基于单片机的智能照明控制系统设计课设.docx
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燕山大学
课程设计说明书
题目：
单片机市区公路智能
照明控制系统设计
院系：
里仁学院电气工程系
年级专业：
工业自动化10-2
学号：
101203011173
学生姓名：
甄兴苗
指导老师：
赵新秋车海军
教师职称：
副教授讲师
燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：
电气工程学院基层教学单位：
自动化系
学号
101203011173
学生姓名
甄兴苗
专业（班级）
工自2班
设计题目
单片机市区公路智能照明控制系统设计
设
计
技
术
参
数
1、主要硬件电路;
2、主要软件策略和部分程序代码；
设
计
要
求
1、设计说明书和电气原理图必须按“电气图形符号”和“电气技术文字符号”的国家标准，并规定主回路用粗实线、控制回路用细实线;
2、设计说明书应包含封皮、目录、正文、参考文献等，字数要满足规定。
工
作
量
1、完成设计说明书一份（包含原理的简要说明和主要参数的计算过程）；文稿用钢笔或圆珠笔书写，字迹应工整、清晰（打印也可）；
2、绘制电气原理图（包括主电路、控制回路）A2图纸一张，可用铅笔绘制或用计算机打印，应符合相关制图标准；
工
作
计
划
第一周
1、查阅有关资料；2、分析并确定控制方案，完成接口、控制、操作、显示电路。
3、主回路的设计、计算，并确定主要元器件（包括必要的保护环节）；
第二周
1、电气原理图设计；2、软件流程图及软件编程调试；3、撰写说明书
参
考
资
料
1、《微型计算机控制技术》
2、《微机原理及应用》
3、《单片机原理》
4、《MCS-51单片机指令系统》
指导教师签字
赵新秋、车海军
基层教学单位主任签字
刘福才
说明：
此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
摘要
市区路灯是一个城市的重要基础设施，也是城市的重要标志之一。
随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、总线技术、信号检测技术和电子技术的飞速发展和相互渗透，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。
照明控制技术也有了很大的发展，照明进入了智能化控制的时代。
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。
实现照明控制系统智能化的目的有两个：
一是可以提高照明系统的控制和管理水平，减少照明系统的维护成本；二是可以节约能源，减少照明系统的运营成本。
进入二十一世纪以来，我国国民经济持续高速发展，城市基础设施建设程度以及汽车的数量提高十分迅速，交通道路照明的重要性越来越大。
根据研究数据表明，良好的道路照明可极大降低交通事故。
此外，随着生活水平的提高，市民对城市景观照明的要求也逐步提高。
为了提升城市形象以及繁荣经济，地方政府近年来大力发展照明工程，照明路灯和景观灯的数量越来越多。
截止2007年，我国已经有近1400万盏照明灯，并且每年还在以10%以上的速度增加，在我国的社会总用电量中，照明用电占有很大的比例。
路灯节能对于实现国家减排战略具有重要意义。
关键词：
单片机市区路灯智能照明控制系统
目录
摘要
引言
第一章绪论
1．1课题概述
1.1.1课题研究背景
1.1.2课题研究的目的和意义
第二章智能照明控制系统简介
2.1智能照明控制系统的基本概念
2.2智能照明控制系统的基本类型
2.3智能照明控制系统的优点
2.4智能照明控制系统的组成
第三章系统硬件设计
3.1系统设计要点
3.2硬件结构及原理
3.2.1系统结构和工作原理
3.2.2系统硬件设计
3.2.3中心控制模块
3.2.4光照检测电路
3.3热释电传感器及处理电路
3.3.1热释电红外线传感器
3.3.2信号处理电路
3.4控制电路
3.4.1延时时间选择电路
3.4.2输出控制电路
第四章系统软件设计
4.1软件设计的任务
4.2流程图及程序
第五章总结与展望
参考文献：
引言
市区照明是市区基础设施的一个重要组成部分，不仅为亮化城市、美化环境发挥积级作用，还为交通安全、社会治安提供了有力保障，同时在提升城市档次、提高城市形象、改善城市环境发挥了极其重要的作用，但是城市照明也给财政的经费带来很大的负担。
近年来，我国的城市道路照明发展迅速，1999年全国安装300万盏路灯，目前已经达到约一亿盏，安装功率达到二点五千万千瓦，一年的耗电量约为590亿度，这个数字是比较庞大的，有相当大的节能潜力。
以鹤壁新区现有路灯为例，2009年路灯系统电费就达到400万元。
面对能源与环境危机，各国都在努力实施“节能减排”工程，抓好城市照明用电的节约，成了节能工作不可忽视的一个环节。
从路灯照明的实际出发如何实现照明系统的智能化，实现科学的节能成为照明行业很重要的一个问题。
当今世界，资源日益匮乏，发展节能行业已经逐渐成为一种必然的趋势，所以使用低能耗的产品也逐渐为大众所青睐，随着经济与科学技术的发展，人们对产品的智能度要求更高，市场也开始关注产品的智能化和产品的人性化。
本文首先介绍了课题研究的背景、目标和意义，然后简要说明了智能照明控制系统的特点和基本类型，继而阐述了系统结构和工作原理、硬件结构、软件结构等。
最后，对系统的设计和应用情况做了简单的总结，对未来的升级和发展方向也进行了一些展望。
第一章绪论
1．1课题概述
1.1.1课题研究背景
随着人类社会的发展，人类生活对能源的依赖度越来越高，可以说现代社会人们的日常生活一刻也离不开能源的消耗。
然而，由于经济的高速发展和人口的迅速增长，能源短缺已经逐渐威胁到人类社会的发展。
能源问题已经成为国际社会越来越关注的重大问题之一。
所谓节能，就是指在生活和生产中尽可能的降低能耗量，而节能技术是指通过加强管理或改进设备、工艺水平，进而提高能源的利用效率，从现实意义上讲，节能主要指节约石油、天然气、煤炭等不可再生资源。
我国是电力资源消耗大国，2010年我国全年共发电41.4亿千瓦时，全社会用电量约为41.9亿千瓦时。
可以看出近年来我国电能供需矛盾已逐渐紧张起来，节约电能实现照明系统智能化已成为一个迫在眉睫的重大课题。
进入二十一世纪以来，我国国民经济持续高速发展，城市基础设施建设程度以及汽车的数量提高十分迅速，交通道路照明的重要性越来越大。
根据研究数据表明，良好的道路照明可极大降低交通事故。
此外，随着生活水平的提高，市民对城市景观照明的要求也逐步提高。
为了提升城市形象以及繁荣经济，地方政府近年来大力发展照明工程，照明路灯和景观灯的数量越来越多。
截止2007年，我国已经有近1400万盏照明灯，并且每年还在以10%以上的速度增加，在我国的社会总用电量中，照明用电占有很大的比例。
路灯节能对于实现国家减排战略具有重要意义。
1.1.2课题研究的目的和意义
根据以上提到的问题，本课题的研究意义可以归纳如下：
（1）为城市路灯照明提供一种科学有效的方案，在保证城市道路照明质量的同时，既不浪费人力物力，又有利于提升城市形象。
（2）从国家的节能战略出发，提高照明效率，降低能耗。
（3）提高城市的基础设施建设水平，既保证市民夜间出行的安全，又减少照明污染。
路灯系统是现代化城市不可缺少的基础建设。
城市公共照明用电在全社会的整体用电量中占有很大的比例，如果能够通过节能装置对其进行合理有效的控制，就能够降低能源消耗，既可以节约能源，又可以降低维护成本；既有助于实现照明控制系统的智能化，又有助于国家节能降耗战略目标的实现。
本文研究的市区公路智能照明控制系统是在路灯的启停和运行过程中，通过传感器检测外部环境的光线与声音强弱，经过智能处理器采用一定的控制策略调节路灯的端电压，使路灯的亮度随着光线、人、车流量变化，从而改变了路灯在不同时段的耗电量，达到了节能的目的。
第二章智能照明控制系统简介
2.1智能照明控制系统的基本概念
随着照明系统应用场合的不断变化，应用情况也逐步复杂和丰富多彩，仅靠简单的开关控制已不能完成所需要的控制，所以要求照明控制也应随之发展和变化，以满足实际应用的需要。
尤其是计算机技术、计算机网络技术、各种新型总线技术和自动化技术的发展，使得照明控制技术有了很大的改观。
利用照明智能化控制可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断、并对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，进行相应的工作状态信息反馈控制，以达到预期的控制效果。
智能照明控制系统具有以下特点：
①系统集成性。
②智能化。
③网络化。
④使用方便。
2.2智能照明控制系统的基本类型
按照控制系统的控制功能和作用范围，照明控制系统可以分为以下几类。
（1）点（灯）控制型
点（灯）控制就是指可以直接对某盏灯进行控制的系统或设备，早期的照明控制系统和家庭照明控制系统及普通的室内照明控制系统基本上都采用点（灯）控制方式，这种控制方式具有简单，仅使用一些电器开关、导线及组合就可以完成灯的控制功能，是目前使用最为广泛和最基本的照明控制系统，是照明控制系统的基本单元。
（2）区域控制型
区域控制型照明控制系统，是指能在某个区域范围内完成照明控制的照明控制系统，特点是可以对整个控制区域范围内的所有灯具按不同的功能要求进行直接或间接的控制。
由于照明控制系统在设计时基本上是按回路容量进行的，即按照每回路进行分别控制的，所以又叫做路（线）控型照明控制系统。
（3）网络控制型
网络控制型照明控制系统通过计算机网络技术将许多局部小区域内的照明设备进行联网，从而由一个控制中心进行统一控制的照明控制系统，在照明控制中心内，由计算机控制系统对控制区域内的照明设备进行统一的控制管理，网络控制型照明系统一般由以下几部分组成。
1）控制系统中心
2）控制信号人民传输系统
3）区域照明控制
4）灯控设备
（4）节能控制型
照明系统的节能是全球普遍关注的问题，照明节能一般可以通过两条途径实现：
一是使用高效的照明装置（例如光源、灯具和镇流器等）；二是在需要照明时使用，不需要照明时关断，尽量减少不必要的开灯时间、开灯数量和过高照明亮度，这点需要通过照明控制来实现。
2.3智能照明控制系统的优点
智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其它手段，对电力照明实行自动控制，提供合适照明光环境的同时降低照明系统电能消耗和其它使用费用。
智能照明控制系统于手动照明控制系统相比有很多优点，包括创造环境气氛，改善工作环境、提高工作效率，良好的节能效果，延长光源寿命，管理维护方便等。
2.4智能照明控制系统的组成
智能照明控制系统主要由输入装置、处理器和执行器三个部分组成。
输入装置可以不断检测周围环境的照度水平，可以探测到某个区域是否有人移动，以及输入人们的控制指令，并把相应的信号传送给处理器。
包括传感器、定时装置和控制面板或遥控器。
处理器接受输入装置的信号，经过信息处理、判断、分析，输出控制信号。
执行器与灯具直接连接，控制灯光回路的闭合或断开和调节灯光到相应的水平，包括手动开关。
第三章系统硬件设计
3.1系统设计要点
系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据
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