1.2国外发展趋势
世界各地发电的主要原料是煤炭、石油和天然气，而丹麦在能源利用方面的成功经验提供了很好的借鉴。
从1974年以来，尽管丹麦国民收入增长了50%，丹麦总的能源消费量并没有增加。
丹麦是OECD成员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。
他们不断地提供一些节能供热系统，例如丹麦热电同供热电厂（CHP），而且，他们尽可能的有效利用资源。
这样，他们的能源使用总效率达到了90%。
丹麦政府很重视住房空间用电的节能，并设立了对新建房屋节能的诸多要求。
数据显示，居民入住有节能装置的房子时，他们要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。
其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。
还有，欧司朗一斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯，节约6%的总系统功率，并具有更高的光通和平均光通量。
飞利浦照明公司推出的陶瓷金卤灯代替过去的卤钨灯，可节能60%的电能。
种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源，节约电能。
1.3国内技术现状
目前，我国照明用电约占社会总用电量的12%，采用高效照明产品代替传统的低效照明产品可节电60%到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，据测算年节约用电可达3442万千瓦时，节约电费2519.7万元。
政府己经在商厦、学校、医院等更换了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%。
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。
1.4课题研究的目的
针对目前学校教学楼用电设备控制和教学管理不足的现状，以提高教室用电设备控制的自动化和教学管理的效率为目的，开发了一套功能较完善的基于总线的智能教室照明控制系统。
本系统应用先进的电子技术、网络技术、自动控制技术以及实用的软件平台。
（1）基于AT89C52单片机的教室灯光智能设计；
（2）加强灯光控制智能化理念。
1.5课题研究的内容
本课题的研究内容主要有以下六点：
（1）灯光控制方案的研究；
（2）灯光检测方案的研究；
（3）教室内人数检测方案的研究；
（4）热释电红外传感器的信息处理；
（5）人体与光照环境信号采集与处理；
（6）开发单片机系统。
第二章 系统总体设计
2.1系统总体设计思想
该系统以AT89S51单片机[8]作为控制装置的智能部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；
根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制。
整体系统由人体传感器感应信号，再送入单片机进行处理，再由单片机控制控制教室灯光。
同时将环境亮度检测、人工控制、报警控制等功能加入到系统中。
系统设计流程图如下：
系统方案分析
器件分析选择
软件设计
硬件设计
仿真设计
调试
整体综合
图2-1系统总体设计思路图
室内灯光控制系统可以根据作息时间、气候、人体等因素全天候自动模糊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，休息时间关灯。
在确保室内正常照明同时，可有效防止无人灯（无人时开灯）﹑无效灯（光线亮时开灯）、无限灯（休息时间开灯），从而达到节电目的。
根据上述要求，可以画出控制系统逻辑功能表，如表2-1所示。
9
信
号
参
数
逻
辑状态
表2-1系统逻辑关系表
室内光信号
人体信号
时钟信号
电灯的开关状
态
自然光照度
人体
作息时间
强
无
休息
断
上课
有
弱
合
如果假设：
室内光线强度为A：
光线弱时A=1，光线强时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2-1可以转化为表2-2。
表2-2系统逻辑真值表
信号
参数
自然光信号
电灯的开光状
况
符号
A
B
C
D
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