住宅智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計

1、哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計題 目：住宅智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)年級： 機(jī)電08-2 學(xué)生姓名： XXX 學(xué) 號： 0801070214 指導(dǎo)教師： 宋 鳴 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院完成時間： 2011 年 6 月 15 日哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文）評語學(xué)生姓名：安 元 學(xué)號：0801070214學(xué) 院：榮成學(xué)院 專業(yè)：機(jī)電一體化任務(wù)起止時間：2011 年 3 月 14日至 2011 年 6 月 24 日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：住宅智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）的評語：指導(dǎo)教師簽名： 指導(dǎo)教師職稱： 評閱教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）

2、的評語：評閱教師簽名： 評閱教師職稱： 答辯委員會對畢業(yè)設(shè)計的評語：答辯委員會評定，該生畢業(yè)設(shè)計（論文）成績?yōu)椋?答辯委員會主席簽名： 職稱： 年 月 日哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名：安 元 學(xué)號：0801070214學(xué) 院：榮成學(xué)院 專業(yè)：機(jī)電一體化任務(wù)起止時間： 2011年 3 月 14日至 2011 年 6 月 24 日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：住宅智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計工作內(nèi)容：1.設(shè)計方案。2.系統(tǒng)工作原理及電路設(shè)計。3.遙控發(fā)射及接收控制程序流程圖。4.主要程序分析及編寫。資料：1 GB500342004，建筑智能照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn). 建筑工業(yè)出版社，20

3、042譚偉，王娜智能照明試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)施燈于照明，20063田靜智能照明控制系統(tǒng)在學(xué)校的應(yīng)用電氣&智能建筑，20064陳永勝智能照明控制產(chǎn)品的選型比較建筑電氣2002指導(dǎo)教師意見： 簽名：年 月 日系主任意見：簽名：年 月 日目 錄第1章 緒 論1第2章 設(shè)計方案論證32.1 照明控制方式32.2 翹板開關(guān)控制方式32.3 光控裝置控制方式32.4 智能控制方式32.5室內(nèi)照明控制42.5.1 室內(nèi)照明環(huán)境42.5.2 燈光的遙控42.5.3 室內(nèi)智能照明系統(tǒng)研究52.5.4 智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟52.5.5單片機(jī)遙控控制燈光系統(tǒng)6第3章 系統(tǒng)工作原理及電路分析73.1

4、系統(tǒng)功能描述73.1.1 改善工作環(huán)境，提高工作效率73.1.2 可觀的節(jié)能效果73.1.3 提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用73.2 電源電路73.3 時鐘電路83.4 復(fù)位電路83.5 遙控發(fā)射電路93.6 遙控接收電路10第4章 遙控發(fā)射及接收控制程序流程圖134.1系統(tǒng)的遙控功能實(shí)現(xiàn)方法134.1.1 遙控編碼格式134.1.2遙控碼的發(fā)射134.1.3數(shù)據(jù)幀的接收處理134.2 遙控發(fā)射程序控制流程圖134.3 遙控接收程序控制流程圖13第5章 主要程序分析155.1 鍵盤掃描程序155.2 鍵號處理程序155.3 38KHz載波及編碼脈沖發(fā)射程序155.4 遙控接收及處理程序155.5

5、調(diào)光程序165.6 延時子程序16第6章 結(jié) 論17參考文獻(xiàn)18致 謝19附 錄20第1章 緒 論 能源的開發(fā)和控制是一個世界性的課題，直接關(guān)系到人類的生存和發(fā)展。電能是應(yīng)用最廣的一種能源方式，也是能源消耗中最主要的組成部分。目前我國電力工業(yè)發(fā)展速度很快，但是電力供應(yīng)不足和用電效率低下的狀況依然比較嚴(yán)重。電力緊缺是我國目前面臨的一個很嚴(yán)峻的問題：一方面，為了保證供電，被迫對局部區(qū)域?qū)嵭袕?qiáng)制性拉閘限電或輪流供電，給國民生產(chǎn)、生活帶來了極大不便；另一方面，又經(jīng)常出現(xiàn)無人上班或?qū)W習(xí)而燈光長明的浪費(fèi)現(xiàn)象，尤其是在高校教室、圖書館、會議室等公共場所，表現(xiàn)更為突出。在大力倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會的今天，節(jié)能途徑

6、和效率的研究，已經(jīng)成為一個社會熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。 因此推行照明節(jié)電技術(shù)節(jié)約電能是改善電力負(fù)荷緊張狀況的主要途徑之一。我國照明用電約占總發(fā)電量的25左右，且以低效照明為主，因此成為終端節(jié)電的主要對象之一。照明用電大都屬于峰時用電，由此可見，照明節(jié)電具有節(jié)約電量和緩解高峰用電的雙重作用。隨著現(xiàn)代辦公大樓巨型化，工作時間彈性化、人類物質(zhì)文化生活多樣化和人口老齡化，需要營造快適、便捷、安全、高效的照明環(huán)境和氣氛，從而促進(jìn)了照明控制系統(tǒng)向高效節(jié)能和智能化的方向發(fā)展。 作為人們所擁有的住宅是一個屬于私密生活的活動空間，人的一生至少有三分之一的時間是在住宅中度過的。在這里，人們可以按照自己的習(xí)慣、愛好創(chuàng)造一個舒適

7、、溫馨的環(huán)境，使勞累的人們可以在自己的天地里放松、調(diào)節(jié)自己的精神和情趣，以得到更好的休息，從而更有效地工作。因此，住宅照明在人類生活中起到了十分重要的作用，追求住宅室內(nèi)照明的實(shí)用性和藝術(shù)性的統(tǒng)一已成為時尚。所以住宅室內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計是今后住宅電器設(shè)計的一個主要研究方向。 智能住宅照明系統(tǒng)由照明裝置及電器部分組成。照明裝置主要是燈具，照明裝置的電器部分包括照明智能控制部分、照明線路及照明配電盤等。照明的基本功能是創(chuàng)造一個良好的人工視覺環(huán)境。在一般情況下是以“明視條件”為主的功能性照明。 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展。單片機(jī)的應(yīng)用越來越廣，照明控制技術(shù)面臨革命性的變革，主要有三大趨勢：電子化。網(wǎng)絡(luò)化，集

8、成化。傳統(tǒng)的照明是動力線按需分線，用機(jī)械開關(guān)通、斷電源，這樣系統(tǒng)固定后無法再改動，若要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制要求就更難。而隨著大量智能樓寓的推出，管理人員和住戶對照明系統(tǒng)提出了許多個性化要求，這就需要有新的照明控制技術(shù)的引進(jìn)。傳統(tǒng)照明的特點(diǎn)是動力線與控制線重疊，不存在控制信息流的概念1。 智能照明控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)相比，在控制方式、照明方式、管理方式以及節(jié)能方面等均有不少優(yōu)點(diǎn)。 首先，在控制方式和照明方式上，傳統(tǒng)照明控制采用手動開關(guān)，只有開和關(guān)，而且只能一路一路地開和關(guān)。而智能照明控制采用調(diào)光模塊，通過燈光的調(diào)光在不同使用場合產(chǎn)生不同的燈光效果，營造 不同的舒適的視覺氛圍。在控制上采用低壓二次

9、小信號控制，控制方式多、功能強(qiáng)、范圍廣， 自動化程度高。 其次，智能照明控制系統(tǒng)由于使用了自動化照明控制，智能利用光照以及通過網(wǎng)絡(luò)，只需一臺計算機(jī)就可對整個大樓的照明實(shí)現(xiàn)合理的能源管理自動化，不僅減少了不必要的耗電開支，同時也降低了用戶的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，在節(jié)能方面可比傳統(tǒng)照明控制節(jié)電20 以上。 另外，在智能照明控制系統(tǒng)中，由于可通過系統(tǒng)人為地設(shè)置電壓限制，可以避免或降低電網(wǎng)電壓以及浪涌電壓對燈具的沖擊，從而起到保護(hù)燈具，延長燈具使用壽命的作用。第2章 設(shè)計方案論證2.1 照明控制方式 正確的控制方式是實(shí)現(xiàn)舒適照明的有效手段，也是節(jié)能的有效措施。智能照明的控制方式采用翹板開關(guān)控制方式、光控裝置和

10、智能控制器控制方式三種。翹板開關(guān)主要用于經(jīng)常開啟的衛(wèi)生間、廚房、浴室部位，智能控制器主要用于除衛(wèi)生間、廚房、浴室的整套房間的控制2。2.2 翹板開關(guān)控制方式翹板開關(guān)控制方式是以翹板開關(guān)控制一套或幾套燈具的控制方式，是采用最多的控制方式。在衛(wèi)生間、廚房、浴室門口設(shè)置單控開關(guān)進(jìn)行控制。這種控制方式結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，但也存在線路繁瑣、維護(hù)量大、線路損耗多等缺點(diǎn)。2.3 光控裝置控制方式光電控裝置采用光電探測器對照明系統(tǒng)進(jìn)行控制。光電控制器的選擇要注意光線的影響因數(shù)，如日照、天氣情況，一般采用過光敏電阻。光敏電阻一般在房屋的四周合理布置，尤其是對室內(nèi)光線影響較大的地方，要求輸出狀態(tài)相對穩(wěn)定，工作點(diǎn)漂

11、移值小。由于采樣裝置對光線的反映具有一定的延遲性，當(dāng)光源變化時光控輸出出現(xiàn)不穩(wěn)定性，因此應(yīng)設(shè)計電壓穩(wěn)定、信號輸出延遲電路。延遲電路采用積分電路實(shí)現(xiàn)，延遲翻轉(zhuǎn)時問大于輸入信號抖動時間，為保證第一次干擾后，延遲電路沒有及時放電出現(xiàn)新的干擾，在第一次觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)后對翻轉(zhuǎn)值進(jìn)行嵌位，嵌位電平與延遲電路輸出信號比較，當(dāng)嵌位模塊的輸入電平低于規(guī)定值時，反饋比較電路觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)，輸出控制信號控制電源3。2.4 智能控制方式 在未來的住宅建設(shè)中主要應(yīng)采用智能控制方式，智能控制方式是對整套房間的照明系統(tǒng)進(jìn)行集中控制和管理，并可擴(kuò)展為對整套房問內(nèi)的家用電器設(shè)備進(jìn)行集中控制和管理。它的功能包括照明設(shè)備組的時間程序控

12、制、照明設(shè)備組的聯(lián)動功能和家用電器設(shè)備預(yù)留擴(kuò)展口。 （1）照明設(shè)備組的時間程序控制將整套房間內(nèi)的照明設(shè)備分為若干組別，通過時間區(qū)域程序設(shè)置菜單，來設(shè)定這些照明設(shè)備的起停程序。如臥室燈在早晨定時開啟關(guān)閉；客廳(起居廳)燈在晚上定時開啟關(guān)閉。這樣，每天照明系統(tǒng)按計算機(jī)預(yù)先編制好的時問程序，自動的控制各個房間的照明。 （2）照明設(shè)備的聯(lián)動功能 當(dāng)整套住宅內(nèi)發(fā)生事件時，需要整套系統(tǒng)做出相應(yīng)的聯(lián)動配合。當(dāng)照明電源出現(xiàn)故障時，對照明電源進(jìn)行檢測，并報警顯示故障位置，啟動臨時照明電源；當(dāng)某個房間內(nèi)的燈具不能正常照明時，對照明線路進(jìn)行檢測，并報警顯示故障位置。照明設(shè)備控制系統(tǒng)功能如圖1所示。照明設(shè)備控制系統(tǒng)的

13、核心是智能控制器，控制器通過控制系統(tǒng)的信號對整套住宅內(nèi)的線路、燈具進(jìn)行控制，形成一個BAS子系統(tǒng) 。 智能住宅照明與控制設(shè)計是未來建筑電氣設(shè)計的主要發(fā)展方向，從以前的單純住宅照明設(shè)計發(fā)展成符合人性化的智能建筑設(shè)計，使家的感覺更舒適、更溫馨。它與傳統(tǒng)住宅相比具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）達(dá)到了以“明視條件”為主的人工視覺環(huán)境； 2）光效、色溫、顯色指數(shù)能在智能控制器控制下達(dá)到最佳效果； 3）節(jié)省電能，智能控制器把不用的燈具自動關(guān)閉；2.5室內(nèi)照明控制2.5.1 室內(nèi)照明環(huán)境根據(jù)行為習(xí)慣布置多控開關(guān)以往的照明控制不能充分體現(xiàn)使用者追求方便、舒適、靈活的要求，如今倡導(dǎo)“新電氣時代 ，其宗旨就是充分體現(xiàn)以人為本

14、的設(shè)計理念，讓控制方式更加符臺人的行為模式，因此，在設(shè)計室內(nèi)照明光環(huán)境之前，應(yīng)對住宅家庭成員的構(gòu)成、各房閭具體位置、具體功能、室內(nèi)行為模式深人研究45。2.5.2 燈光的遙控目前燈光的遙控技術(shù)常采用紅外線遙控、無線電遙控等，通常把發(fā)射控制元件安裝在精致小巧的遙控器內(nèi)，接收器安裝在室內(nèi)便于接收信號的部位。但使用紅外線遙控必須在一定的角度、距離范圍內(nèi)才可以實(shí)現(xiàn)其功能，不便于操作，而無線電遙控不受角度與距離的影響(相對于紅外線遙控)，并且可以穿透一般墻壁進(jìn)行控制6。在遙控器上增加讀碼的功能，即不同按鍵控制不同的燈，并且有調(diào)光功能，將大大增加照明光環(huán)境控制的自由度。無線電遙控要充分考慮防雷功能，使雷雨

15、天可以照常使用。2.5.3 室內(nèi)智能照明系統(tǒng)研究 隨著科技的發(fā)展，智能技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)人住宅照明領(lǐng)域。通過智能照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對住宅照明光環(huán)境的合理控制。智能照明突出的特點(diǎn)表現(xiàn)在7： 1）具有控光功能，對白熾燈、熒光燈燈光源進(jìn)行控光，可記憶幾十個預(yù)設(shè)置場景，滿足會客、家庭聚會、看電視、閱讀、娛樂等多種場景的光環(huán)境需求，家人外出時可自動模仿、記憶人在家時的照明光環(huán)境，具有場景停電記憶功能，可設(shè)多個控制回路； 2）具有編程功能，可設(shè)置若干個指標(biāo)控制參數(shù)； 3）具有智能探測和遙控功能，通過遙控器自如地控制室內(nèi)燈光的變化； 4）具有智能時鐘管理功能，通過預(yù)設(shè)程序，按指定的時間控制起居室的照明光環(huán)境2.5.4

16、 智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計一般都是在燈光設(shè)計和照明電氣設(shè)計部分完成之后來進(jìn)行的8。第一步：編制照明回路負(fù)載清單。在這過程中應(yīng)注意首先每條照明回路的燈具應(yīng)該為同類型的燈具，這樣才便于調(diào)光模塊的選擇和配置。而且每條照明回路的燈具控制性質(zhì)應(yīng)該是相同的，是普通供電或同為應(yīng)急供電。其次，應(yīng)核對每條照明回路的最大負(fù)載功率是否在需要選擇的調(diào)光器允許的額定負(fù)載容量之內(nèi)。最后，還要對一些照明回路的劃分作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使其更適合場景配置的需要，使各路燈光可組合構(gòu)成一個優(yōu)美的照明藝術(shù)環(huán)境。第二步：按照明回路的性能選擇相關(guān)的調(diào)光器調(diào)光器是智能照明控制系統(tǒng)的主要部件，而對于不同類型的燈具應(yīng)該

17、選用不同適合他們的調(diào)光器。比如對于冷陰極燈(發(fā)光、霓虹、充氣)，這類燈采用電壓變壓器工作，所以應(yīng)采用前沿相控調(diào)光器。而對于包括金屬鹵化物燈在類的各種氣體放電燈則應(yīng)該選用正炫波電壓調(diào)光器。第三步：按照明控制要求選擇控制面板和其他相關(guān)控制部件。第四步：選擇附件和集成方式。第五步：編制系統(tǒng)設(shè)備配置表。2.5.5單片機(jī)遙控控制燈光系統(tǒng) 傳統(tǒng)的照明控制已跟不上潮流，失去競爭能力。例如室內(nèi)原來采用的燈光控制系統(tǒng)產(chǎn)品，房間的電視、臺燈、地?zé)?、魚缸照明、夜燈、廊燈、吧臺燈等開關(guān)與床頭燈調(diào)光開關(guān)由于開關(guān)較多，想開燈時必須先看清開關(guān)下面的標(biāo)記才能正確開燈，有時為開一盞燈竟把所有的開關(guān)都按了一遍，使用時極為不便?，F(xiàn)

18、在大多數(shù)都采用微動開關(guān)輕觸式集中控制面板。雖然較以前直觀，但是開關(guān)多且固定仍不是十分方便。本人采用AT89C51單片機(jī)將原來固定的機(jī)械式開關(guān)改用遙控控制，這樣一個遙控器就可以控制整個房間的燈光開啟，電源控制箱可以放在床頭柜內(nèi)；遙控器在放置在床頭柜上，可以任意移動9。第3章 系統(tǒng)工作原理及電路分析3.1系統(tǒng)功能描述3.1.1 改善工作環(huán)境，提高工作效率傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中。配有傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的日光燈以100Hz的頻率閃動，這種頻閃使工作人員頭腦發(fā)脹、眼睛疲勞，降低了工作效率。而智能照明系統(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器則工作在很高頻率(4070kHz)不僅克服了頻閃，而且消除了起輝時的亮度不穩(wěn)定，在為人們提供健康、

19、舒適環(huán)境的同時，也提高了工作效率10。3.1.2 可觀的節(jié)能效果智能照明控制系統(tǒng)使用了先進(jìn)的電力電子技術(shù)，能對大多數(shù)燈具(包括白熾燈、日光燈，配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進(jìn)行智能調(diào)光。當(dāng)室外光較強(qiáng)時，室內(nèi)照度自動調(diào)暗；室外光較弱時，室內(nèi)照度則自動調(diào)亮，使室內(nèi)的照度始終保持在恒定值附近，從而能夠充分利用自然光實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。除此之外，智能照明的管理系統(tǒng)采用設(shè)置照明工作狀態(tài)等方式，通過智能化管理實(shí)現(xiàn)節(jié)能11。3.1.3 提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用智能照明控制系統(tǒng)將普通照明人為的開與關(guān)轉(zhuǎn)換成了智能化管理，不僅使大樓的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識運(yùn)用于照明控制系統(tǒng)中去，而且將大大減少大樓的

20、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，并帶來較大的投資回報。3.2 電源電路由于本系統(tǒng)電源電路提供給對電源要求較高的模塊供電，所以采用了變壓器降壓經(jīng)整流濾波后由集成穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓后給整個系統(tǒng)提供+5V電壓的方式。電路圖如圖3-1所示，其中IN-AC為9V交流變壓器輸入端，D1、D2、D3、D4構(gòu)成橋式整流電路，經(jīng)C3（3300F）大濾波電容濾波后送入集成穩(wěn)壓器7805輸入端，由輸出端輸出后再由C4（1000F）濾波后整個系統(tǒng)供電。在此電源電路中，C1、C2為交流高頻耦合電容，防止交流高頻信號經(jīng)電源電路串入系統(tǒng)，對系統(tǒng)構(gòu)成干擾。R1和D5的LED組成電源指示電路，顯示電路是否工作12。圖3-1 電源電路由于7805

21、普遍采用TO-220封裝，其Vi-Vo2V。所以選用較為常見的交流9V變壓器，7805上的壓降Vi-Vo=5V，在它的可承受范圍之內(nèi)。其封裝形式如下圖3-2所示。圖3-2 7805封裝3.3 時鐘電路 單片機(jī)必須在時鐘的驅(qū)動下才進(jìn)行工作。單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益的反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，分別是單片機(jī)的4腳和5腳。在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。如圖3-3所示，電容C5和C6通常取30pF左右，對振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩頻率范圍一般是1.2MHz12MHz。較為常見的多取為6MHz和12MHz。本

22、系統(tǒng)中取12MHz13。3.4 復(fù)位電路在MCS系列的單片機(jī)中，最為常見的和常用的復(fù)位電路便是如圖4所示的復(fù)位電路，它能有效有實(shí)現(xiàn)上電自動復(fù)位和手動復(fù)位。RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號為高電平有效，其有效時間就持續(xù)24個振蕩周期以上才能完成復(fù)位操作，若使用12MHz的晶振，則需持續(xù)2s以上才能完成復(fù)位操作。圖3-4中，在通電瞬間，由于RC的充電過程，在RST端出現(xiàn)一定寬度的正脈沖，只要該正脈沖保持10ms以上，就能使單片機(jī)自動復(fù)位。在12MHz時鐘時，通常C7可取22F，R2可取1k，這時就能可靠的上電自動復(fù)位和手動復(fù)位。但是，對于AT89C51，由于在RST端內(nèi)部有一個下拉電阻，幫可

23、將外部電阻去掉，而將外接電容減小至10F，這里為確保無誤，電阻沒有去掉，而換為8.2k。圖3-3 時鐘電路圖 圖3-4 復(fù)位電路3.5 遙控發(fā)射電路如圖3-5所示，為該系統(tǒng)遙控發(fā)射器電原理圖，其中P1口作為鍵盤掃描端口，具有16個操作鍵，可分別控制單片機(jī)發(fā)出16種不同脈沖，執(zhí)行16種操作。第9腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用RC上電復(fù)位電路；15腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出38kHz載波編碼。脈沖經(jīng)9013放大然后由紅外發(fā)射管輸出；18、19腳接12MHz晶振。P1.4P1.7需接上拉電阻14。圖3-5 遙控發(fā)射電路圖3.6 遙控接收電路如圖3-6所示，為該系統(tǒng)遙控接收電路原理圖，其中單片機(jī)的

24、P1.0P1.2口作為數(shù)碼管的二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出，顯示數(shù)字為“07”，“0”表示最暗，“7”表示最亮，采用帶鎖存功能的七段譯碼電路74HC4511集成塊譯碼顯示數(shù)值。4511的LE端接89C51的30腳（地址鎖存允許控制）；P0.0P0.7以及P2.2P2.7作為14個電器的電源控制輸出，接口用繼電器隔離輸出。P2.0口為調(diào)光脈沖輸出,輸出脈沖由三極管圖3-6 遙控接收電路9012放大后經(jīng)光電耦合器MOC3021驅(qū)動雙向可控硅控制負(fù)載；P3.0口為交流50Hz同步檢測輸入。系統(tǒng)對市電進(jìn)行變壓、整流、并經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后得到100Hz的方波（周期10ms），作為發(fā)送調(diào)光脈沖的同步信號，系統(tǒng)采用10

25、ms為一個“單位時間”的長度，燈的亮度越高，則可控硅導(dǎo)通時間的占空比越大；P3.1口為紅外遙控碼輸入，采用集成紅外線接收路SFH506-38，此集成元件體積小、抗干擾性好、靈敏度高、并且價格低廉。它僅有三個腳，分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號輸出端，其工作電壓為5V左右，它的主要功能包括放大、選頻、解調(diào)幾大部分，要求輸入是已經(jīng)被調(diào)制的信號，經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會在輸出端直接輸出原始信號至P3.1腳。這款紅外線接收電路接收距離可以達(dá)8米左右，完全可以滿足室內(nèi)的遙控距離；P3.2腳為外部中斷0輸入腳，采用下降沿觸發(fā)，當(dāng)有信號時，第一位碼的低電平啟動中斷程序，實(shí)時接收數(shù)據(jù)幀。第9腳為單片機(jī)的復(fù)位腳

26、，采用RC上電復(fù)位電路； 18、19腳接12MHz晶振15。第4章 遙控發(fā)射及接收控制程序流程圖4.1系統(tǒng)的遙控功能實(shí)現(xiàn)方法4.1.1 遙控編碼格式該遙控器采用脈沖個數(shù)編碼，不同的脈沖個數(shù)代表不同的碼，最小為2個脈沖，最大為17個脈沖。為了使接收可靠，第一位碼寬為3ms,其余為1ms,遙控數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms,如圖7所示。4.1.2遙控碼的發(fā)射當(dāng)某個操作鍵按下時，單片機(jī)先讀出該鍵值，然后根據(jù)鍵值設(shè)定的遙控脈沖個數(shù)，再調(diào)制成38KHz的方波由紅外線發(fā)射管發(fā)射出去。P3.5端口的輸出調(diào)制波如圖7所示。4.1.3數(shù)據(jù)幀的接收處理當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時，第一位碼的低電平將啟動中斷程序，實(shí)時接

27、收數(shù)據(jù)幀。在數(shù)據(jù)接收時，先對第一位（起始位）碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證。若第一位低電平碼的脈寬小于2ms，將作為錯誤碼處理；否則認(rèn)為是起始碼，累加器A加1。當(dāng)間隔位的高電平大于3ms時，結(jié)束接收，然后根據(jù)累加器A中的脈沖個數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的輸出操作16。4.2 遙控發(fā)射程序控制流程圖4.3 遙控接收程序控制流程圖開始初始化調(diào)用鍵掃描處理子程序按鍵開始逐行掃描按P口檢查鍵號按鍵號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序返回 鍵按下？Y發(fā)射開始裝入發(fā)射脈沖個數(shù)至R1發(fā)3ms脈沖停發(fā)1s發(fā)1s脈沖停發(fā)1s返回（R1-1）=0NY圖4-1 遙控發(fā)射控制流程圖開始初始化按顯示亮度數(shù)據(jù)設(shè)定調(diào)光脈沖延時值延時程序P2.0口輸出調(diào)光脈沖P3.0

28、=0？YN發(fā)射開始低電平脈沖>2ms接收并對低電平脈沖計數(shù) 高電平脈沖>3ms按脈沖個數(shù)至相應(yīng)功能程序中斷返回YYN圖4-2 遙控接收控制流程圖第5章 主要程序分析5.1 鍵盤掃描程序本電路采用4×4矩陣式鍵盤電路，共16個按健開關(guān)可發(fā)送16種編碼指令。首先將立即數(shù)#0F0H送至P1口，再讀入P1口值與#0F0H相比較，相等則說明沒有鍵按下，返回。不相等則表示有鍵按下，再調(diào)用延時消抖程序，確認(rèn)有鍵按下。轉(zhuǎn)至行掃描程序確認(rèn)按鍵所在的行，并將R2賦行號初值，然后調(diào)用列掃描程序確認(rèn)按鍵所在列號。列號與行號初值相加即得按鍵號（送寄存器A）。（如附錄一）5.2 鍵號處理程序根據(jù)寄器

29、A中的鍵號，首先執(zhí)行A×3程序，（因?yàn)橐韵滤鶊?zhí)行的長跳轉(zhuǎn)指令“LJMP”為3字節(jié)指令）然后使用散轉(zhuǎn)指令“JMPA，A+DPTR”跳到相應(yīng)的程序標(biāo)號。各鍵號相應(yīng)的程序標(biāo)號均為一條長跳轉(zhuǎn)指令，各跳轉(zhuǎn)指令均指向與之相應(yīng)的紅外線脈沖賦值程序，最后跳轉(zhuǎn)至脈沖發(fā)送程序，發(fā)出與鍵號相對應(yīng)的脈沖。（如附錄二）5.3 38KHz載波及編碼脈沖發(fā)射程序本系統(tǒng)所用的紅外線接收集成電路SFH506-38的解調(diào)中心頻率為38KHz,故發(fā)射頻率也采用38KHz,通過定時器中斷程序?qū)崿F(xiàn)，每次溢出中斷時對P3.5取反，輸出38KHz載波。 計算得周期為26.3us,則定時器設(shè)定為模式2，初值為（256-13）=0F

30、3H。利用1ms與3ms延時程序控制定時器的啟停，從而控制P3.5發(fā)出相應(yīng)的脈沖。并根據(jù)寄存器A中的脈沖個數(shù)確定發(fā)送次數(shù)。（如附錄三）5.4 遙控接收及處理程序采用中斷接收，經(jīng)過紅外線接收集電路SFH506接收處理后的脈沖信號送至P3.1與P3.2（中斷輸入腳，采用低電平觸發(fā)），當(dāng)接收到第一個低電平時將啟動中斷程序，實(shí)時接收數(shù)據(jù)幀，接收程序首先采用8us循環(huán)計時程序?qū)Φ谝晃淮a（起始碼）的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證，當(dāng)計時大于8×2552040us時則認(rèn)為是起始碼，開始對輸入的脈沖進(jìn)行計數(shù)與校驗(yàn)，將計數(shù)值送到累加A中。脈沖高電位大于設(shè)定時間513×6=3072us時則結(jié)束接收，然后根據(jù)累加

31、器中的脈沖個數(shù)，跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的操作子程序。215個脈沖所對應(yīng)程序分別控制每盞燈的開關(guān)，通過將相應(yīng)輸出端口取反方法，從而控制了燈的亮滅，系統(tǒng)上電時所有輸出I/O口均為“1”（高電平）外接晶體管均無輸出，當(dāng)某個按鍵按下時，程序?qū)⑾鄳?yīng)端口取反，輸出為“0”（低電平）外接晶體管放大后，驅(qū)動繼電器繼合亮燈。再次按下該鍵時，程序再次將該相應(yīng)端口取反，輸出為“1”關(guān)燈，如此便控制了每一路燈的亮、滅。16、17個脈沖為亮度調(diào)整信號，接收到該脈沖信號時，將P1口加“1”（調(diào)亮）或減“1”（調(diào)暗），然后再調(diào)亮度調(diào)整程序，亮度調(diào)整程序根據(jù)P1口的值確定燈的亮度。（如附錄四）5.5 調(diào)光程序 系統(tǒng)調(diào)光電路采用雙向可控硅

32、，利用它的“過零自動關(guān)閉”特性，AT89C51只需在每個交流信號的1/2周期（10ms）內(nèi)控制可控硅打開的時刻，由于交流電過零點(diǎn)時可控硅自動關(guān)斷，即間接控制了燈光的亮度。上電時，首先調(diào)用調(diào)光程序，根據(jù)P1口值設(shè)定延時值并放在寄存器B中。再根據(jù)P3.0輸入的交流同步信號，確定調(diào)光脈沖的發(fā)送時間，當(dāng)交流信號過零時調(diào)用調(diào)光程序，調(diào)光程序根據(jù)寄存器B中的值確定延時次數(shù)（每次延時512us）從而確定調(diào)光脈沖的發(fā)送時間，延時到P2.0置“0”經(jīng)過外接晶體管反向放大后經(jīng)光電耦合器隔離驅(qū)動雙向可控硅導(dǎo)通的時間，當(dāng)交流信號再次過零時，雙向可控硅自動關(guān)閉，再次調(diào)用調(diào)光程序。這樣便控制了雙向可控硅的導(dǎo)通時間，從而達(dá)

33、到調(diào)光的目的17。（如附錄五） 5.6 延時子程序 采用循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)513微秒、10微秒、500微秒延時功能。（如附錄六） 第6章 結(jié) 論 上電，測試發(fā)送板單片機(jī)各IO口電平，P3.5、P1.0、P1.1、P1.2、P1.3均為低電平，其余均為高電平，表明單片機(jī)上電復(fù)位正常，且程序運(yùn)行正常。然后用萬用表毫伏檔測量紅外線發(fā)射管兩端，同時按各輸入鍵，表針應(yīng)有左右擺動現(xiàn)像，則表明鍵掃描程序與紅外線發(fā)射程序運(yùn)行正常，且在發(fā)射紅外線脈沖。 接收電路上電時，數(shù)碼管顯示“7”各繼電器及可控硅均無輸出。遙控信號輸入腳P3.1應(yīng)高電平。則表明單片機(jī)上電復(fù)位正常，外圍電路接線正確。然后將發(fā)射板紅外線發(fā)射管對準(zhǔn)接收

34、電路，按壓輸入鍵，同時用萬用表測量P3.1腳，應(yīng)有輕微擺動。紅外脈沖接收正常。且相應(yīng)輸出繼電器應(yīng)動作，或調(diào)光電路應(yīng)正確動。如無動作或萬用有針無擺動，可以稍為改動發(fā)射脈沖頻率，將定時器初值改為（0FFH-12）=0F4H對應(yīng)發(fā)射頻率為41.7KHz或(0FFH-13)=0F3H對應(yīng)發(fā)射頻率為38.5KHz,因?yàn)榧t外線發(fā)射與接收電路的中心頻率相差1KHz時大都能正常遙控，相差2KHz以上會出現(xiàn)遙控失靈現(xiàn)象。大多晶振或接收電路都有一定的頻率偏差，我們可以調(diào)整定時器的初值來稍為改動發(fā)射頻率或換用12M晶振，直到能夠接收為止。調(diào)光程序調(diào)試，按調(diào)光鍵，調(diào)至顯示“0”，此時燈為最暗，應(yīng)熄滅。否則可以改變調(diào)光

35、程序中寄存器B中的值，加長或減少延時時間，使燈能在最低亮度時能正常熄滅，最高亮度時能達(dá)最大亮度。按本程序中的值，實(shí)測數(shù)據(jù)如下表6-1。表6-1 系統(tǒng)調(diào)試實(shí)測數(shù)據(jù)延時子程序?yàn)?12us，電源交流電壓227V燈光亮度顯示負(fù)載電壓（60W）燈光亮度顯示負(fù)載電壓（60W）02V4102V120V5135V247V6168V373V7216V參考文獻(xiàn)1 GB500342004，建筑智能照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn). 建筑工業(yè)出版社，20042 譚偉，王娜智能照明試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)施燈于照明，20063 田靜智能照明控制系統(tǒng)在學(xué)校的應(yīng)用電氣&智能建筑，20064 陳永勝智能照明控制產(chǎn)品的選型比較建筑電氣20025

36、 李俊亮智能照明控制的應(yīng)用(2006)06-0014-026 羊梅智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用分析(2006)02-47-037 李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社，20058 楊志忠數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社，20049 喬新國，余建華動力與照明實(shí)用技術(shù)中國水利水電出版社，1998116210 沈瑞珠智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用低壓電器，2002，(5)：202211 陳濤，毛信偉智能照明控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用照明工程學(xué)報，2001，12(3)：495412 王爾鎮(zhèn)高效節(jié)能光源器具和綠色照明技術(shù)上海電真空，1997，(3)：101913 王爾鎮(zhèn)照明系境環(huán)境保護(hù)光電技術(shù)，1999，(1

37、)：1814 魯鴻雁EIB系統(tǒng)原理及應(yīng)用研究智能建筑與城市信息，2003，(7):222315 魯鴻雁,丁錫EIB在辦公樓中的應(yīng)用智能建筑與城市信息，2003，(8):454716 郗建平雙向晶閘管調(diào)光電路安裝，2001，(12):323317 雷祚昌調(diào)光電路及設(shè)計中的問題云光技術(shù)，1990，(4):1014致 謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文終于完成了。在這段時間里，我衷心感謝宋鳴老師的指導(dǎo)，在課題選定、理論指導(dǎo)和方案的論證上，宋老師對我精心的指導(dǎo)和耐心的鼓勵，使我能夠堅持到底，畢業(yè)設(shè)計有了圓滿的結(jié)果。在做畢業(yè)設(shè)計期間，我還有幸得到其它老師的熱心指導(dǎo)和同學(xué)們的大力幫助，正因?yàn)橛辛怂麄儯?/p>

38、才能克服各種困難，順利完成畢業(yè)設(shè)計和論文。在這里一并向他們表示感謝！最后，再次向各位領(lǐng)導(dǎo)、各位老師致以崇高的敬意和最衷心的感謝！附 錄附錄一KEYWORK:MOVP1,#0F0H;置P1口輸入狀態(tài)MOVA,P1 ;讀入P1口值MOVB,A ;P1口值暫存B中CJNEA,#0F0H,KEYHIT;不等于#0FFH，KEYHIT（有鍵按下）KEYOUT:RET ;沒有鍵按下返回;KEYHIT:LCALLDL10MS ;延時去抖動MOVA,P1 ;再讀入P1口值至ACJNEA,B,KEYOUY ;A 不等于B(是干擾)，子程序返回SETBP1.1 ;有鍵按下，找鍵號開始，查0行SETBP1.2SET

39、BP1.3MOVA,P1 ;讀入P1口值CJNEA,#0FEH,KEYVAL0 ;P1不等于#0FEH，按下鍵在第0行SETBP1.0 ;不在第0行，開始查1行CLRP1.1MOVA,P1 ;讀入P1口值CJNEA,#0FDH,KEYVAL1 ;P1口不等于#0FDH，按下鍵在第1行SETBP1.1 ;不在第1行，開始查2行CLRP1.2MOVA,P1 ;讀入P1口值CJNEA,#0FBH,KEYVAL2 ;P1口不等于#0FBH，按下鍵在第2行SETBP1.2 ;不在第2行，開始查3行CLRP1.3MOVA,P1 ;讀入P1口值CJNEA,#0F7H,KEYVAL3 ;P1口不等于#0F7H

40、，按下鍵在第3行LJMPKEYOUT ;不在第3行，子程序返回KEYVAL0:MOV R2,#00H ;按下鍵在第0行，R2賦行號初值0LJMPKEYVAL4 ;跳到KEYVAL4KEYVAL1:MOV R2,#04H ;按下鍵在第1行，R2賦行號初值4LJMPKEYVAL4 ;跳到KEYVAL4KEYVAL4:MOVDPTR,#KEYVALTAB;翻譯成連續(xù)數(shù)字MOVB,A ;P1口值暫存B內(nèi)ANLB,#0F0H ;取高四位MOVR0,#0;清R0KEYVAL5:MOVA,R0 ;查列號開始，R0數(shù)據(jù)放入ASUBBA,#04H ;A中數(shù)減4JNCKEYOUT ;借位C為0，查表出錯，返回MO

41、VA,R0 ;查表次數(shù)小于4，繼續(xù)查，MOVCA,A+DPTR ;查列號表INCR0 ;R0加1CJNEA,B,KEYVAL5 ;查得值和P1口值不等，轉(zhuǎn)KEYVAL5再查DECR0 ;查得值和P1口值相等，R0減1MOVA,R0 ;放入A（R0中數(shù)值即為列號值）ADDA,R2 ;與行號初值相加成為鍵號值（0-15）KEYVALTAB:DB0E0H,0D0H,0B0H,07H;列號對應(yīng)數(shù)據(jù)表;對應(yīng)列號：0123附錄二MOVB,A ;鍵號乘3處理用于JMP散轉(zhuǎn)指令RLA ;鍵號乘3處理用于JMP散轉(zhuǎn)指令A(yù)DDA,B ;鍵號乘3處理用于JMP散轉(zhuǎn)指令MOVDPTR,#KEYFUNTAB ;取散轉(zhuǎn)功

42、能程序（表）首址JMPA+DPTR ;散轉(zhuǎn)至對應(yīng)功能程序標(biāo)號KEYFUNTAB:LJMPKEYFUN00 ;跳到鍵號0對應(yīng)功能程序標(biāo)號LJMPKEYFUN01 ;跳到鍵號1對應(yīng)功能程序標(biāo)號 LJMPKEYFUN15 ;跳到鍵號15對應(yīng)功能程序標(biāo)號RETKEYFUN00:MOVA,#02H;發(fā)2個脈沖LJMPREMOTE ;轉(zhuǎn)發(fā)送程序RETKEYFUN01:MOVA,#03H ;發(fā)3個脈沖LJMPREMOTE ;轉(zhuǎn)發(fā)送程序RETKEYFUN15:MOVA,#11H ;發(fā)17個脈沖LJMPREMOTE;轉(zhuǎn)發(fā)送程序RET附錄三MOVIE,#00H;關(guān)所有中斷 MOVTMOD,#20H;8位自動重裝初

43、值模式 MOVTH1,#0F3H ;定時為13微秒初值 MOVTL1,#0F3HSETBEA ;開總中斷允許INTT1:CPLP3.5;38kHZ紅外線遙控信號產(chǎn)生 RETI ;中斷返回REMOTE:MOVR1,A ;裝入發(fā)射脈沖個數(shù) LJMPOUT3 ;轉(zhuǎn)第一個碼發(fā)射處理OUT:MOVR0,#64H ;1MS寬低電平發(fā)射控制數(shù)據(jù)OUT1:SETBET1 ;開T1中斷 SETBTR1 ;開啟定時器T1 NOP ;延時 NOP NOP NOP NOP DJNZR0,OUT1 ;時間不到轉(zhuǎn)OUT1再循環(huán) MOVR0,#3CH ;1MS高電平間隙控制數(shù)據(jù)OUT2:CLRTR1 ;關(guān)定時器T1 CLRET1 ;關(guān)T1中斷 CLRP3.5 ;關(guān)脈沖輸出 NOP ;空操作延時 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOPDJNZR0,OUT2 ;時間不到轉(zhuǎn)OUT2再循環(huán) DJNZR1,OUT ;脈沖未發(fā)完，轉(zhuǎn)OUT再循環(huán)發(fā)射 LCALLDL500MS RETOUT3:MOVR0,#0FFH;裝發(fā)謝3MS寬控制數(shù)據(jù) LJMPOUT1 ;轉(zhuǎn)OUT1附錄四INTEX0:CLREX0 ;關(guān)外中斷 JNBP3.1,READ1;P3.1口為低電平轉(zhuǎn)READ1READOUTT0:SETBEX0 ;P3.1口為高電平