基于51单片机的智能LED照明控制系统设计毕业设计论文.docx
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基于51单片机的智能LED照明控制系统设计毕业设计论文
毕业设计（论文）
基于单片机的智能LED照明控制系统设计
学院、系：
自动化学院
专业：
机电一体化专业
学生姓名：
班级：
指导教师姓名：
最终评定成绩
2011年11月
江西渝州科技学院毕业设计（论文）
基于单片机的智能LED照明控制系统设计
院（系）：
自动化学院
专业：
机电一体化专业
2011年11月
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
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，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。
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。
⏹程序存储器由于受集成度限制，片内只读存储器一般容量较小，如果片内的只读存储器的容量不够，则需用扩展片外的只读存储器，片外最多可外扩至64k字节。
⏹中断系统具有5个中断源，2级中断优先权。
⏹定时器/计数器片内有2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。
⏹串行口1个全双工的串行口，具有四种工作方式。
可用来进行串行通讯，扩展并行I/O口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。
⏹4个并行8位I/O口分别为P1口、P2口、P3口、P4口
⏹特殊功能寄存器共有21个，用于对片内的个功能的部件进行管理、控制、监视。
实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。
方案二、AVR单片机
1997年,由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术,共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。
相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，AVR系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，同时由于其价格低等优势，在很多场合可以替代51系列单片机。
由于采用了高性能的MCU,省掉了大量的外围器件,如外扩RAM、ROM存储器等,使硬件结构大大简化,提高了系统的可靠性。
⏹它与其它结构类型单
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