AT89C51單片機的照明控制系統(tǒng)

1、AT89C51單片機的照明控制系統(tǒng)組別組別：第五組組長組長：XX組員組員：XX XX XXAT89C51單片機的照明控制系統(tǒng)組員組員分工：分工：XXXX：編寫策劃以及相關(guān)硬件設(shè)計 XXXX：產(chǎn)品評估與軟件結(jié)構(gòu)圖設(shè)計XXXX：硬件電路設(shè)計XXXX：研究背景與市場調(diào)查 研究背景 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會進步，教育在全社會愈加被關(guān)注和重視，校園規(guī)模也隨著受教育者的數(shù)量增加而不斷擴大，教室的數(shù)量也大幅度增加。為使師生有舒適的教學(xué)和學(xué)習(xí)的環(huán)境，無論是教室的面積、設(shè)施和照度，校方在力所能及的范圍內(nèi)，都付出了十分的努力。但由于學(xué)校開放型的管理模式，以及全員的節(jié)能意識的淡薄，高校的教室在白天室內(nèi)照度很高的

2、情況下，仍然普遍存在開燈作業(yè)；即使室內(nèi)無人或人數(shù)很少的情況下，也是全部開啟室內(nèi)照明。夜間許多教室，即使僅有幾個學(xué)生在教室自習(xí)，但室內(nèi)照明全部開啟，絕不會有師生因為只有少數(shù)人而僅開幾盞燈。長明燈比比皆是，人走不熄燈的現(xiàn)象到處存在。這些現(xiàn)象普遍存在于各大高校，浪費了電力資源。研究背景 能源短缺是21世紀國際面臨的新課題。在尋找新的能源之外，節(jié)約能源，提高效益也就成為了我們研究的目的。所以學(xué)校如何來節(jié)省電力能源也成為了一個迫切需要解決的問題。從節(jié)約資源、對社會貢獻、節(jié)省高校經(jīng)費支出和學(xué)生的健康等多方面考慮，高校教室照明的節(jié)電問題不得不提到重要的議事日程上來。研究背景 本設(shè)計通過熱釋型紅外傳感技術(shù)，利

3、用人體的溫度作為檢測目標。當(dāng)人進入其探測區(qū)域內(nèi)，紅外傳感器將人體與空間溫度的差值傳遞給信號處理系統(tǒng)，從而實施對控制電路的驅(qū)動與否，實現(xiàn)對控制對象的具體控制，最終由單片機對房間內(nèi)人數(shù)和光線的綜合實時控制。根據(jù)實際情況自動控制燈的開關(guān)，這樣就會杜絕嚴重的浪費現(xiàn)象，并且具有明顯的經(jīng)濟價值。研究的基本框架該系統(tǒng)應(yīng)用了兩種傳感器，人體紅外傳感器和自然光線傳感器，對現(xiàn)場的自然照明情況和人員情況，實現(xiàn)實時自動檢測與控制的功能，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。具體功能如下：l 第一，系統(tǒng)設(shè)計人體紅外檢測電路，有人進入探測范圍時輸出信號。l 第二，系統(tǒng)設(shè)計自然光檢測電路，對照明現(xiàn)場的亮度進行自動檢測。雖在工作時間，但現(xiàn)

4、場的亮度如果能夠滿足設(shè)定要求時，系統(tǒng)同樣關(guān)閉照明設(shè)備。l 第三，設(shè)計按鍵電路，設(shè)定強制開燈和強制關(guān)燈按鍵。如有需要人為開燈或滅燈，可按相應(yīng)鍵。比如在教室內(nèi)，晚上要演示幻燈片，現(xiàn)實條件是室內(nèi)有人，自然亮度不滿足工作要求，按照系統(tǒng)的自動控制程序，是不會滅燈的，但我們確實需要燈滅，這時就可以按下強制關(guān)燈按鍵。l 設(shè)計該系統(tǒng)的理念是： 第一，“以人為本，人使用燈”;第二，“節(jié)能環(huán)保”。系統(tǒng)總體框圖流程圖硬件電路設(shè)計-電源模塊 由于整個系統(tǒng)采用的電源電壓需+5V和+12V電壓，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路

5、轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。 電源電路得到+5V的直流電壓供AT89C51,熱釋紅外芯片RE200B,傳感器信號處理芯片BISS0001,電壓比較器，LED等器件使用，+12V為繼電器提供電壓。硬件電路設(shè)計-執(zhí)行模塊-繼電器電路 使用了一個三極管Q1來控制繼電器電路，繼電器RL1線圈一端接+12V直流電源另一端與三極管集電極相連。當(dāng)單片機引腳輸出高電平時，繼電器RL1開關(guān)動作，電燈電路接通。二極管D5起續(xù)流作用。12v硬件電路設(shè)計-LED指示電路 任何儀器設(shè)備，如果有實時的信號指示，不僅能夠幫助人們分析該系統(tǒng)是否在正常工作。而且具有一種心理暗示，能夠讓人覺得踏實愉悅。 該照明系統(tǒng)設(shè)置了兩個LED燈作

6、指示燈，綠色LED亮?xí)r，表示系統(tǒng)處于自動監(jiān)控狀態(tài)：黃色LED燈亮?xí)r，表示系統(tǒng)處于鍵盤強制控制狀態(tài)，等待退出鍵S3使其退出強制狀態(tài)。硬件電路設(shè)計-人體紅外檢測電路人體紅外檢測電路框圖硬件電路設(shè)計-人體紅外檢測電路 人體輻射的紅外線中心波長為9-10 um，而探測元件的波長靈敏度在0.220 um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7-10 um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。該模塊由三部分組成，包括：菲涅爾透鏡，熱釋電紅外傳感器以及相應(yīng)的傳感器信號處理

7、電路。人體熱釋紅外信號通過菲涅爾透鏡聚焦，傳給熱釋電紅外傳感器PIR，然后 PIR將物理信號轉(zhuǎn)換為微弱電信號，接著PIR信號處理電路將微弱電信號進行處理，生產(chǎn)單片機可識別的數(shù)字信號。最終有人時，PIR輸出為高電平；無人時PIR輸出為低電平。這就是該電路模塊要實現(xiàn)的功能。硬件電路設(shè)計-人體紅外檢測電路人體紅外檢測電路圖硬件電路設(shè)計-可見光檢測模塊感光器件為光敏電阻RL，R1為精密電阻。光敏電阻RL一端接+5V電源，另一端與R1的電阻分壓。當(dāng)有光照射時，光敏電阻阻值下降，三級管VT進入飽和狀態(tài)，輸出為低電平；當(dāng)無光照時，三極管VT截止，輸出為高電平。集電極輸出經(jīng)非門整形后直接與單片機I/O口連接。

8、 使用一個光敏電阻作為光線傳感器檢測環(huán)境的光照度,光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻硬件電路設(shè)計-按鍵電路 該系統(tǒng)設(shè)計了三個獨立式按鍵，它們的功能分別為S1強制控制照明系統(tǒng)的燈全亮、S2強制燈全滅、S3可以使系統(tǒng)退出這種強制程序，使系統(tǒng)回到自動監(jiān)控的狀態(tài)中。 這三個按鍵是分別接在單片機的P0.0、P0.1、P0.2三個端口上，由于P0口內(nèi)沒有上拉電阻，故外接三個上拉電阻。按照圖中接法，這幾個端口是低電平有效。主電路原理圖申偉光照檢測模塊按鍵模塊人體紅外檢測模塊電源模塊繼電器模塊LED指示模塊照明電路申偉軟件設(shè)計主程序流程圖軟件設(shè)計按鍵流程圖本設(shè)計中，按鍵程序采用掃描方式的來判斷是否有鍵。按鍵流程里設(shè)計了10ms延時子程序來消抖?？偨Y(jié)與評價 智能照明控制系統(tǒng)是通過使用計算機技術(shù)并輔助以其它手段，對電力照明實行智能控制，智能照明控制系統(tǒng)于手動照明控制系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點：（1）實現(xiàn)照明控制人性化，通過控制調(diào)解，來實現(xiàn)場景控制、定時控制、多點控制等多種控制方案，以保證照明質(zhì)量。（2）改善工作環(huán)境，提高了工作效率，延長了燈具的使用壽命。（3）節(jié)約能源，智能照明管理系統(tǒng)采用設(shè)置照明工作狀態(tài)的方式，通過智能化管理使系統(tǒng)能最大限度地節(jié)約能源。（4）提高管理水平：將大大減少