教室灯光控制系统毕业设计.docx

1、教室灯光控制系统毕业设计摘要本课题主要是处理室内灯光的控制，节约能源的问题，尤其是针对当前社会室内灯光的智能控制方面的发展缓慢的现状。本课题详细分析了室内灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机和模拟电路相结合的室内灯光智能控制系统的设计思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应软件。 该系统以AT89C52单片机作为主控制装置的“大脑”，采用热释红外人体传感器检测人员的存在与否，采用光敏电阻构成的电路检测周围环境的光照强度。以室内人员数目作为打开照明灯的条件，系统通过对人体的存在信号和周围环境光强信号的识别和智能判断，实施对室内照明调节的智能控制，避免了室内照明用电的大量浪费

2、。同时还采用了软/硬件的“看门狗”技术等抗干扰措施。单片机软件程序部分采用C语言编写，采用模块化结构设计、条理清晰、通用性强，便于改进和扩充。 该系统具有一下优点：体积小，控制简单，可靠性高，专用性强，性价比高等优点，可以满足各类室内灯光控制的要求，最大程度的达到节约能源的目的。关键词:人体；红外线；传感器；自动控制；热释电AbstractCurrently light intelligent control systems are not efficiently used in the classroom. In order to improve the system, based on c

3、ontrol and current methods of how to keep control，developing intelligent classroom light control system and developed the hardware and software system. This classroom light intelligent control system the theory of the light put forward methods ofon the basis of AT89C52 is developed, which machine of

4、 AT89C52 is a major part, and the environment of development is better than before. This system can satisfy the following functions, such as controlling the circuit of illumination, testing and processing daylight signal, testing and processing the signal of human body that illuminates the back trac

5、k exists, reporting to the warning devices,etc.In order to satisfy these functions, the system adopted the homologous methods respectively, and to the gearing of the system, analyzing how to install，test and run the system. The microcontroller software was developed based on assemble language. Assem

6、ble language is one kind of structured program languages, it has more advantages than other high-level languages. Assemble language adopts building block design. Its commonality is very good and easy to improve and expand. It could be used to develop larger一scale system with more perfect performance

7、. At the same time, the anti-jamming technologies, such as watchdog, are necessary when developing hardware and software.This system had many advantages. For example, the physical volume was small，the system was conveniently controlled, the credibility was high, the appropriation was strong, and its

8、 price proportion was ideal,etc. The experiment proved that the system can satisfy the control command of the classroom s light device, so it could largely reduce the consuming of energy resources. Key words: Human body, infrared ray, sensor, automatic control，heat to release the electricity1.1.引言1.

9、1本课题研究的意义随着当今社会经济和科学技术的飞速发展，我们的生活水平也在不断的快速提高，致使用电负荷的日益加剧，而当今世界全球性的能源危机，能源缺乏已成为全世界所面临的严峻问题。尤其对我国来说非常严重。伴随着各类室内、楼盘、公司的扩建，室内照明的需求也变的越来越多，而室内照明的管理不能及时到位，往往会造成电能的大量浪费。因此，提高室内用电效率就成为首要考虑的一大问题。 目前对灯光的智能控制系统，国内外己经开始采用，但于对室内灯光的控制，尤其是我国室内灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统的人工管理。各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，室内的用电负荷急剧加大，室内用电管理不完善，造成学

10、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。而且，伴随着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。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这些使得室内灯光控制也应该朝着智能的方向发展。于是，开发简便、实用的室内灯光自动控制系统便具有非常重要的实际意义。1.2国内外室内灯光控制系统研究的现状及问题 世界上各地发电的主要原料还是煤炭、石油和天然气，而丹麦在能源利用方面的成功经验为大家提供了很好的借鉴。从1974年以来，尽管丹麦国民收入比以往增长了50%，然而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

11、不断地研发、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。因而，使他们的能源使用总效率达到了90%。丹麦政府非常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。根据数据显示，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。而且，有欧司朗一斯维尼亚公司也在不断的推出新型高输出的荧光灯，节约6%的总系统用电功率，并具有更高的光通和平均光通量。飞利浦照明公司推出的新型陶瓷金卤灯代替过去的卤钨灯，可以节约60%的电能。这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。中国经济持续多

12、年的高速发展让能源问题越来越严重。虽然我国能源总储量不低，但是，由于我国人口众多，所以人均储量较少，单位产值的能耗高达发达国家的3-10倍。因此，能源问题已成为制约我国国民经济高效发展的关键问题。从保护环境和自然资源角度出发，节约能源问题也是我国长期可持续发展战略中的一个关键因素。鉴于能源问题的重要性，我国在绿色照明工程新闻发布中声明，绿色照明工程在未来五年间将在全国公用设施、宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯，节约电能290亿度电。上海、河北等一些地方采取政府对节能灯的大宗采购每只补贴3至4元的方式进行推广。从普通白炽灯到高效节能灯，使我国的电光源产品结构逐步向节电型转变

13、，荧光灯与普通白炽灯的比例由1995年的l:6.25前的l: 1. 5。 目前国内各类院校中，由于同学们的自觉节能意识薄弱，在光线足够强时也开灯，护洁课上完离开室内后灯还亮着的现象普遍存在;而且，节能规划极为欠缺，室内的灯光控制由管理人员手工代替，室内极多，管理人员忙不过来，这样就造成不必要的电能浪费和经济损失。我省各类大中专院校及其中小学总共有600百多所，若都象我校一样每年浪费13.06万度电的话，我省就会浪费近7900万度的电。导致电能的极大浪费。再者，每所院校不断的扩招，室内不断的扩建，若再没有改进室内的用电管理设备，那么用电负荷可想而知，浪费的电能就更惊人了。 基于以上种种原因，提高

14、室内用电效率就成照明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室内灯关自动控制系统的设计无疑就成为其中一项重要课题。1.3本课题研究的内容和目标1.3.1研究内容本课题的研究内容有如下几点:(1)了解室内照明光强的标准；(2)调研室内灯光照明需求以及环境光强弱与开、关灯的关系；(3)研究人体存在探测技术，探测角度与范围；(4)研究传感器室内分布、安放问题，是否一灯一个传感器或多灯公用传感器等；(5)研究确定人体传感器的有关参数；(6)研究灯光控制器电源问题； (7)研究控制器参数值设定的要求及方案；(8)研究人工设置参数、掉电保存参数的问题；(9)研究与现有室内照明相兼容，易替

15、代，不易被偷盗、被仿制，易于维护、维修等控制技术；(10)研究报警等附加功能问题1.3.2研究目标 研究的室内灯光控制系统能用于现有室内照明系统的改造，实现对照明系统的人性化智能管理，提高用电效率;实现自动、手动灯光控制相兼容，以降低成本;通过反复试验和改进，最终达到可靠性、实用性、推广性较好的目标。1.4本课题拟解决的关键问题本课题拟通过试验研究室内灯光的各种控制方案解决如下关键问题:(1)照明回路的控制回路与控制器本身的节能问题；(2)传感器与室内灯配合安装的问题；(3)环境光参数输入采集问题；(4)人存在传感器参数输入采集问题；(5)开、关灯的自动与手动兼容措施；2.室内灯光控制器简介及

16、控制方案的分析2.1室内灯光控制器简介 室内灯光控制器可实现有效的室内灯光智能控制。其输入参数主要是人体存在信号和环境光信号等的外界因素，环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯，理论和实验证明用这种方式来对室内灯进行智能控制可以实现上述目标。 室内灯光控制器一般安装在室内内避开电灯直射的位置，且人红外体传感器安置时应使人体活动方向与人体传感器中两个热释电元连线方向垂直，这样可使人体存在信号采集更加灵敏、可靠，同时还要尽可能避免外界风直接吹向人体传感器。2.2系统控制方案的分析 所研制的控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数。可以实现自动与手动控制相兼容。在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯;在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定时间后关灯。同时，还要按作息时间来控制，