教室自动照明控制系统设计Word文件下载.doc

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XXXXX

班级:

055110802

专业：

自动化（工业电气自动化）

指导教师：

XX

2012年6月15日

教室自动照明控制系统设计

李牧星

学号：

200851050220

班级：

055110802

所在院（系）:

电气与信息工程学院

张静

完成日期:

2012年6月15日

摘要

目前高校教室中普遍存在“长明灯”、“无人灯亮”等现象，其主要的原因是所应用的传统照明控制方式管理落后、能源浪费、舒适性差、灯具寿命短造成了巨大的电能浪费。

本文在研究了学校教室电能的使用特点和照明需求的前提下，设计了一套用STC89C52单片机实现的自动照明控制系统，并将对象定位于大学教学楼的照明研究，主要是实现无人关灯，有人时根据周围环境光照强度调节照明灯光线的强弱，大致分为人员检测、光强检测、系统控制与照明显示等模块，共同实现本系统所需功能，达到节能，管理便捷等目的。

。

本文的主要内容就是介绍了自动照明控制系统各部分的硬件设计和软件设计。

通过对各部分的设计，加深对单片机控制系统的理解。

通过设计，基本实现了自动照明控制系统的功能要求，达到了预期的设计效果。

关键词：

单片机；

自动照明；

热释电人体红外传感器；

光照度传感器

DESIGNOFAUTOMATICLIGHTINGCONTIRLSYSTEMINCLASSROOM

ABSTRACT

Currently,traditionalmethodsoflightingcontrolhavevariousshortages,suchasbackwardmanagement,energywastage,uncomfortableoperationandnondurablelamps,asaresult,“ever-burninglamps”“noonelighting”,andotherelectricitywastingphenomenaareobviousinschool.

Underthepremiseofboththeusagecharacteristicsofelectricityandlightingneedinschoolclassrooms,thispaperaimstodesignanautomaticlightingcontrolsystemcarriedoutbyaSTC89C52microcontrollerandthentopositiontheobjectintheteachingbuildingsofuniversitiesforthemainpurposeoftherealizationofturningoffthelightwhennooneisinoradjustingtheilluminationintensityaccordingtothesurroundinglightingstrength,whichcanbebroadlyclassifiedintopersonneldetection,lightintensitydetection,themodulesofsystemcontrolandlightingdisplay,forthecommongoaltorealizetherequiredfunctionofthesystemsoastoachievethepurposeofenergy-saving,convenienceofadministration,andsoon.

Thispapermainlypresentsanintroductionofthehardwareandsoftwaredesignofeachpartintheautomaticlightingcontrolsystem.Bywayofthedesignationofeachpart,theunderstandingofthemicrocontrollersystemcanbestrengthenedandtherequiredfunctionoftheautomaticlightingcontrolsystemisbasicallyachievedwiththerealizationoftheexpecteddesigneffects.

Keywords:

SCM;

energyconservation;

pyroelectricinfraredsensor;

illuminancesensors

目录

１　绪论……………………………………………………………………4

1.1课题背景及目的…………………………………………………4

1.2国内外研究现状及发展趋势……………………………………4

1.2.1国内外研究现状…………………………………………4

1.2.2国内外研究发展趋势……………………………………5

1.3研究内容及论文构成

2系统设计方案论证……………………………………………………7

2.1总体设计…………………………………………………………7

2.2主要功能模块设计方案…………………………………………8

2.2.1控制模块方案设计……………………………………8

2.2.2人员检测模块方案设计…………………………………9

2.2.3光照强度检测模块方案设计……………………………10

2.2.4电源模块方案设计………………………………………11

3硬件设计………………………………………………………………

3.1控制器电路设计…………………………………………………

3.1.1STC89C52单片机…………………………………………

3.1.2单片机最小系统的设计…………………………………

3.1.3电源电路设计……………………………………………

3.2数据采集模块电路设计…………………………………………

3.2.1光强检测电路设计………………………………………

3.2.2人员检测电路设计………………………………………

3.3其他模块电路设计………………………………………………

3.3.1按键电路设计……………………………………………

3.3.2照明电路设计……………………………………………

3.3.3显示电路设计……………………………………………

4软件设计……………………………………………………………

4.1自动照明控制系统总体程序设计思路………………………

4.2人员检测程序设计……………………………………………

4.3光强检测程序设计……………………………………………

4.4本章小结………………………………………………………

5总结与展望

参考文献…………………………………………………………………

致谢………………………………………………………………………

附录A……………………………………………………………………

附录B……………………………………………………………………

-33-

1绪论

1.1课题背景及目的

目前，国内外对照明系统灯光的自动控制已经开始采用，但是我国教室灯光的智能控制并没有普及。

虽然小部分发达地区开始沿用新的控制技术，但是，多数地方依然是传统式的人工管理，或者照明控制智能化程度不高。

随着各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，教室用电管理不善，造成学校电能巨大浪费，经济损失，这种的浪费与当今节约能源的理念相违背。

再者，随着现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，照明灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。

但是，过于精细的控制设备在教室的使用显得成本高，维护难，于是，本设计的目的是开发简便、实用的教室灯光自动控制系统，以实现最基本的功能，比如人员检测以及室内光照强度的检测与调节，最大限度的实现电能的节约以及管理的便捷化。

1.2国内外研究状况及发展趋势

1.2.1国内外学校教室照明的现状

照明行业是20世纪80年代首先由美国兴起并得以迅速发展的，90年代后期，由于现代计算机技术、自动控制技术、现代通信技术、现代信息处理技术在世界范围内的广泛应用，进入了信息时代并对各行各业都带来了巨大的影响，照明行业也随之发生了巨大的革新，提出了照明自动化的要求

目前，社会对高等教育的关注度越来越高，学校规模日益扩大，教室的数量也随着大幅度增加，为使师生有舒适的教学和学习的环境，校方在力所能及的范围内，相应增加了教室的面积，然后，随着教室数量的增加，照明设备的需求量也越来越大，但由于大学管理模式的开放型，师生节能意识的薄弱性，学校教室在白天周围环境光线强度足够的情况下，仍然普遍存在开灯上课或自习；

即使室内无人或人数较少的情况下，也全部开启照明灯，晚上许多教室即使仅有几个学生在教室自习，但室内照明灯也全部开启，很少有师生因为只有少数人而仅开几盏灯，长明灯比比皆是，人走灯不熄的现象普遍存在。

这种有形和无形的浪费，给学校的电力支出带来了沉重的负担。

虽然在部分大中城市中的部分院校已经有了比较实用的智能照明系统,但是,在许多中小城市中，教室智能照明系统并没有得到广泛的应用，所造成的电能浪费依然是相当巨大的。

目前市场上使用较多的是一种利用门与光双重控制的自动照明开关，以往光控开关只能触发一次，一旦延时电路开始工作，控制开关就不再起作用，这样当延时时间定的不合适或者使用时间发生改变时，就得等到延时电路工作结束后，才能重新开始定时，因而会出现中途断电。

这些问题在目前的技术中已经得到基本解决，这种新型的自动照明开关增加了脉冲检测器能在延时期间多次触发，使其从零开始计时，这样计时开始设定的时间不准或需要变更设定时间时，都可在不中断运行的情况下自动进行调整，节能效果更加明显

，在一定程度上解决了以往教室照明系统的一些不良现象。

　　根据国家相关标准，学校教室照明强度白天不得低于350LUX，晚上不得低于150LUX，同时，从保护视力的角度出发，在低于150LUX和高于600LUX照度下长时看书，有损于眼睛的健康

，而我国大部分高校的教室照度都高于标准，加之人对照明设备的不规范使用，造成了不必要的支出和能源浪费，从节约资源、节省高校经费支出、教学楼管理的便捷化等多种方面考虑，使用简便、高效的自动照明系统成为校园节能的重要且主要的措施之一，也是将来教室照明系统应用的趋势。

1.2.2自动照明系统发展趋势

随着高等院校的扩招，教室的需求量激增，教室管理人员需要实时监控照明设备的正常工作，传统技术无法达到这种要求，