智能燈控系統(tǒng)設(shè)計王曦

1、智能燈控系統(tǒng)設(shè)計作者：王曦專業(yè)：電氣工程及其自動化摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對于照明設(shè)備有了更多的認識。本文就是針對室內(nèi)照明的能源浪費和燈具壽命縮短問題，設(shè)計了一種基于單片機控制的節(jié)能控制系統(tǒng)。本文介紹了這種新型室內(nèi)節(jié)能控制系統(tǒng)的工作原理及設(shè)計方案，并且闡述了本系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計。該控制系統(tǒng)若得到推廣使用可以實現(xiàn)各類室內(nèi)照明燈具的智能控制，達到節(jié)約能源，延長燈具壽命的目的，使得該系統(tǒng)更具有環(huán)保、節(jié)能、管理靈活方便的優(yōu)點。關(guān)鍵詞：單片機；紅外線傳感系統(tǒng)；節(jié)能控制系統(tǒng)；LCEM示審核意見：1 .通過查新該篇論文屬抄襲，完全剽竊他人的成果，沒有任何個人獨創(chuàng)或修改。2 .結(jié)合自己的實際工

2、作重寫一篇自己熟知的領(lǐng)域或與所學(xué)電氣工程專業(yè)有關(guān)的論文。3 .在寫論文時一定要按論文要求，要包括8個要素和規(guī)定格式，字數(shù)5000-1000字為宜。附錄：畢業(yè)論文應(yīng)包含下列要素：（1）題目；（2）作者（XX級XX專業(yè)）；（3）內(nèi)容摘要（200字以內(nèi)）；（4）關(guān)鍵詞（3-5個）；（5）正文；（6）注釋；（7）參考文獻；（8）作者聯(lián)系方式（通訊地址、電話及E-mail）。畢業(yè)論文版面要求：（1）A4版面（210X297mm；（2）標題字型字號：二號、黑體；（3）摘要、關(guān)鍵詞：小四號、仿宋體；（4）內(nèi)容字型字號：小四號、宋體、1.5倍行距；（5）頁碼：版面下方正中央。目錄摘要I1緒論-1-1.1 室內(nèi)

3、照明控制系統(tǒng)的研究背景-1-1.2 課題研究的目的和意義11.2.1 良好的節(jié)能效果可延長燈具壽命11.2.2 改善工作環(huán)境，提高工作效率11.2.3 提高管理水平11.3 課題研究的內(nèi)容22系統(tǒng)的組成原理22.1 系統(tǒng)組成22.2 系統(tǒng)工作原理22.3 單片機應(yīng)用技術(shù)32.3.1 單片機的介紹32.3.2 AT89C51的介紹32.3.3 AT89C51的管腳功能32.3.4 工作模式32.4 人體熱釋紅外線傳感器32.4.1 人體熱釋紅外線傳感器組成32.4.2 被動式熱釋電紅外探測器工作原理42.5 光敏三極管52.6 LCD液晶顯示52.7 看門狗MAX813L.63系統(tǒng)硬件設(shè)計73.

4、1 人體存在信號采集電路設(shè)計73.2 光敏三極管采光電路設(shè)計73.3 看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計83.4 LCD液晶顯示設(shè)計93.5 電燈的驅(qū)動電路設(shè)計103.6 總電路圖114系統(tǒng)軟件設(shè)計124.1 功能要求和重點124.2 軟件編程124.2.1 手動控制134.2.2 自動控制144.2.3 顯小程序155系統(tǒng)仿真165.1 仿真軟件一Proteus簡介165.2 系統(tǒng)電路功能仿真165.3 手動控制165.4 自動控制17參考文獻19總結(jié)20附錄1軟件程序21附錄2硬件電路圖26附錄3仿真電路圖271緒論1.1 室內(nèi)照明控制系統(tǒng)的研究背景隨著人民生活水平的提高和光源的發(fā)展，人們對照明的要求越

5、來越高，要求利用燈光營造和諧的氣氛、舒適的環(huán)境，創(chuàng)造一種動態(tài)的效果，以及操作上的簡便，傳統(tǒng)的燈控系統(tǒng)一般是基于聲或光控制，存在不夠靈敏、精度不高、范圍低等缺陷，經(jīng)常會有電能的浪費。因而，依據(jù)節(jié)能、環(huán)保的要求，我們設(shè)計出智能燈控系統(tǒng)，可以大大提高燈控系統(tǒng)的可靠性、探測能力，特別適用于高校教室、樓道等公共場合，實現(xiàn)燈控的智能化，從而節(jié)約電能、環(huán)保，方便管理，具有重要的現(xiàn)實意義。1.2 課題研究的目的和意義1.2.1 良好的節(jié)能效果可延長燈具壽命當今社會人們更加注重節(jié)能環(huán)保，在照明這一領(lǐng)域，特別是在公共場所也發(fā)生了很大的變化。因而節(jié)能應(yīng)該說是照明控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢。傳統(tǒng)的樓宇公共區(qū)域照明工作模式,只

6、能是白天關(guān)燈，晚上開燈。而采用了智能照明控制系統(tǒng)后，可以根據(jù)不同場合、不同的人流量，進行時間段、工作模式的細分，把不必要的照明關(guān)掉，在需要時自動開啟。同時，系統(tǒng)還能充分利用自然光，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)照度。控制系統(tǒng)實現(xiàn)了不同工作場合的多種照明工作模式，在保證必要照明的同時，有效減少了燈具的工作時間，節(jié)省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命。1.2.2 改善工作環(huán)境，提高工作效率良好的工作環(huán)境是提高工作效率的一個必要條件。合理地選用光源、燈具及性能優(yōu)越的照明控制系統(tǒng)，都能提高照明質(zhì)量。智能照明控制系統(tǒng)具有開關(guān)和調(diào)光兩種控制方法，可以有效地控制各種照明場所的平均照度值，從而提高照度均勻性。同時，系統(tǒng)能根

7、據(jù)不同的時間段，人們的不同需要，自動調(diào)節(jié)照度。1.2.3 提高管理水平智能照明控制系統(tǒng)是以自動控制為主、人工控制為輔的系統(tǒng)。在一般的情況下，不需要有人的參與，照明系統(tǒng)自動實現(xiàn)開關(guān)和調(diào)光功能，使人的手解放出來，既大大減少了管理人員的數(shù)量，也排除了由于人為因素而出現(xiàn)的不定時開關(guān)，影響學(xué)校的正常教學(xué)、生活秩序的情況。1.3 課題研究的內(nèi)容該設(shè)計以單片機作為控制器的核心，以人體熱釋紅外線傳感器和光敏三極管為信號采集單元，再配以外圍電路，通過單片機通信方式實現(xiàn)照明燈具的智能控制，可以有效的實現(xiàn)對房間照明回路的智能控制，避免了照明用電的大量浪費。在系統(tǒng)設(shè)計中設(shè)計方法的選用是系統(tǒng)設(shè)計能否成功的關(guān)鍵。硬件電路

8、是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計方法，硬件電路的設(shè)計最重要的選擇是用于控制的單片機，并確定與之配套的外圍芯片，使所設(shè)計的系統(tǒng)既經(jīng)濟又高性能。軟件設(shè)計的方法與開發(fā)環(huán)境的選取有著直接的關(guān)系，本系統(tǒng)由于是采用51系列單片機，因此使用匯編語言進行開發(fā)。2系統(tǒng)的組成原理2.1 系統(tǒng)組成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：單片機控制系統(tǒng)、信號采集處理系統(tǒng)、LCD顯示系統(tǒng)和電燈電源驅(qū)動系統(tǒng)，達到控制照明燈具的目的。系統(tǒng)組成圖如下圖2.1所示。人體存在信號采集電路光敏三極管采光電路ILCD顯示看門狗電燈驅(qū)動電路圖2.1系統(tǒng)組成圖外接的傳感器（人體釋熱紅外線傳感器和光敏三極管）將信號傳送給單片機后，由單片機控制燈的開關(guān)和顯示系統(tǒng)。

9、軟件編程是系統(tǒng)的靈魂，是負責完成硬件電路實現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護系統(tǒng)正常工作的工具。2.2 系統(tǒng)工作原理采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強度，利用人體的存在信號和環(huán)境光信號進行識別和智能判斷。2.3 單片機應(yīng)用技術(shù)2.3.1 單片機的介紹單片微型計算機就是將中央處理單元、存儲器、定時/計數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。單片微型計算機有著集成度高、處理功能強、可靠性高、抗干擾能力強、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單和價格低廉等特點，被廣泛應(yīng)用在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機電一體化上，并已取得了令人矚目的成果，獲得了較高的經(jīng)濟效益，對人類社會

10、產(chǎn)生了巨大的影響單片機（單片微型計算機）由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機系統(tǒng)的實體與裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成1。其中運算器和控制器一般做在一個集成芯片上，統(tǒng)稱中央處理單元（CentralProcessingUnit）,簡稱CPU是微機的核心部件。CPU配上存放程序和數(shù)據(jù)的存儲器、輸入/輸出（Input/Output,簡稱I/O）接口電路以及外部設(shè)備即構(gòu)成單片機的硬件系統(tǒng)2。軟件系統(tǒng)是微機系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱，人們通過它對微機進行控制并與微機系統(tǒng)進行信息交換，使微機按照人的意圖完成預(yù)定的任務(wù)。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共

11、同構(gòu)成完整的單片微型計算機系統(tǒng)，兩者相輔相成，缺一不可。2.3.2 單片機的工作模式AT89C51有間歇和掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來設(shè)置的，當外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時，CPU可根據(jù)工作情況適時地進入睡眠狀態(tài)，內(nèi)部RAMff口所有特殊的寄存器值將保持不變。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復(fù)位。掉電模式是VCC電壓低于電源下限，振蕩器停振，CPU停止執(zhí)行指令。該芯片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器值保持不變，直到掉電模式被終止。只有VCC4壓恢復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過硬件復(fù)位掉電模式可被終止。2.4 人體熱釋紅外線傳感器2.4.1 人體熱釋紅外線傳感器組成人體熱釋紅

12、外線傳感器（及紅外線熱釋電傳感器）由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗三大部分組成。敏感單元的制造材料有所不同。如，SD02的敏感單元由皓鈦酸鉛制成；P2288由LiTaO3制成。這些材料再做成很薄的薄片，每一片薄片相對的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個等效的小電容。因為這兩個小電容是做在同一硅晶片上的，而它們形成的等效小電容能自身產(chǎn)生極化，極化的結(jié)果是，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反的正、負電荷。但這兩個電容的極性是相反串聯(lián)的。這正是傳感器的獨特設(shè)計之處，因而使得它具有獨特的抗干擾性3。濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻止陽光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。傳感器

13、只對移動或運動的人體和溫度近似人體的物體起作用。2.4.2 被動式熱釋電紅外探測器工作原理在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動式熱釋電紅外探測器的應(yīng)用非常廣泛，因其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。被動式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性：在自然界，任何高于絕對溫度（零下273度）時物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。人體都有恒定的體溫，一般是37度，所以會發(fā)出特定波長10微米左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10微米左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10微米左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚

14、集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號4o傳感器最不敏感移動方向最敏感移動方向圖2.3紅外線熱釋電傳感器工作區(qū)示意圖紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關(guān)系很大，如圖2.3所示。紅外線熱釋電傳感器對于徑向移動反應(yīng)最不敏感，而對于橫切方向（即與半徑垂直的方向）移動則最為敏感。在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。2.5 光敏三極管通過對光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管的比較，發(fā)現(xiàn)光敏三極管的光譜響應(yīng)峰值比較接近人的視覺敏感區(qū)

15、555m做長，其次是當光照強度減弱時，它的響應(yīng)時間相對增加,這對光敏三極管在光照強度變化時，輸出狀態(tài)保持相對穩(wěn)定十分重要。因此，我們可以利用光敏三極管設(shè)計一個電路，使得日光燈無法正常啟動或者被強制關(guān)閉從而達到節(jié)約能源的目的。2.6 LCD液晶顯示LCD1晶顯示選用1602芯片來實現(xiàn)，1602的引腳圖如下圖2.4所示：第1腳：VS或低電平第2腳：VDDS5V正電源第3腳：VEE為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW

16、曲讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW的高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW的低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0-D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸

17、入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符1602的內(nèi)部顯示地址5。2.7看門狗MAX813L復(fù)位電路是單片機工作必不可少的部分。目前，在市場上有許多流行的專用復(fù)位芯片。我們在設(shè)計中采用了Maxim公司生產(chǎn)的MAX813L因為MAX8131M有上電復(fù)位、Watchdog輸出、掉電電壓監(jiān)視、手動復(fù)位四大功能。在復(fù)位電路的設(shè)計中被較多地使用。MAX813LT雙列直插和貼片兩種封裝形式，引腳功能如下：第（1）腳為手動復(fù)位輸入，低電平有效；第（2）、（3）腳分別為電源和地；第（4）腳為電源故障輸入；第（5）腳為電源故障輸出；第（6）腳為看門狗輸入，第（7）腳為復(fù)位輸出，第（8）腳為看門狗輸出。MAX

18、813L勺引腳圖如下圖2.5所示：MAX813L5片具有以下主要性能特點：（1）復(fù)位輸出。系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時，第（7）腳產(chǎn)生復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為200m6高電平有效，復(fù)位門限的典型值為4.65V。（2）看門狗電路輸出。如果在1.6s內(nèi)沒有觸發(fā)該電路（即第（6）腳無脈沖輸入），則第（8）腳輸出一個低電平信號。（3）手動復(fù)位輸入，低電平有效，即第（1）腳輸入一個低電平，則第（7）腳產(chǎn)生復(fù)位輸出。（4）1.25V時，第（5）腳輸出一個低電平信號。MAX813是一體積小、功耗低、性價比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯片；它使用簡單、方便。它所提供的復(fù)位信號為高電平，因而是應(yīng)

19、用于復(fù)位信號為高電平場合的單片機系統(tǒng)的理想芯片。3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 人體存在信號采集電路設(shè)計本設(shè)計采用的人體存在信號采集電路的傳感器是HP-208型號的熱釋電紅外人體存在傳感器。人體存在傳感器的1號引腳為電源信號端，3號引腳為接地信號端，2號引腳為采集信號輸出端。在電路設(shè)計中，為了使人體存在傳感器的工作更加可靠，介于人體存在傳感器的信號引腳2與接地信號引腳3之間加了一個6800pF的電容，另外，人體存在傳感器的信號引腳2與單片機的P1.0引腳相連，P1.0引腳再接一個100KQ的上拉電阻，增加人體存在傳感器輸出信號的可靠性，其電路原理圖，如圖3.1所示：圖3.1人體存在傳感器電路原理圖3.2

20、 光敏三極管采光電路設(shè)計通過對光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管的比較，考慮到靈敏度、可行性、經(jīng)濟性等方面的因素，本設(shè)計采用光敏三極管作為采光元件，對教室里的自然光進行采集，設(shè)計中采用3DU5C®號的光敏三極管。光敏傳感器采光電路如圖3.2所示，采用LM339電壓比較芯片，組成一個三級電壓比較電路。圖中，取R7=200K40WS熾燈光照度為強，約340流明，產(chǎn)生光生電流為340X15/300=17仙A產(chǎn)生電壓為3.4V,即為光照度強；25W0熾燈光照度為中，約250流明，產(chǎn)生光電流為250X15/300=12.5uA產(chǎn)生電壓為2.5V,即為光照度中；15W。熾燈光照度為弱，約150流明

21、，產(chǎn)生光電流為7.5uA,產(chǎn)生電壓為1.5V,即為光照度暗。所以，圖中V2取3V,V1取1.5V,VIN>3V光照度為強，VIN<1.5V光照度為弱，1.5V<VIN<3V光照度為中。V1,V2通過200K電位器調(diào)節(jié)設(shè)定。圖中是4.7X1/3=1.567V,4.7 X2/3=3.133V,與此不符故要使用電位器R76。由于不同時間，不同季節(jié)光線的強弱不同，不同的天氣情況有較大的影響，光控裝置必須充分考慮到這些因素的影響。止匕外，也必須考慮到諸如閃電，車燈，浮云等一些干擾光源對探測器件的影響，特別是應(yīng)該避免日出，日落時，大氣層對光線的影響。對于一個全面綜合的設(shè)計的來說，這

22、些都是要考慮進去的因素，但由于自身知識的有限和各方面條件的限制，使得采光方面的設(shè)計并沒有達到開始時預(yù)想的程度。圖3.2光敏三極管采光電路圖3.3 看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計看門狗監(jiān)控電路采用MAX813LK片，MAX813與AT89C51的接口電路如圖3.3所示。MRMWD卷過一個二極管連接起來，WDI接單片機的P2.7口，RESET®單片機的復(fù)位輸入腳RESETMRS過一個復(fù)位按鈕接地7。該監(jiān)控電路的主要功能如下：(1)系統(tǒng)正常上電復(fù)位：電源上電時，當電源電壓超過復(fù)位門限電壓4.65V,RESETS輸出200ms的復(fù)位信號，使系統(tǒng)復(fù)位。(2)對+5V電源進行監(jiān)視：當+5V電源正常時，RE

23、SETM氐電平，單片機正常工作；當+5V電源電壓降至+4.65V以下時，RESET俞出高電平，對單片機進行復(fù)位。(3)看門狗定時器被清零，WDO!持高電平；當程序跑飛或死機時，CP必能在1.6s內(nèi)給出“喂狗”信號，WDO變?yōu)榈碗娖?，由于MRB有一個內(nèi)部250mA勺上拉電流，D導(dǎo)通MRK得有效低電平，RESETS輸出復(fù)位脈沖，單片機復(fù)位，看門狗定時器清零，WDOL恢復(fù)成高電平。(4)手動復(fù)位：如果需要對系統(tǒng)進行手動復(fù)位，只要按下手動復(fù)位按鈕，就能對系統(tǒng)進行有效的復(fù)位網(wǎng)。3.4 LCD液晶顯示設(shè)計采用AT98C51驅(qū)動一片1602液晶顯示器，使顯示器第一行顯示“OPENX"；第二行顯示“

24、CLOSEX"。其中LM016L與1602功能及用法基本相同，只是LM016L±沒有控制背光燈的引腳9。圖3.4所示電路中，1602所在庫類別為“Optoelectronics”，子類別“AlphanumericLCDs(字符型顯示器)。電路中使用了滑動變阻器R5,其所在庫類別為“Resistors”，子類別為“Variable”(可變的)。滑動變阻器R5的阻值應(yīng)設(shè)為10kQ。圖3.4LCD液晶顯示電路3.5 電燈的驅(qū)動電路設(shè)計主電路和控制電路之間，用來對控制電路的信號進行放大的中間電路（即放大控制電路的信號使其能夠驅(qū)動功率晶體管），稱為驅(qū)動電路。驅(qū)動電路的基本任務(wù)，就是將

25、信息電子電路傳來的信號按照其控制目標的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號。單片機發(fā)出信號通過同相驅(qū)動器7407驅(qū)動光電耦合器MOC302,1然后通過MOC302來控制雙向晶閘管的接通與斷開，從而控制電燈的開關(guān)。光電耦合器能隔離單片機系統(tǒng)和輸出部分，使兩部分的電流信號獨立，抗外界干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。共有3盞燈，房間最前的一盞燈與P2.0口相連；房間中間一盞等與P2.1口相連，最后一盞燈與P2.2口相連。參見圖3.5所示。光電耦合器的性能特點：光耦的基本結(jié)構(gòu)是將光發(fā)射器和光敏器的芯片封裝在同一外殼內(nèi)，并用透明樹脂灌封充填作光傳遞介質(zhì)，通常將光發(fā)射器的管腳作

26、輸入端，光敏器的引腳作為輸出端，當輸入端加電信號時，光發(fā)射器發(fā)出的光信號通過透明樹脂光導(dǎo)介質(zhì)投射到光敏器后，轉(zhuǎn)換成電信號輸出，實現(xiàn)了以光為媒介的電一光一電信號轉(zhuǎn)換傳輸，并在電氣上是完全隔離的。光耦的主要性能特點如下：(1)隔離性能好，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電隔離，其絕緣電阻RISO一股均能達到1010Q以上，絕緣耐壓VISO在低壓時都可滿足使用要求，高耐壓一般能超過lkV,有的可達10kV以上10。(2)光信號單向傳輸，輸出信號對輸入端無反饋，可有效阻斷電路或系統(tǒng)之間的電聯(lián)系，但并不切斷他們之間的信號傳遞。(3)光信號不受電磁干擾，工作穩(wěn)定可靠。(4)抗共模干擾能力強，能很好地抑制干擾并消除

27、噪音。(5)光發(fā)射和光敏器件的光譜匹配十分理想，響應(yīng)速度快，傳輸效率高。(6)易與邏輯電路連接。(7)無觸點。壽命大。體積校耐沖擊。(8)工作溫度范圍寬，符合工業(yè)和軍用溫度標準。光電耦合器作用就是：阻斷信號源跟信號接收方的電氣連接，這樣可以有較的阻斷電氣干擾。3.6 總電路圖整個控制系統(tǒng)由人體存在信號采集電路，光信號采集電路，看門狗電路，驅(qū)動電路等模塊組成。通過硬件與軟件的共同作用，才能實現(xiàn)控制功能，總電路圖見附錄2。4系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件是計算機系統(tǒng)的靈魂，沒有軟件計算機不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在計算機中的地位，而在計算機控制系統(tǒng)中，軟件也是非常重要的。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟

28、件來定義的，由此可見，軟件是控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分。4.1 功能要求和重點本設(shè)計以AT89C51單片機作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強度；根據(jù)房間合理開燈的條件，系統(tǒng)通過對人體的存在信號和環(huán)境光信號的識別和智能判斷，完成對房間照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費。在特殊情況下可以通過手動來控制燈的開關(guān)。一號按鈕控制手動與自動，二號按鈕控制燈的開關(guān)盞數(shù)（按0次沒燈開，按1次開1盞燈，按2次開2盞燈，按3次開3盞燈，按4次后返回到0）。因為放大電路和比較電路中有滯環(huán)效果所以不必在程序中考慮設(shè)置滯環(huán)。在單片機接收每一信

29、號時要延遲3ms與下一信號比較以防突變。按鈕的情況也是如此。當房間里沒人燈全關(guān)時要延遲30s關(guān)燈。LCD1晶顯示要及時無誤的顯示燈所開的盞數(shù)，程序見附錄2。4.2 軟件編程如圖4.1為整個程序流程圖，首先給狗門電路喂狗防止出現(xiàn)死機的情況。由按鍵1被按次數(shù)R1判斷是自動還是手動（按鍵按一次R1=1時程序進入手動狀態(tài)，按鍵按零次R1=0時程序則進入自動狀態(tài)，若按兩次就會返還到R1=0的狀態(tài)）。自動時單片機由人體存在信號采集電路和光敏三極管采光電路的信號決定是否開燈，開幾盞燈。手動時單片機會由按鍵2所按的次數(shù)ROfe定開燈的盞數(shù)（按0次全關(guān)，案1次開一盞，按2次開兩盞，按3次全開，按4次則返還到按0

30、次的狀態(tài)）。最終通過LCtM晶顯示開燈的盞數(shù)和關(guān)燈的盞數(shù)。P2.0引腳接1號燈（教室里最前面的燈），P2.1引腳接2號燈（教室里中間的一盞燈），P2.2引腳接3號燈（教室里最后一盞燈）。全開時P2=00000111B開兩盞燈時教室前后兩盞P2=00000101B開一盞燈教室中間的一盞P2=00000010B全關(guān)時P2=00000000Bd看門狗*全光顯示*圖4.1程序流程圖4.2.1 手動控制手動控制程序流程圖如圖4.2所示，由P1.6引腳處的按鈕被按次決定手動和自動，R1=0時自動，R1=仔動控制，R1=2t返回到P1.6=0的情況。卬=仔動時按鈕2被按的次數(shù)R0fe定開燈的盞數(shù)（R0=0i

31、r關(guān)，R0=1FF一盞燈，R0=2ff兩盞燈，R0=蚱開，RO=4t返回到R0=0的情況）。單片機收到信號后將一些情況處理，再給P2賦值。圖4.2手動控制程序流程圖4.2.2 自動控制自動控制程序流程圖如圖4.3所示，P1.0連接人體存在信號采集電路（有人時P1.0=1;沒人時P1.0=0）;P1.1,P1.2接光敏三極管信號采集電路，P1.1接信號的高值；P1.2接信號低值。P1.0=0時程序直接跳到延遲30S程序后把燈全關(guān)了。P1.0=1時程序開始根據(jù)P1.1,P1.2的情況給P2口附值。（P1.1,P1.2）為（0,0）表示教室里光線很暗要把燈全打開則給P2口附00000111B勺值；（

32、P1.1,P1.2）為（0,1）中等強度的光開兩盞燈給P2口附00000101B勺值；（P1.1,P1.2）為（1,1）關(guān)線強則把所有的燈關(guān)了給P2口附00000000B勺值。顯示圖4.3自動控制程序流程圖4.2.3 顯小程序采用LCE»晶顯示，程序每次執(zhí)行給P2口附值后就給R3!值（所要開的燈盞數(shù)）。執(zhí)行完開關(guān)燈程序后調(diào)用顯示程序。顯示兩行，第一行顯示“OPEN:#R'3,第二行顯示“CLOSE:#R4（R似閉燈的盞數(shù)）。5.系統(tǒng)仿真5.1 仿真軟件一Proteus簡介Proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA!具軟件。它不僅具有其它E

33、DA：具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。是世界上著名的EDA：具，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PC般計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PC般計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVRARM8086和MSP430Cortex和DS源歹處理器11,并持續(xù)增加其他系列處理器模型。

34、在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB多種編譯器。5.2 系統(tǒng)電路功能仿真利用Proteus繪制仿真圖。整個仿真圖的繪制過程主要有以下幾部組成：首先新建一個Proteus的工程，在元件庫里面搜索所需要的元器件，在元器件上單擊右鍵選中，再單擊左鍵對其進行命名和賦值，接著在編輯器左邊的一欄中，找出繪制各種需要的線條和其他一些相關(guān)的線條和器件，進行節(jié)點出是否連接好進行檢查，為下一步的系統(tǒng)仿真做準備。畫出的仿真電路圖。仿真電路總圖見附錄3所示。5.3 手動控制在特殊情況下可以通過手動來控制燈的開關(guān)。一號按鈕控制手動與自動，二號按鈕控制燈的開關(guān)盞數(shù)（按0次沒燈開，按1次開1盞燈，按2次開2盞燈

35、，按3次開3盞燈,按4次后返回到0）。仿真結(jié)果參見圖5.3所示。當按鈕按0次沒燈開和按4次后返回到0時，此時3盞燈全暗，仿真結(jié)果參見圖5.3a當按鈕按1次開1盞燈，仿真結(jié)果參見圖5.3bo當按鈕按2次開2盞燈，仿真結(jié)果參見圖5.3c。當按鈕按3次開3盞燈，仿真結(jié)果參見圖5.3d。圖5.3c圖5.3d圖5.3手動控制仿真圖5.4 自動控制通過滑動變阻器改變電阻值的大小，來實現(xiàn)信號強弱采集，再配以外圍電路，通過單片機通信方式實現(xiàn)控制燈的開關(guān)。信號弱則燈不亮，隨著信號慢慢變強燈亮盞數(shù)變多。仿真結(jié)果參見圖5.4。當滑動變阻器的阻值最小時，信號最弱，則燈亮盞數(shù)為0,仿真結(jié)果參見圖5.4a隨著滑動變阻器阻

36、值的改變，即電阻值由小到大，則信號慢慢變強，此時燈亮盞數(shù)由1盞變到3盞，仿真結(jié)果參見圖5.4b,5.4c,5.4d。當滑動變阻器的阻值達到最大時，此時信號最強，3盞燈全亮，仿真結(jié)果見圖5.4d工4I1,圖5.4d圖5.4c圖5.4自動控制仿真圖參考文獻1何立民，MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M.北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2001.80892康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社，1998.97993吳金戎，沈慶陽等.8051單片機實踐與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，2002.1171244張振昭，許錦標.樓宇智能化技術(shù)M.北京:機械工業(yè)出版社，2003.32325孫涵芳，徐愛卿

37、.單片機原理及應(yīng)用M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.25306趙玉安.人體熱釋電紅外傳感器介紹J.中國電子制作，2006.11137俞海珍，李憲章，馮浩.熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用J.電子照明技術(shù)，2006.52608房小翠，王金鳳.單片機使用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)M.北京：國防工業(yè)出版社，1999.17209王幸之，鐘愛琴.AT89系列單片機原理與接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.9713510謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測t（第二版）M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000.11汪世明.基于Proteus的單片機應(yīng)用技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，2009.6總結(jié)該系統(tǒng)中人數(shù)檢

38、測采用了紅外傳感器，判斷人員的進人與走出，從而獲得教室的人數(shù)信息。光線檢測采用光敏電阻，電阻變化時模塊的輸出電壓也變化，通過變換就可得到光線等級。顯示設(shè)備使用字符型液晶顯示屏，顯示內(nèi)容更豐富，操作更簡單，界面更友好。本文研究了基于AT89C51單片機的智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設(shè)計與軟件設(shè)計。首先根據(jù)設(shè)計要求用Protel軟件繪制出原理圖，然后依據(jù)原理圖選擇元器件，在實驗板上布置元器件并連接線路，對硬件電路進行測試，檢查用行口是否選錯，測量電源是否正常，復(fù)位電平是否正確，單片機是否正常工作等等。接著就要按照功能要求編程，這里采用匯編語言編程工具，需先根據(jù)要求劃分模塊，優(yōu)化結(jié)

39、構(gòu)；再根據(jù)各模塊特點確定何為主程序，何為子程序，何為中斷服務(wù)程序，相互間如何調(diào)用；再根據(jù)各模塊性質(zhì)和功能將各模塊細化，設(shè)計出程序流程圖；最后才根據(jù)各模塊流程圖編制具體程序。如果使用在現(xiàn)場環(huán)境中必然存在干擾的問題，所以抗干擾與可靠性設(shè)計就顯得尤為重要。雖然系統(tǒng)已經(jīng)考慮了可靠性設(shè)計問題，如看門狗技術(shù)、光電耦合等在電路設(shè)計中的應(yīng)用，但這也只是針對部分問題做了解決，一些詳細的設(shè)計還有待于解決。該系統(tǒng)還只是理論上設(shè)計完成，離真正的現(xiàn)場應(yīng)用還有一定的距離。軟件部分的編制也是力求簡單實用，即本著實用、有效、方便的原則進行編制。但一個較好的和較完善的應(yīng)用軟件不是在短時間內(nèi)就可以完成的，它需要不斷的完善和發(fā)展，

40、需要我們做大量的工作和時間的檢驗?，F(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有達到真正的智能化，還需要增加很多新的功能和先進的科學(xué)技術(shù)，才能達到真正意義上的智能化控制。附錄1軟件程序RSEQUp3.0RWEQUp3.1EEQUp3.2LCDEQUp0BFEQUp0.7COL1EQUp1.0COL2EQUp1.1COL3EQUp1.2COL7EQUp1.6COL8EQUp1.7COL2.7EQUp2.7ORG0000HLJMPLOOP0LOOP0:MOVR1,#00HMOVR0,#00HMOVR2,#00HLOOP1:LCALLSTART2MOVCOL2.7,#1BMOVB,COL7JZEQ1LCALLDELAY3MSMO

41、VB,COL7JZEQ1INCR1EQ1:MOVA,R1CJNEA,#01H,STRAT1CJMPLOOP3LOOP2:MOVB,COL1JNZSTART1;定義引腳變量;有沒有人;光照度;自動/手動?；手動;調(diào)用顯示;喂狗;判斷手動/自動;調(diào)用延遲3ms程序;門=0自動，門=1手動，門=2返回門=0;自動;手動;有人則自動D30S:MOVA,#2790H沒有人延遲30S關(guān)燈LCALLDELAY3MSMOVCOL2.7,#1BDECAJMPD30SLCALLCLOSE3DELAY3MS:MOVR6,#4HY3:MOVR7,#0FFHY4:NOPDJNZR7,Y4DJNZR6,Y3RETSTART1:MOVR1,00HMOVB,COL2JNZCLOSE3MOVB,COL3JZCLOSE0CJMPCLOSE1LOOP3:MOVB,COL8JZLLOOP1LCALLDELAY3MSMOVB,COL8JZLLOOP1INCR0CJNER0,#4H,LLOOP1MOVR0,#00HLLOOP1:MOVA,R0SUBBA,#00H喂狗;3盞燈全關(guān);延遲3ms;(COL2,COL3)(0,0)弱光(0,1)中光(1,1)強光;3盞燈全關(guān);3盞燈全開;開2盞燈;按鈕循環(huán);R0到4后還原到0;R0=O全關(guān)JZCLOSE0MOVA