15011722毕业设计论文基于51单片机的智能LED照明控制系统设计1.docx

15011722毕业设计论文基于51单片机的智能LED照明控制系统设计1.docx

《15011722毕业设计论文基于51单片机的智能LED照明控制系统设计1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《15011722毕业设计论文基于51单片机的智能LED照明控制系统设计1.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

15011722毕业设计论文基于51单片机的智能LED照明控制系统设计1

基于51单片机的智能LED照明控制系统设计

摘要

随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高，照明在能耗中所占的比例日益增加,因而照明节能也日显重要。

现在国内外普及使用的节能开关基本有声控型、触摸型、感光型等。

这几种开关各有自己的弊端，如声控型不适合环境嘈杂场所、感光型开关在无人期间不能自动关闭。

本设计通过AT89C51单片机结合LED照明技术、红外传感技术、光感技术、延时技术、处理等技术来实现对照明设备的智能控制。

单片机通过继电器控制照明设备的打开或者关闭、通过光照检测电路对照明设备周边亮度进行检测，如果亮度不够则单片机同时检测BIS0001芯片是否采集到了人体热释电传感信号，根据有无人体热释电传感信号单片机立刻控制照明设备打开或关闭。

关键词：

单片机；传感器；BIS0001；照明控制；节能

Abstract

Withthedevelopmentofsocietypeopleofthequalityoflifeindemandishigherandhigher,lightingintheproportionofenergyconsumption,thusincreasingilluminationenergyconservationalsomoreandmoreimportantly.Nowuniversaluseenergy-savingswitchathomeandabroadhavesonicbasictype,touchtype,photographictypeandsoon.Thisseveralswitchhavetheirowndisadvantages,suchassonictypeisnotsuitableforenvironmentalnoisyplaces,photographicswitchinoneperiodcan'tshutautomatically.ThisdesigncombinedbyAT89C51LEDlightingtechnology,infraredsensingtechnology,lightsensortechnology,thedelaytechniqueandprocessingtechnologytorealizetheintelligentcontroloflightingequipment.Microcomputercontrolslightingequipmentopenorclosed,bytherelay,throughthelightdetectioncircuitforlightingequipmenttesting,ifsurroundingbrightnessisnotenoughthenmicrocomputerdetecttheBIS0001chipwhethercollectedtohumanpyroelectricsensingsignals,accordingtowhetherhavepyroelectricsensingsignalsmicrocontrollerredirectedimmediatelycontrollightingequipmentopenorclosed.

Keywords:

microcontroller;sensor;BIS0001;lightingcontrol;energy-saving

目录

摘要I

AbstractII

前言1

1概述2

1.1课题研究背景2

1.2课题研究的目的与意义2

1.2.1良好的节能效果和延长灯具寿命2

1.2.2改善工作环境，提高工作效率2

1.2.3提高管理水平3

1.2.4较好的投资收益效果3

2系统设计方案4

2.1单片机的选择4

2.2光照检测方式5

2.3人体感应方式5

2.4延时参数设置电路6

2.5照明设备驱动电路6

3硬件电路设计与实现7

3.1系统硬件总述7

3.2CPU性能介绍7

3.3主控制机电路设计7

3.4菲涅尔透镜8

3.5热释电传感器及处理电路9

3.5.1热释电红外线传感器9

3.5.2信号处理电路10

3.6光照检测电路11

3.7控制电路11

3.7.1延时时间选择电路11

3.7.2输出控制电路12

3.8时钟电路12

4系统软件设计及实现13

4.1系统软件流程图13

4.2仿真环境介绍14

4.2.1Keil介绍14

4.2.2Proteus介绍14

5系统可靠性技术15

5.1干扰产生的后果15

5.2单片机应用系统的硬件抗干扰设计16

5.3软件抗干扰技术17

毕业设计总结19

参考文献20

致谢21

前言

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，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，无论是教室的面积、设施和照度，校方在力所能及的范围内，都付出了十分的努力。

但由于学校开放型的管理模式，以及全员的节能意识的淡薄，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。

夜间许多教室，即使仅有几个学生在教室自习，但室内照明全部开启，绝不会有师生因为只有少数人而仅开几盏灯。

LED被认为是21世纪的照明光源。

LED发光器件是冷光源，光效高，工作电压低，而且能耗低，同样亮度下，LED能耗为白炽灯的10％，荧光灯的50％。

LED寿命可达10万小时，是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍。

用LED替代白炽灯或荧光灯，环保无污染。

使用安全可靠，便于维护。

我国照明用电占总发电量的12％。

目前，公共建筑的照明灯具控制大多采用手动开关，经常出现没有及时开关的现象，从而造成大量的能源浪费和使用上的不便。

另外，不必要的使用，也会缩短灯具的使用寿命。

本文阐述了一套LED智能照明控制系统设计方案，可以根据工作环境中是否有人员和环境补光亮度等来自动控制照明的开关和亮度。

采用本系统具有提高用电效率，节约电能和缓解了用电高峰的电力供应压力双重作用。

单片机的出现至今已经有30多年的历史了。

微型计算机的迅速发展，促进微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用，单片机（单片微型计算机）的应用已经渗透到广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且也深入到家电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域，并掀起了一场数字化技术革命。

单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。

因此一块芯片就构成了一台计算机。

它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。

本篇论文介绍了就是基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统的研究和开发。

本系统是以单片机为控制器的核心，本系统主要由光照检测电路、热释电红外线传感器及处理电路、单片机系统及控制电路组成。

工作时，光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室人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LED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。

1概述

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。

现代照明除了满足人的基本生活、学习要求之外，将更注重能量的节省和使用上的便利，以及满足人类工程学的个性方面的要求。

特别是近年来大厦内利用计算机工作的人员比例上升，不同视觉要求的工作的数量和复杂程度大大增加。

所以要做到合理、经济、节能，首先应采用先进成熟的技术和产品，如电光源、灯具、照明控制系统。

因此，适应不同个人和工作需要，结合自动调节与手动调节的智能化照明系统已经成为必不可少了。

而在大学校园的建设热潮中，各大高校和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。

相对商业楼宇而言，大学校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多，所以控制教室照明是节能的关键。

使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平，而且还能节省开支。

1.2课题研究的目的与意义

1.2.1良好的节能效果和延长灯具寿命

节能是照明控制系统的最大优势。

传统的楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天关灯，晚上开灯。

而采用了智能照明控制系统后，可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。

同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。

控制系统实现了不同工作场合的多种照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。

1.2.2改善工作环境，提高工作效率

良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。

合理地选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。

智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可以有效地控制各种照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。

同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自动调节照度。

1.2.3提高管理水平

智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。

在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能，既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况。

1.2.4较好的投资收益效果

智能照明控制系统在节能和节省灯具使用的同时，有效节省了电费与管理费用的支出。

根据一般的办公大楼运营的经验来看，节能效果能达到40％以上，一般的商场、酒店、地铁站等节能效果也能达到25％～30％。

2系统设计方案

2.1单片机的选择

方案一、MCS-51单片机

AT89C51是MSC-51单片机中应用最广泛的型号，现在以其为代表介绍其参数。

AT89C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。

如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。

它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。

但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。

其内部结构主要有以下几部分：

⏹微处理器该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。

⏹数据存储器片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等，所以称为数据存储器。

⏹程序存储器