基于PLC的智能照明控制系統(tǒng)研究(完整資料)

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基于PLC的智能照明控制系統(tǒng)研究(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))（2０16屆)題目：基于PＬC的智能照明控制系統(tǒng)研究系（部）：機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè):電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：潘倩學(xué)號(hào):1208151６9指導(dǎo)教師：劉傳洋職稱(chēng)(學(xué)位）：合作導(dǎo)師:職稱(chēng)（學(xué)位）：完成時(shí)間:20１6年3月７日池州學(xué)院教務(wù)處制學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人所提交的學(xué)位論文，是在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫(xiě)作中參考的其他個(gè)人或集體的研究成果,均在文中以明確方式標(biāo)明。本人依法享有和承擔(dān)由此論文而產(chǎn)生的權(quán)利和責(zé)任。聲明人(簽名):潘倩２016年3月7日目錄摘要?２Abstｒact?3１引言?41。１選題的研究背景及意義 41。2ＰLC在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀?5HＹPＥＲＬINＫ”"\l＂_Ｔoc19697_＃_Toｃ19６97_＂1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和技術(shù)要求?5HYPERＬINＫ””2智能照明控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)?6HYPERLIＮK＂＂2.１系統(tǒng)控制方案分析 ６2。２分區(qū)和分時(shí)控制方案的構(gòu)想?6２．３智能照明控制系統(tǒng)的功能組成?73系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8３。1ＰLC的選型 8HＹPERLＩNＫ””３.2數(shù)據(jù)采集電路 11HYPＥＲLINＫ""\l＂_Toc302０3_＃＿Toｃ302０3_"3。3環(huán)境光采集電路?113．４人體存在傳感器的工作原理 １2HYPEＲＬINK＂＂\l”_Toｃ１0926_＃＿Ｔｏｃ10926_”3．5ＰLC的外部接線(xiàn)圖?134系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) １3HYＰERLINK””\l”＿Ｔoc２０７4_#_Tｏc207４_"4。1主程序流程圖 1３HＹＰＥRLIＮK””4。２.１軟件介紹 1４4。2．2軟件界面?15HYPERＬINＫ"”\l＂_Toc１７90２_＃_Toc17902_"4.3Ｉ/O地址分配 16HYPERＬＩNK”"\l”_Toc3１１44_＃_Toc３1１44_"4。4梯形圖程序?17ＨYPERLＩNＫ””\l"_Tｏc１0019_#＿Tｏｃ10019＿＂4。5程序清單?19致謝 21摘要隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步,電力也被過(guò)度消耗,電能浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，電力資源已然成為緊缺資源。該浪費(fèi)現(xiàn)象也存在大學(xué)教室照明控制系統(tǒng)中。針對(duì)這種情況，從節(jié)約電能的角度出發(fā)，本文闡述了一種基于S7-2００PＬC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的無(wú)人管理的手動(dòng)控制的教室照明系統(tǒng)。PLC是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝置,具有控制功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，完全滿(mǎn)足學(xué)校教室的照明要求。本文將重點(diǎn)介紹照明系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面,其基本原理是以S7—2０0PLC為核心控制部件，由能感應(yīng)人體存在的熱釋紅外傳感器和環(huán)境光檢測(cè)電路組成的智能照明控制系統(tǒng)，能避免教室用電的大量浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)能的目的.最后，給出系統(tǒng)的的梯形圖程序。關(guān)鍵詞:教室照明系統(tǒng);S7-20０PLC；智能控制;節(jié)能AbstｒacｔWiththeｃontｉｎｕousｄeｖeloｐmentandprogressofsociety，pｏwerisalsoexcesｓivecoｎsumption，ｅlｅctrｉceneｒｇywastephenｏmenｏnisserioｕs，thepｏwerreｓouｒｃｅhａsａlreadybecomescaｒceresoｕrｃes．Ｔｈewａsteｐhｅｎomenｏnalsoexistsｉnaｕniveｒsityclassroomｌigｈtingcoｎｔroｌｓystｅm。Ｉnviewｏfthisｓiｔuatｉon，froｍtｈeｐerspectivｅｏfsavｉnｇenerｇｙｏf,itiｓexpoｕndedinthisarticlｅabasedoｎS7-200ＰLCｔoｒeplａcethｅmaｎualｃontｒoｌoftheunmanneｄmanagｅmenｔoｆtraditｉonalclａｓsroomｌｉghtiｎgｓystem．

ＰLCiｓaｎeｗｇｅｎeｒalauｔomaticconｔｒoｌｄevice,hａsstroｎgｃontrolfunctｉon,hｉgｈreliabｉlity,ｃonvenieｎtanｄfleｘiblｅtoｕse，easytoexｔendthｅadvaｎtages，fullymeetｔhereqｕireｍenｔｏfｓcｈｏolclaｓｓｒoomliｇｈting。Ｔhisｐaperfoｃuseｓｏntｗoaspectｓ：thehardｗaredeｓigｎａnｄsｏfｔwaredeｓｉｇnoftｈｅliｇhtinｇsyｓtemanｄｉtsｂａsｉcprinciplｅisｔｏS7－２00ＰLCａsｔhecoｒeｃoｎtｒoluｎit，ahｕｍanbodyiｎductｉonintｈeｐresenceoｆheatrelｅaseｉnfrarｅdseｎsｏｒandambｉｅntlightsensiｎｇcircuitcompoｓedoｆinｔｅlligenｔlightingcontrolsysｔｅm,canａvoidｔｈｅｃｌaｓsrｏomwithaｌaｒgenｕｍｂerofwaｓteoｆelectrｉcity，sｏasｔoacｈieveenｅrgy—saviｎgｐurｐose。Fiｎally，giveｓthesystemthｅｌaddeｒｄiａｇramprogram.?Kｅywords:classroomlightingsyｓtem；S7-2０0PLＣ;intelligenｔcｏnｔrol;energysａviｎg1引言1．1選題的研究背景及意義如今，科學(xué)技術(shù)愈來(lái)愈發(fā)展，現(xiàn)代化程度也日益提高，隨之而來(lái)的溫室氣體的加劇了全球氣候變暖,資源也越來(lái)越枯竭，全球掀起了節(jié)能減排的浪潮，引起了世界和中國(guó)的政府的高度關(guān)注。能源,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)資源,中國(guó)政府高度重視能源的開(kāi)發(fā)、利用和節(jié)約的工作。眾所周知，電能是一種基本并且高效的能源，具有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、易于運(yùn)輸、無(wú)污染的的特點(diǎn)。電能通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置高效的將電能轉(zhuǎn)換成光能,熱能、動(dòng)能、化學(xué)能等多種形式，極大地便利了我們的生活.但是,電能浪費(fèi)問(wèn)題也很突出。因此,提高電力管理水平是節(jié)能的關(guān)鍵。根據(jù)相關(guān)資料,在我國(guó)的整體用電中,照明的耗電量占有很大的比例,約為年發(fā)電總量的10％（超過(guò)100億千瓦時(shí)),而在學(xué)校,不僅照明時(shí)間較長(zhǎng)而且照明場(chǎng)所也多,照明用電超過(guò)本單位所有耗電的4０％［1］.目前我們對(duì)教室照明的控制，基本上都是采用的最傳統(tǒng)的手動(dòng)控制方式，該方法是最為常用的,同時(shí)也是最為浪費(fèi)的。教室是一個(gè)開(kāi)放的地方，往往因?yàn)楣芾聿坏轿?無(wú)人的時(shí)候教室里還是燈火明亮造成所謂的長(zhǎng)明燈的現(xiàn)象。就一間教室來(lái)說(shuō)，照明燈的能量消耗并不大,但從整個(gè)學(xué)校看，卻不是一個(gè)小數(shù)目。以某所大學(xué)為例：教學(xué)樓照明負(fù)荷總量約480ｋw(不含線(xiàn)損)，若按照照明燈每天工作2小時(shí)計(jì)算(這是一個(gè)保守的估計(jì))，1天是9６0KW·h的電力浪費(fèi),按照電費(fèi)0。6元／千瓦時(shí)計(jì)算，每天電費(fèi)為５７６元。一年1２個(gè)月,除去寒暑假三個(gè)月，還剩下九個(gè)月,一年浪費(fèi)的電力大約為259200度，合計(jì)電費(fèi)1５5５2０元。如果再加上線(xiàn)路損耗和燈具使用時(shí)間較長(zhǎng)而造成的燈具損壞，其成本比現(xiàn)在還要高得多。這種照明方式引起的電能浪費(fèi)和高校后勤費(fèi)用的增加是顯而易見(jiàn)的.我國(guó)能源短缺問(wèn)題非常嚴(yán)重，尤其是電力資源?，F(xiàn)在石油和燃煤的價(jià)格節(jié)節(jié)攀升，必然會(huì)導(dǎo)致發(fā)電成本的增加，從而節(jié)省電能不僅是有益于社會(huì)，而且也有利于學(xué)校自身。放眼于整個(gè)學(xué)校的大局和全社會(huì)能源短缺的大環(huán)境,開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單實(shí)用的教室智能照明系統(tǒng)勢(shì)在必行。智能照明控制系統(tǒng)，無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外已經(jīng)使用，但國(guó)內(nèi)的智能照明技術(shù)還存在相當(dāng)多的不足之處。在大學(xué)教育普及化程度越來(lái)越高的今天,隨處可見(jiàn)各大高校增加校區(qū)和擴(kuò)大生源,從而帶來(lái)了教室的電能浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失等問(wèn)題,違背了當(dāng)今的節(jié)能理念。但是，如今不斷提高的自動(dòng)化程度、越來(lái)越普及的計(jì)算機(jī)技術(shù)使得我們對(duì)于照明系統(tǒng)的管理邁向自動(dòng)化和智能化的方向.１。2PLＣ在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)等的高速發(fā)展，使得PLC的控制和網(wǎng)絡(luò)通信功能逐漸增強(qiáng)、處理速度和可靠性不斷提高、成本在不斷下降、編程和故障檢測(cè)更加方便快捷。為了適應(yīng)各大中小型企業(yè)的發(fā)展需要，需要進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍［2].雖然問(wèn)世時(shí)間并不長(zhǎng)，但PLＣ無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外，發(fā)展都相當(dāng)?shù)难该?，有?qiáng)大的生命力和高速的增長(zhǎng)模式，成為當(dāng)今占據(jù)第一位的自動(dòng)化裝置。1．國(guó)外ＰLＣ發(fā)展?fàn)顩rＰLC自問(wèn)世以來(lái),經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,在美、日、德等工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。PＬC的世界總銷(xiāo)售額在不斷上升、品種不斷翻新、生產(chǎn)廠(chǎng)商不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)值產(chǎn)量大幅度上升而價(jià)格在下降。目前，世界上有200多個(gè)產(chǎn)商生產(chǎn)PLC，按型號(hào)劃分更是有幾千種產(chǎn)品。在全世界范圍內(nèi)按地域劃分主要有三大產(chǎn)品,這三大PLC產(chǎn)品為美國(guó)產(chǎn)品，歐洲產(chǎn)品以及日本產(chǎn)品。如今在PLC發(fā)展領(lǐng)域比較有名的公司有德國(guó)的西門(mén)子公司；美國(guó)的AＢ公司;法國(guó)的施耐德TE公司;日本的三菱、富士、歐姆龍、松下電工公司等；韓國(guó)的三星、LＧ公司等.美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品主要應(yīng)用于大型、中型PLC領(lǐng)域中,而日本、韓國(guó)的PLC產(chǎn)品則在小型ＰLＣ領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用。2。國(guó)內(nèi)PLC發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)目前的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)普遍比較落后,PＬC技術(shù)同發(fā)達(dá)國(guó)家相比較,遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)在工業(yè)中應(yīng)用的PＬC產(chǎn)品絕大部分是國(guó)外產(chǎn)品，如西門(mén)子、三菱、歐姆龍，是中國(guó)工業(yè)市場(chǎng)上的傳統(tǒng)供應(yīng)商.國(guó)產(chǎn)PLC產(chǎn)品在整個(gè)工業(yè)市場(chǎng)中只占據(jù)很小的份額，沒(méi)有名牌產(chǎn)品和集中化的生產(chǎn)鏈，無(wú)法形成系統(tǒng)化、專(zhuān)業(yè)化的工業(yè)規(guī)模，這對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是極其不利的。為了改善我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)和追趕發(fā)達(dá)國(guó)家。近些年來(lái),我國(guó)的PLC研制，生產(chǎn)、應(yīng)用發(fā)展也相當(dāng)?shù)目?，同?guó)外的差距也在逐漸縮小。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)PLC產(chǎn)品需求量大，為PLC業(yè)務(wù)發(fā)展提供了絕佳的機(jī)會(huì)。尤其在應(yīng)用方面，引進(jìn)了大量的PLＣ產(chǎn)品，并且在我國(guó)自己生產(chǎn)制造的設(shè)備上采用了PLC控制。另外，應(yīng)用PLC對(duì)老設(shè)備進(jìn)行改造，可以在資金投入較少的條件下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級(jí)換代?？傊?我國(guó)的PLC技術(shù)的應(yīng)用已獲得了令人矚目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和技術(shù)要求1。主要內(nèi)容該研究主要是根據(jù)學(xué)校教室照明的特點(diǎn),利用ＰLＣ來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)照明的智能控制,達(dá)到節(jié)能的目的。分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩大部分。硬件電路設(shè)計(jì)主要包括PＬＣ的選型、內(nèi)部電路圖設(shè)計(jì)和PLＣ外部接線(xiàn)設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)教室劃分區(qū)域以及實(shí)現(xiàn)對(duì)光電傳感器、人體存在傳感器的I／O分配。2.技術(shù)要求學(xué)生屬于特殊人群,他們的活動(dòng)時(shí)間及規(guī)律非常突出，因此在教室實(shí)行分時(shí)和分區(qū)的智能控制.利用紅外傳感器來(lái)檢測(cè)是否有人體存在，實(shí)現(xiàn)智能控制。針對(duì)光照是否充足的問(wèn)題，利用光照傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)照明用具的開(kāi)和關(guān)。2智能照明控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)控制方案分析智能照明控制系統(tǒng)的主要組成部件有PＬC、中間繼電器、照明燈和刀開(kāi)關(guān)。并以人體和自然光強(qiáng)度作為控制器的主要輸入?yún)?shù),從而達(dá)到手動(dòng)與自動(dòng)控制相兼容.當(dāng)教室無(wú)人存在時(shí)，教室里所有的燈都能夠自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)光照達(dá)不到相應(yīng)要求并且教室有人存在超過(guò)一定時(shí)間時(shí),燈都能自動(dòng)打開(kāi)，直到人離開(kāi)一段時(shí)間后，燈能做到自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)光照達(dá)到了設(shè)定要求且教室有人時(shí)，燈能夠自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí),學(xué)生的作息時(shí)間也是一個(gè)重要考慮因素。在某些特殊情況下，例如晚上11點(diǎn)后教室里還有人,這時(shí)智能照明系統(tǒng)就會(huì)采用手動(dòng)控制，關(guān)閉自動(dòng)控制器，比較人性化。2.２分區(qū)和分時(shí)控制方案的構(gòu)想在設(shè)計(jì)前,對(duì)教室的使用情況以及教室的采光系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和分析，掌握可靠資料.僅以池州學(xué)院博文樓三樓30３教室為例進(jìn)行分析。因?yàn)樵摻淌覟閱蚊娌晒?所以教室中各區(qū)域的光照強(qiáng)度會(huì)有明顯差異,而且基于學(xué)生的流動(dòng)性大以及就坐位置的不可預(yù)測(cè)等特點(diǎn)的原因，可將教室分為五個(gè)不同的區(qū)域,利用光照傳感器和紅外探測(cè)器對(duì)整個(gè)教室進(jìn)行分區(qū)控制。如圖1教室分區(qū)控制方圖如圖1所示。講臺(tái)區(qū)域區(qū)域１（前排左）區(qū)域２（前排右）區(qū)域3（后排左)區(qū)域４(后排右)?圖１傳感器在教室的分區(qū)控制圖將紅外傳感器分別安裝在上述五個(gè)區(qū)域的上方，即可以有效地覆蓋該區(qū)域的檢測(cè)范圍，該區(qū)域的光傳感器被安裝在每一個(gè)區(qū)域的光照強(qiáng)度較暗的地方.對(duì)于有時(shí)需要使用多媒體課堂教學(xué)時(shí)，可在講臺(tái)上安裝手動(dòng)按鈕，在影片播放時(shí)給PＬＣ提供信號(hào)來(lái)關(guān)閉教室燈光，播放結(jié)束后,再打開(kāi)教室燈光。此外，還需要在上述五個(gè)區(qū)域內(nèi)分別安裝一個(gè)光照傳感器,設(shè)置相應(yīng)動(dòng)作。安裝在每個(gè)區(qū)域的紅外探測(cè)器和光照傳感器都是獨(dú)立工作的,不影響對(duì)方工作狀態(tài)。對(duì)教室照明的智能控制，還需要分時(shí)控制。比如６-２３點(diǎn)智能控制系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，而23—6點(diǎn)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉,真正實(shí)現(xiàn)高效的節(jié)能。２。3智能照明控制系統(tǒng)的功能組成（1)智能照明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成智能照明控制系統(tǒng)由系統(tǒng)單元,輸入單元和輸出單元三部分構(gòu)成。除電源設(shè)備外，每個(gè)單元都有對(duì)應(yīng)的唯一單元地址,并利用軟件設(shè)定其功能。各種形式的單元簡(jiǎn)述如下:系統(tǒng)單元:系統(tǒng)主要對(duì)上述區(qū)域進(jìn)行相同的控制和信號(hào)采樣,子系統(tǒng)則對(duì)各區(qū)域分別實(shí)施具體的控制，從而實(shí)現(xiàn)信息連接。輸入單元：用于將外部控制信號(hào)轉(zhuǎn)變成控制系統(tǒng)上數(shù)字信號(hào)，如可編程的多功能輸入開(kāi)關(guān)、紅外線(xiàn)接收開(kāi)關(guān)及紅外線(xiàn)遙控器等.調(diào)整照明，使亮度與周?chē)h(huán)境達(dá)到適宜的狀態(tài)，從而節(jié)約電能［3]。輸出單元：將控制器輸出的信號(hào)用來(lái)控制對(duì)應(yīng)回路燈的亮滅,并且采用集中控制、分散執(zhí)行的方式，通過(guò)配置智能控制照明柜,安裝好自動(dòng)和手動(dòng)的切換開(kāi)關(guān)，防止意外情況的發(fā)生。(2)采用智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)節(jié)能效果較好：系統(tǒng)采用個(gè)性化的分時(shí)和分區(qū)控制,利用各種不同的預(yù)設(shè)置控制方式和控制元件，對(duì)于在不同環(huán)境下不同時(shí)間段內(nèi)的光照度進(jìn)行精確設(shè)置，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化和效率化管理教室燈光,從而達(dá)到節(jié)約能源的目的.該系統(tǒng)可利用最少的能源滿(mǎn)足所有教室的燈光照明需求，最大程度的節(jié)省電能。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),可節(jié)約學(xué)校所有照明用電的3０％以上.增加照明用具的壽命：通過(guò)采用智能照明控制系統(tǒng)來(lái)延長(zhǎng)燈具壽命，不僅節(jié)約了大量的更換燈具的資金，而且減少了電燈的損壞老化而產(chǎn)生的人工維修費(fèi)用，降低了運(yùn)行成本，管理和維護(hù)變得更加簡(jiǎn)單.提高工作效率，改善工作環(huán)境：智能照明控制系統(tǒng)能給工作者提供一個(gè)良好的工作環(huán)境，提高工作人員的工作效率.所以，我們更應(yīng)該合理地選擇照明燈具、光源以及采用良好的照明控制系統(tǒng),提高照明質(zhì)量［４］。３系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1PＬC的選型由于S７—20０系列PLＣ設(shè)計(jì)緊湊、擴(kuò)展能力豐富、可靠性高、操作便捷且具有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)和低廉的價(jià)格,能夠很好地滿(mǎn)足小規(guī)模的控制要求,覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)相關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域,包括各種機(jī)床、電力設(shè)施、環(huán)境保護(hù)等。S7-２00系列PLC強(qiáng)大功能能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中還是相連網(wǎng)絡(luò)中，皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能［5］。采用西門(mén)子S7—２０0系列的PLC作為控制器，輸入信號(hào)主要來(lái)自以下五方面：?jiǎn)?dòng)開(kāi)關(guān)、停止開(kāi)關(guān)、投影開(kāi)關(guān)、紅外探測(cè)器和光電傳感器，輸出信號(hào)主要來(lái)自教室各個(gè)區(qū)域的燈具。Ｓ７—20０系列PLC的硬件包括S7－20０CPＵ模塊、數(shù)字量I／Ｏ模塊、模擬量I/O模塊和通信模塊等［6］。S7—200的CPU共有兩個(gè)系列：CPU２1×和CPU２2×。ＣPU21×是S7—20０的第一代產(chǎn)品，ＣPU22×系列包括CＰU２21、ＣPＵ222、CPU22４、CPＵ224XＰ和CPU2２6等.本文采用CPＵ224，此模塊有14個(gè)輸入,10個(gè)輸出。Ｉ/O端子排可容易地整體拆卸［7]。在較高要求的控制系統(tǒng)中，輸入/輸出點(diǎn)更多，運(yùn)行速度更快,可完美地適應(yīng)于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng).紅外探測(cè)器和光照傳感器檢測(cè)信號(hào)并輸入ＰＬC中。圖2為控制系統(tǒng)框圖。圖2控制系統(tǒng)框圖3．2數(shù)據(jù)采集電路教室里的光照情況以及教室里是否有相關(guān)人員的存在是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要對(duì)象，同時(shí)也是控制系統(tǒng)的主要輸入?yún)?shù).在我們生活中，光敏二極管和光敏三極管是比較常見(jiàn)的環(huán)境光采集器件,由于光敏三極管具有高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，而且光敏三極管同時(shí)還具光敏二極管的輸出特性有，所以，根據(jù)照明需求,系統(tǒng)采用高靈敏度的光敏三極管［８]?；跓後岆娦?yīng)的人體存在傳感器靈敏度較高且可靠性強(qiáng),本文的控制系統(tǒng)采用的人體存在傳感器為低電平輸出的HＰ－2０8型號(hào)的.HP-２0８—N-Ｌ人體存在感應(yīng)模塊（低電平輸出）是基于紅外線(xiàn)技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，具有高靈敏度以及可靠性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)感應(yīng)烘干機(jī)、感應(yīng)沖水器、自動(dòng)感應(yīng)垃圾桶以及其他自動(dòng)感應(yīng)電器設(shè)備中。HP-208-N-L主要功能描述如下：1。全自動(dòng)感應(yīng):在其所能感應(yīng)的范圍內(nèi)，若有相關(guān)人員進(jìn)入，此時(shí)會(huì)輸出低電平。當(dāng)相關(guān)人員遠(yuǎn)離其感應(yīng)范圍時(shí)，此時(shí)會(huì)自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉低電平，輸出高電平，保持待機(jī)狀態(tài).2。光敏電阻控制：在某些特殊情況下，例如在白天或者光照很強(qiáng)烈時(shí)，通過(guò)設(shè)置光敏電阻,傳感器不會(huì)發(fā)生相應(yīng)動(dòng)作.３。具有感應(yīng)封鎖時(shí)間：當(dāng)有關(guān)人員進(jìn)入其感應(yīng)區(qū)域內(nèi)并產(chǎn)生低電平輸出，再經(jīng)過(guò)一段延時(shí)時(shí)間，延時(shí)結(jié)束后，為了使在此后的一段時(shí)間內(nèi)傳感器的感應(yīng)器不會(huì)對(duì)任何感應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)，傳感器的感應(yīng)模塊會(huì)設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段,在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號(hào)［9]。4。觸發(fā)方式：ａ.可重復(fù)觸發(fā)方式：當(dāng)相關(guān)人員進(jìn)入其感應(yīng)范圍內(nèi)有低電平輸出后，如果還有人在此后的延時(shí)時(shí)間段內(nèi)繼續(xù)活動(dòng)，則其輸出將一直保持低電平，等全部人員離開(kāi)感應(yīng)區(qū)域以后，低電平輸出才會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖捷敵?b．不可重復(fù)觸發(fā)方式：當(dāng)相關(guān)人員進(jìn)入其感應(yīng)范圍內(nèi)有低電平輸出后，延時(shí)時(shí)間段一結(jié)束，低電平輸出狀態(tài)會(huì)轉(zhuǎn)而變成高電平輸出狀態(tài)。3。3環(huán)境光采集電路如圖所示,圖3為環(huán)境光采集電路原理圖。當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)度大于規(guī)定程度時(shí)，光敏三極管D1呈現(xiàn)低阻態(tài)狀態(tài)即小于１K歐,NＰＮ型三極管Ｑ1的基極電壓升高，三極管Ｑ1達(dá)到飽和狀態(tài)并導(dǎo)通，集電極一側(cè)輸出低電平。當(dāng)光強(qiáng)小于規(guī)定程度時(shí)，光敏三極管Ｄ１呈現(xiàn)高阻態(tài)狀態(tài)即100ｋ歐，此時(shí)三極管Q1為截止?fàn)顟B(tài)，集電極一側(cè)輸出高電平。可變電阻R1大小可調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)R1的阻值，可使三極管Q1受環(huán)境光的影響在適合的亮度下導(dǎo)通。圖3環(huán)境光采集電路原理圖3。4人體存在傳感器的工作原理紅外線(xiàn)廣泛存在于我們的日常生活中,如自然界中的各種物體，像人體、火焰和冰等都會(huì)發(fā)出各種不同波長(zhǎng)的紅外線(xiàn),若要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，可通過(guò)紅外傳感器。根據(jù)工作原理,紅外傳感器通?？煞譃閮煞N類(lèi)型：熱型和量子型。熱型傳感器也可稱(chēng)為熱釋電紅外傳感器.相對(duì)于量子型紅外傳感器來(lái)說(shuō)，熱型紅外傳感器更加符合硬件系統(tǒng)的要求。熱型紅外傳感器不僅具有響應(yīng)的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)范圍寬和可工作于常溫下等優(yōu)點(diǎn),而且價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，是最佳選擇.本控制系統(tǒng)采用的是熱釋電紅外傳感器，熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人體發(fā)出的特定波長(zhǎng)紅外線(xiàn)的敏感元件，由它構(gòu)成的探測(cè)裝置一般在6~１５米的距離之內(nèi)能準(zhǔn)確感測(cè)運(yùn)動(dòng)人體的存在[10]。熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)人體輻射的紅外線(xiàn),并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，其具體工作原理如下:人體的溫度一般在37℃左右，會(huì)發(fā)出１0左右波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)。在紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)有人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電人體紅外傳感器感應(yīng)到人體溫度與背景溫度的差異信號(hào),產(chǎn)生輸出信號(hào)。熱釋電紅外傳感器主要組成結(jié)構(gòu)為外殼、濾光片、電阻、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管、熱釋電元件等，其中濾光片設(shè)置在窗口的目的是為了濾去無(wú)用的紅外線(xiàn)，轉(zhuǎn)而讓有用的紅外線(xiàn)進(jìn)入窗口。熱釋電人體紅外線(xiàn)傳感器的結(jié)構(gòu)和濾光窗的波長(zhǎng)通帶范圍(8~１4）決定了它可以抵抗可見(jiàn)光和大部分紅外線(xiàn)、環(huán)境及自身溫度變化的干擾，只對(duì)移動(dòng)的人體敏感[11］。3。５ＰＬＣ的外部接線(xiàn)圖圖４PＬC外部接線(xiàn)圖4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)４.１主程序流程圖根據(jù)上述控制要求，圖5給出了教室智能照明控制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的主程序框圖。圖5主程序框圖4．２STEP7－Ｍicro/ＷINV4。0編程軟件4．2．1軟件介紹STＥＰ７-Micro／WIＮ作為Ｓ7—200系列ＰＬC的專(zhuān)用編程軟件,功能強(qiáng)大、操作方便，而且支持全中文編程操作。STEP-Micro/ＷＩＮ作為Ｗiｎdows平臺(tái)下的用戶(hù)編程軟件，主要具有以下功能。支持梯形圖（LAD)、指令表(STL）和功能圖(FBD)3種編程語(yǔ)言,可在三者之間隨時(shí)切換。在離線(xiàn)方式下（計(jì)算機(jī)不與ＰLC連接)，可以對(duì)程序進(jìn)行創(chuàng)建、編輯、編譯和系統(tǒng)組態(tài)等工作。在在線(xiàn)方式下(計(jì)算機(jī)與PLC連接），可以上傳及下載用戶(hù)程序、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)組態(tài)等工作。具有密碼保護(hù)功能，可以為CPU、用戶(hù)程序和項(xiàng)目文件設(shè)置密碼，以保護(hù)程序開(kāi)發(fā)者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，防止未經(jīng)授權(quán)的操作.（5)指令導(dǎo)向功能，可以用指令向?qū)瓿蒔ID自整定、高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出、以太網(wǎng)和數(shù)據(jù)記錄等功能.（6）在編程之前進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，防止在編程的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤，比如語(yǔ)法，數(shù)據(jù)以及其他類(lèi)型的錯(cuò)誤。4.2．2軟件界面SＴＥP7-Micｒo/WＩN的軟件界面由瀏覽條、菜單欄、指令樹(shù)、工具欄、局部變量表輸出窗口、狀態(tài)欄和程序編輯器組成,如圖6所示。圖６ＳＴＥＰ7—Micro/WIN軟件界面4．3I／O地址分配系統(tǒng)輸入點(diǎn)及地址：?jiǎn)?dòng)開(kāi)關(guān)I０．0、停止開(kāi)關(guān)Ｉ０。１、投影儀開(kāi)關(guān)I0。２、光照探測(cè)器I0.3～I(xiàn)0．７、紅外探測(cè)器I1．0~Ｉ１。4。T３7和T３8作為定時(shí)器。為了減少輸出點(diǎn)數(shù),一個(gè)區(qū)域作為一個(gè)輸出點(diǎn)，其地址為Ｑ0．0~Q0.4。表1為Ｉ／O地址分配表.I/O地址分配表輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)元件名稱(chēng)地址編碼元件名稱(chēng)地址編碼啟動(dòng)開(kāi)關(guān)I0.0講臺(tái)區(qū)域燈Q0。0停止開(kāi)關(guān)I０.1區(qū)域１燈Q0。1投影開(kāi)關(guān)I0．2區(qū)域2燈Q0。2光照探測(cè)器I0.3~Ｉ0.7區(qū)域3燈Q0。３紅外探測(cè)器Ｉ１.0~Ｉ1。4區(qū)域4燈Q0．44。４梯形圖程序LＤＩ0.0OM0.０ＡNＩ0．1=M0。0LDNT37ＡM0.0TONT３7,3０0０LDT37LDＣ1CTUC１,２８８LDＷ>=Ｃ1,0AW〈C1，1４4=Ｍ０．1ＬDW〉=C1，１44AＷ〈＝C1,１92=M0。2ＬDW>＝C1,１92AＷ<=C1,2８8=M０。３ＬDNM0。3AM0.0ＬＰＳLDＩ0．3AM0。1OM0.2ＡLDＡI1.０ANＴ38=Ｑ０．0ＬRDＬDI0。４ＡM0。1OＭ0。2ALＤAI１.１=Ｑ0．1LRＤLＤI0.５ＡM0.1OM0。2ALＤＡI１.2=Q０。2LＰPLDI０.６AＭ０.1OM0.2ALDAI1.３=Q0．3LPPＬD I0。7?A ?M0。１?O? M0。2ALＤＡ ?I1.４= ?Q0。4LD M0.0A ?Ｉ０．2ＴO(shè)Ｎ??T３8?,?6004．5程序清單網(wǎng)絡(luò)1：當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)Ｉ０．０閉合，中間繼電器M0.0即通電并自鎖,只有按下停止開(kāi)關(guān)I0。1后,M0。0才斷開(kāi)。網(wǎng)絡(luò)2和網(wǎng)絡(luò)３：Ｍ０。0在通電狀態(tài)時(shí)，計(jì)時(shí)器Ｔ37計(jì)時(shí)３000＊1００ms=５分鐘后,T37常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,計(jì)數(shù)器C1計(jì)數(shù)一次,網(wǎng)絡(luò)2中計(jì)時(shí)器Ｔ3７常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，等到T37常閉觸點(diǎn)重新閉合后，T３７又重新計(jì)時(shí),重復(fù)此過(guò)程，當(dāng)計(jì)數(shù)器C1計(jì)滿(mǎn)2８８次,288＊5ｍｉn=１440min=2４h，計(jì)數(shù)器Ｃ1復(fù)位并重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。網(wǎng)絡(luò)4、5、６:為分時(shí)控制梯形圖程序,在系統(tǒng)仿真運(yùn)行時(shí)，設(shè)定初始時(shí)間為6:０0,即C１〉=0時(shí),當(dāng)計(jì)數(shù)器C1計(jì)數(shù)數(shù)值在0～144之間，即從6：0０—18:00的時(shí)間段內(nèi)，中間繼電器Ｍ０。1都在處于導(dǎo)通狀態(tài).另外,M０。2代表在18．00—２3.00的時(shí)間段內(nèi)保持導(dǎo)通狀態(tài)，M0.3代表在23．00—６.00時(shí)間段保持導(dǎo)通。但是要保證的是,在M0.1、M0.2、Ｍ０．3這3個(gè)時(shí)間段的繼電器之中，在任何時(shí)候只能有一個(gè)繼電器是導(dǎo)通狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)7:為本系統(tǒng)的輸出梯形圖程序，I1.0至I1．4為紅外探測(cè)器的控制觸點(diǎn)，I0.3至I０.7為光照探測(cè)器的控制觸點(diǎn),教室5個(gè)區(qū)域的燈的控制觸點(diǎn)為Q０.０至Q0.4。本程序設(shè)計(jì)的工作過(guò)程和基本原理描述如下：1）在6.0０—18.０0時(shí)間段內(nèi)，常開(kāi)觸點(diǎn)M0。1保持導(dǎo)通,若此時(shí)教室中的5個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)都存在人體，則各個(gè)區(qū)域的紅外探測(cè)器即會(huì)感應(yīng)到相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的人體,并使常開(kāi)觸點(diǎn)Ｉ1.0至Ｉ1.4閉合，若教室中的五個(gè)區(qū)域光線(xiàn)較充足，光照探測(cè)器會(huì)讓常開(kāi)觸點(diǎn)I0。3至I０．7處于斷開(kāi)狀態(tài)，相反,如果光線(xiàn)不充足，光照探測(cè)器會(huì)使I0.3至I0.7閉合,所有回路也會(huì)因?yàn)楣庹盏母淖儚亩鴮?dǎo)通，在每個(gè)相對(duì)應(yīng)區(qū)域上的燈也會(huì)因?yàn)槌ｉ_(kāi)觸點(diǎn)的閉合而引起連鎖反應(yīng)，從而點(diǎn)亮。當(dāng)某個(gè)區(qū)域的人員全部離開(kāi)，該區(qū)域的紅外探測(cè)器會(huì)感應(yīng)到此刻的狀態(tài)，將信息發(fā)送回主控制器中處理,控制器控制常開(kāi)觸點(diǎn)從而控制教室燈的開(kāi)和滅。此外,還存在一種特殊情況,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)8中投影儀開(kāi)關(guān)I0.2閉合后，定時(shí)器T3８開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到600＊10０ms即６0s時(shí),處于網(wǎng)絡(luò)7中的T38的常閉觸點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)，講臺(tái)區(qū)域的燈會(huì)立即關(guān)閉。從而使同學(xué)們能看到更好的多媒體投影效果,而不需要手動(dòng)關(guān)閉開(kāi)關(guān)。２）在１8.00—2３.０0時(shí)間段內(nèi),中間繼電器M０。2一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，由于這個(gè)時(shí)間段處在夜晚,室內(nèi)光線(xiàn)非常弱，這時(shí)光照探測(cè)器達(dá)不到工作條件,我們可以利用紅外線(xiàn)探測(cè)器來(lái)監(jiān)測(cè)是否有人員的存在，從而控制教室里面的燈的開(kāi)關(guān)的通斷。３）在23。00-6。0０時(shí)間段內(nèi)，老師和學(xué)生一般都不會(huì)在教室里了，此時(shí)M0．3的常閉觸點(diǎn)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，不管是光照探測(cè)器還是紅外探測(cè)器，都不再工作，只能人工控制燈光的開(kāi)與關(guān)了。最后，再選擇ＣPU224模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真即可。致謝論文即將完成，感悟良多。從一開(kāi)始確定題目到查閱資料,查看參考文獻(xiàn),雖然花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，但是在準(zhǔn)備論文收集資料的過(guò)程中,我學(xué)到了此前從未學(xué)過(guò)的知識(shí),收獲頗多。在論文完成之際，我要感謝我的指導(dǎo)老師，劉傳洋老師，從設(shè)計(jì)開(kāi)始到給我搜集各種我急需的資料，推薦我需要的書(shū)籍，給我提出很多好的意見(jiàn),到設(shè)計(jì)中我的每一個(gè)問(wèn)題都認(rèn)真仔細(xì)的解答，再到設(shè)計(jì)完成時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和不妥之處給予指正和寶貴的意見(jiàn)。不僅教會(huì)了我書(shū)本上的知識(shí)，還有實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),最重要的是教會(huì)了我嚴(yán)謹(jǐn),認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。雖然大學(xué)生活結(jié)束了,但是學(xué)習(xí)是永無(wú)止境的，在以后的日子里，我會(huì)繼續(xù)拼搏努力，不斷進(jìn)步！最后，再次對(duì)給過(guò)我關(guān)心、幫助的老師和同學(xué)們表示衷心地感謝,謝謝你們！參考文獻(xiàn)［1］劉燦高.淺談ＰＬC控制的照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［Ｊ］?？萍冀?jīng)濟(jì)市場(chǎng),2007[２］黃宋魏，鄒金慧．電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)［M]。北京：電子工業(yè)出版社，2０10［3］周萬(wàn)珍，高鴻斌.PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用[Ｍ]．電子工業(yè)出版社，2004:65－７８［４］廖常初.PLC編程及應(yīng)用(第3版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008:58-63［5]韓戰(zhàn)濤.西門(mén)子Ｓ7—2００PLＣ功能指令應(yīng)用詳解［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2０１４［6]向曉漢．西門(mén)子PＬC完全精通教程[M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,２０14：１５—21［7］肖寶興．西門(mén)子S7—200ＰLC的使用經(jīng)驗(yàn)與技巧［M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.５９—98[8］陳晶.基于單片機(jī)的教室燈光自動(dòng)控制器的研究［C］。20０7［9］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)，200６．7（1）：25—２8［１0］周湘峻．熱釋電人體紅外傳感器及其應(yīng)用[Ｊ］．電子技術(shù)應(yīng)用，１9９４。4［11］趙燕。傳感器原理及應(yīng)用[M］.北京：北京大學(xué)出版社，2０10．29５－296基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)智能家居作為家庭信息化的實(shí)現(xiàn)方式,已經(jīng)成為社會(huì)信息化發(fā)展的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的應(yīng)用前景，將是智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的突破口，對(duì)智能家居的產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。本文基于容易實(shí)現(xiàn)，方便操作，貼近使用的設(shè)計(jì)理念，采用STC89C52單片機(jī)為控制核心，為控制終端,并采用包括紅外遙控、按鍵、Wｅｂ界面等在內(nèi)的多個(gè)控制源來(lái)控制家用電器。本文的二至四章描述了整個(gè)設(shè)計(jì)的軟、硬件部分的具體實(shí)現(xiàn),第五章是根據(jù)設(shè)計(jì)好的功能搭建了一個(gè)具體的環(huán)境實(shí)例。智能家居控制系統(tǒng)功能分析智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范二個(gè)方面.其中家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、遙控、遠(yuǎn)距離異地（通過(guò)電話(huà)或Inｔerｎet）的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。(1）家用電器的監(jiān)視和控制,按照預(yù)先所設(shè)定程序的要求對(duì)熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進(jìn)行監(jiān)視和控制.（２）熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的?shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設(shè)置數(shù)據(jù)采集程序，通過(guò)傳感器對(duì)熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的用量進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、計(jì)量，并將采集結(jié)果遠(yuǎn)程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng).(3)空調(diào)機(jī)的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制，按照預(yù)先所設(shè)定的程序,根據(jù)時(shí)間、溫度、濕度等參數(shù)對(duì)空調(diào)機(jī)進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。（４）照明設(shè)備的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，分別對(duì)各個(gè)房間照明設(shè)備的開(kāi)、關(guān)進(jìn)行控制,并可自動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)房間的照度。(5）窗簾的控制，按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序,對(duì)窗簾的開(kāi)啟／關(guān)閉進(jìn)行控制?？傮w設(shè)計(jì)2.1整體介紹本次設(shè)計(jì)以STC89Ｃ52芯片為控制核心，溫度，濕度等傳感器為環(huán)境信息采集源，以Ｗeb控制為輔助，來(lái)制作一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)。在原有的機(jī)械式按鍵開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上，采用無(wú)線(xiàn)遙控器與Wｅb網(wǎng)頁(yè)遠(yuǎn)程控制,來(lái)控制空調(diào)機(jī)組（如風(fēng)機(jī)，加濕器，風(fēng)閥等），實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離，多角度對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此外在本次設(shè)計(jì)中，采用多種傳感器想結(jié)合,智能根據(jù)各傳感器采集的數(shù)值進(jìn)行自動(dòng)化控制，如自動(dòng)開(kāi)關(guān)風(fēng)機(jī),智能調(diào)節(jié)冷凍水量，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥開(kāi)度等.并能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷,提供報(bào)警，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)并Ｅxcel表輸出。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)提供了包括了核心控制模塊，Web服務(wù)器,ＷebHＴML模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，繼電器模塊，按鍵模塊，報(bào)警模塊，等等.系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。網(wǎng)頁(yè)網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器（串口轉(zhuǎn)網(wǎng)關(guān)）核心控制設(shè)備（以STC8052為核心）數(shù)據(jù)庫(kù)信息設(shè)備狀態(tài)信息傳感器（溫度，濕度）LCD顯示模式，溫度，濕度信息繼電器風(fēng)機(jī)水閥開(kāi)度新風(fēng)開(kāi)度加濕器回風(fēng)開(kāi)度用戶(hù)輸入信息用戶(hù)控制信息環(huán)境信息按鍵系統(tǒng)整體框圖2.3功能設(shè)計(jì)：2。3.1多源控制為了適應(yīng)人們高質(zhì)量,便捷的生活需求，本系統(tǒng)采用多源控制，即按鍵控制，Web網(wǎng)頁(yè)遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)自動(dòng)控制,這三種控制相結(jié)合。其中Wｅb網(wǎng)頁(yè)遠(yuǎn)程控制，是指在離開(kāi)服務(wù)器以后,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登陸運(yùn)行在特定服務(wù)器上的網(wǎng)站,然后去查看，管理當(dāng)前空調(diào)的運(yùn)行，只需第幾網(wǎng)頁(yè)上相應(yīng)的按鈕，就可以輕松的打開(kāi)，關(guān)閉,控制家中的空調(diào)機(jī)組,已達(dá)到遠(yuǎn)程控制的功能。系統(tǒng)自動(dòng)控制是指系統(tǒng)的核心部分可以根據(jù)外部傳感器所采集的環(huán)境信息（如溫度，濕度等)與用戶(hù)設(shè)定的可以使人可以較為舒適的之作比較，然后根據(jù)比較結(jié)果對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以保持著個(gè)舒適的值，為用戶(hù)提供一個(gè)良好的溫濕度環(huán)境。2。３.2溫度控制通過(guò)溫度傳感器(如圖2)采集當(dāng)前的溫度信息,送到采集模塊中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由ＭＣGS組態(tài)軟件進(jìn)行分析,通過(guò)與預(yù)設(shè)值的對(duì)比，決定冷水機(jī)組的水閥開(kāi)度,使室溫保持在一個(gè)恒定的范圍。同時(shí)為了方便控制，MCＧＳ組態(tài)軟件會(huì)將采集到的溫度值發(fā)送到ＬCD1６02液晶屏上顯示出來(lái)。圖2溫度傳感器DS１8B20２.3．3濕度控制通過(guò)溫度傳感器（如圖3）采集當(dāng)前的溫度信息,送到采集模塊中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行分析,通過(guò)與預(yù)設(shè)值的對(duì)比，決定加濕器的水閥開(kāi)度，使室內(nèi)濕度保持在一個(gè)恒定的范圍。同時(shí)為了方便控制,MＣGS組態(tài)軟件會(huì)將采集到的溫度值發(fā)送到LCＤ１602液晶屏上顯示出來(lái)。圖3濕度傳感器th100hｕm2．3.4風(fēng)閥開(kāi)度控制風(fēng)閥究竟是調(diào)節(jié)閥還是開(kāi)關(guān)閥,要看工程需要,絕大部分工程都采用可調(diào)節(jié)的風(fēng)閥，但是風(fēng)閥調(diào)風(fēng)是很耗電的,多數(shù)應(yīng)采用變頻調(diào)風(fēng)比較節(jié)能。本設(shè)計(jì)中只有一臺(tái)風(fēng)機(jī),既有新風(fēng)又有回風(fēng)的話(huà)，通過(guò)風(fēng)閥調(diào)節(jié)新－回風(fēng)比例是可取的。根據(jù)新風(fēng)通道中的溫度,濕度傳感器以及回風(fēng)通道中的溫度，濕度傳感器實(shí)測(cè)的新風(fēng)溫度及濕度,以及回風(fēng)溫度及濕度，調(diào)節(jié)新風(fēng)電動(dòng)風(fēng)門(mén)和回風(fēng)電動(dòng)風(fēng)門(mén)的開(kāi)度，使新風(fēng)和回風(fēng)比例控制在預(yù)定值。在不同的氣象條件下，應(yīng)選擇不同的新風(fēng)回風(fēng)比例，以達(dá)到節(jié)能的效果,減少系統(tǒng)能耗。2。3。５模式控制模式控制，就是將集中電器集中在一起控制,例如設(shè)定溫度，冷凍水還是熱水，這是如果用手動(dòng)去逐一開(kāi)關(guān)就顯得比較繁瑣,如果把夏季模式開(kāi)，冷水機(jī)組同冷凍水設(shè)定為一種模式，當(dāng)有這種需要時(shí)就啟動(dòng)這種模式，這樣以前繁瑣的控制就會(huì)變成一步到位，并且這種控制方式用城區(qū)實(shí)現(xiàn)起來(lái)也較為容易。但其中的模式不必太多，以免使系統(tǒng)的操作變得復(fù)雜,在具體的設(shè)計(jì)只需將常用的幾種情況（場(chǎng)景）設(shè)為固定的模式來(lái)控制即可，在本次設(shè)計(jì)中有手自動(dòng)模式，夏季模式，冬季模式，其中的手自動(dòng)是MＣＧS組態(tài)軟件根據(jù)預(yù)設(shè)與傳感器自動(dòng)控制空調(diào)機(jī)組。夏季,冬季模式則是根據(jù)不同的氣象環(huán)境設(shè)置室內(nèi)的溫濕度，冷水機(jī)組是通冷凍水還是通熱水。本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)）題目室內(nèi)智能照明控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)學(xué)生姓名李天順學(xué)號(hào)２0１016030121專(zhuān)業(yè)班級(jí)建筑電氣與智能化1010１班指導(dǎo)老師曾進(jìn)輝201３年11月基于單片機(jī)的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè),微型計(jì)算機(jī)作為嵌入式控制系統(tǒng)的主體與核心,代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線(xiàn)路。樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的普及與應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文介紹了基于單片機(jī)AT89C5１的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)及其原理,提出了有效的節(jié)能控制方法。該系統(tǒng)采用了當(dāng)今比較成熟的傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，利用多參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)校教室室內(nèi)照明的控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。該照明控制系統(tǒng)的主控制器、分控制器分別是以AT８９C51和ＡＴ8９C205１單片機(jī)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了通信、信號(hào)采集、控制與顯示等功能.使用光電子鎮(zhèn)流器，使光源具備自動(dòng)調(diào)節(jié)功能.文中詳細(xì)地描述了控制電路的設(shè)計(jì)過(guò)程,包括:光信號(hào)取樣電路、人體信號(hào)采集電路、鍵盤(pán)與ＬEＤ顯示電路、ＲＳ485通信電路、照明燈控制電路、看門(mén)狗電路以及信號(hào)處理電路等.對(duì)于軟件設(shè)計(jì)主要有主控制器、分控制器的有線(xiàn)通信程序設(shè)計(jì)以及燈光控制、定時(shí)控制、鍵盤(pán)掃描與LEＤ顯示等程序設(shè)計(jì)。工作時(shí)，光信號(hào)取樣電路采集光照強(qiáng)弱、人體信號(hào)采集電路采集室內(nèi)是否有人、是否為工作時(shí)間等信息并將信號(hào)送到單片機(jī),單片機(jī)根據(jù)這些信息通過(guò)控制電路對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作,從而實(shí)現(xiàn)照明控制,以達(dá)到節(jié)能的目的。關(guān)鍵詞：智能控制，主控制器，分控制器,單片機(jī),定時(shí)控制ＴhｅContｒolSyｓtｅmfｏｒＩntellｉgentLightｉngBaｓedonSinglｅ–chｉｐMicrocoｍｐuｔｅrAutｈｏｒ：LｉGuozｈoｎgＴu(píng)tor：ＳunＭanAｂｓtractWithｔheｒａpiｄdevelｏpｍｅntofelectｒonicteｃhnoloｇy，thｅsyｓｔemｏｆconｔrｏlbasedonＳingｌｅ-chiｐＭicｒocomputerｉswｉｄelyapｐliedｉninｄustry,agricultｕre,elｅｃtrｉcpｏｗer，ｅlectron,iｎｔelligeｎtｂuiｌdiｎｇanｄsoon．Ｍicrocomputer，aｓthesubjectanｄｃｏreoftheemｂedｄｅdsysteｍofｃontrｏl，replaceｓthetｒaditｉonalsｙstem—eｌｅｃtroniccｉrｃuit。Aｔthesameｔime，thedevelopmentandｍaturatiｏnoftheintelligentbuｉldinghaveｅstaｂlｉsｈedtｈesubstantｉalfoｕｎdaｔiｏnｆoｒthepｏｐulａrizatioｎandapplicaｔionofthｅcoｎｔrolsystemｆorlightingｂaseｄｏnsｉngle－ｃｈipmicrocoｍｐｕter.Ｉnthiｓpａpｅｒ，thｅInｄｏｏｒLigｈｔinｇContｒoｌSystemBaｓｅdonAT８9Ｃ5１andiｔsprinｃｉpｌｅａreiｎtroduced．Soｍｅe(cuò)fｆectiveandenｅrgysavingcontｒｏlstｒａt(yī)ｅgysoflｉｇhｔiｎgｓysteｍａrebｒouｇhtｆｏrwarｄ．Thecurrentsysｔeｍｕsｅsarｅlativeｌymaｔuresensｏrｔechnｏlｏgｙanｄcoｍpuｔeｒcｏntrolｔechnoloｇy，ｕsiｎgmulti-parametertoaｃhｉevｅtheｓchoolclassrooｍiｎｄoorlightｉngcoｎtrol.Ｔheｓystemｉncｌｕdesｈardwarｅanｄsoftwaｒedeｓignｉntwoｐarｔs。ThｅhostcｏntrｏlleｒoｆtheｃoｎtrｏlｓysｔeｍforｌigｈtingisbasedonAT89C51single—chiｐｍicrocompuｔer，andｔhｅａuxiｌiaryonesarｅbａｓｅdoｎA(yù)T８９c2051．Thesｙsteｍcanｄomaｎyjobｓ,suｃhａswｉreｄｃomｍuｎiｃａt(yī)iｏn,SignalAcqｕisitioｎ,wirｅｌessdatatrａnsmｉttｉng，ｃoｎtrolliｎｇａnｄdisｐlay。Ｕseofｅlectonicbaｌlastｓ;the

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ｗｉｔhautｏｍatiｃadjustmentｆuｎｃtioｎ．Thｅpapｅrdescｒｉbeｓthｅｄesignｉｎgprｏceｓsoftｈeciｒｃuitａt(yī)length,iｎcludｉｎｇ：Opｔicaｌsigｎal

sａmplｉngｃirｃuiｔ，ｔhebody

ｓignaｌaｃquisitioｎ

ciｒcuit，keybｏａrdandLEDｄisplayｃiｒｃuit，RS485coｍｍｕnｉcatｉｏncircｕit,wirｅlesstｒansｍittingcｉrcｕｉt，conｔroｌｃｉrｃuitoflighｔing，ｗatchdogcirｃuit，etc。Theｄesｉgningｏfｓofｔwareｍaiｎｌｙincludeｓtheseｖｅralprｏｇｒaｍmiｎｇ，sｕchaswｉrｅｄcommuniｃation，lampｌigｈtcｏｎtroｌｌｉng,timedcontｒｏllinｇ，kｅyboardｓcanｎing,LＥDdiｓpｌayｉｎｇａnｄsignal

proｃｅssiｎｇcｉrcuit.TｈewiredcｏmｍunicatｉoｎｐｒoｇｒaｍmiｎgｆｕｎctｉｏniｓthattｈrｏugｈMaｓter—slａｖｅcommunicatiｏｎmethodbasedoｎＲS485ｔhehoｓｔconｔrollｅrsenｄsordｅrｓtotheallauｘiliaｒycｏnｔｒolｌeｒsoreａchonｅ,inclｕding：turningonlｉｇhting,ｔurnｉngofｆlighting,rｅgulａt(yī)ｉｎgbrｉｇhtｎeｓsoflightｉng，ｃoｎtrollingtimedligｈting，etc．Work，tｈeｏpticalsignaｌsampｌingcircuitcollectinglighｔiｎgiｎteｎｓity,ｉndooｒcoｌlｅctｉｎｇofhumansignａlaｃquｉsitionｃiｒcuitifaｎyonｅ,ｗｈｅthｅrｆorｗｏrｋｔimeandotｈeriｎformatioｎaｎｄsignａltotｈemicroｃonｔroｌler,MCUcoｎtrolcirｃuitibasｅdontｈeseinformationｔhroughtheｓｗｉtｃhｉngopｅｒａt(yī)iｏnofligｈtiｎgｅquｉpmeｎtｉｎoｒdｅrtoachievｅlightingcontrolstosavaｅnｅrｇy.ＫｅyＷo(hù)rdｓ：Ｉｎtelligeｎtconｔrｏl，Hｏｓｔcoｎtroｌｌeｒ,Ａuxiｌiarｙcontrolleｒ，Single—chipmicｒocomｐｕｔer，Timｅdcontｒolling目錄ＴO(shè)C\o＂1—3＂\h＼ｚ\uHYＰEＲLＩNＫ\l＂＿Tｏc29636072１”1緒論P(yáng)AＧEREＦ_Tｏc2963６0721\h1ＨＹPＥＲLINK\l＂_Ｔoc296360722"1．１課題研究背景PAGEREF＿Toc２9６3６0722\h1HYPＥRＬIＮK\l＂_Toc２96３6072３"1．2智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀PAGEREＦ_Tｏｃ29６36072３\h1ＨYPＥRLＩNK\l”＿Toc2963６０７24”1．２．1智能控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀ＰＡGEＲEF_Toc２96３６０724\h１ＨYPERLINK\l”_Ｔoc296３６07２５＂１．2.2國(guó)內(nèi)外智能照明發(fā)展概況ＰＡGＥRＥF_Toc29６３60７２５\h1HYPERＬＩNＫ\l"_Toc2963607２6”1．２.3智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)ＰAＧERＥF＿Tｏc2９６360726\h2ＨYPERLINK\l”_Toc2９6３６０727”1.2.４智能照明控制系統(tǒng)的組成ＰAGEREF_Toc29636０72７\h21．２．5現(xiàn)有智能照明控制系統(tǒng)的分析PAGＥREＦ＿Tｏc2963６０７２8\ｈ２１.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)ＰAGＥREF_Toｃ２96360７29＼h３ＨYＰERLINＫ\l＂_Toｃ２963６0７3０”1。3。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)PAGEREF_Tｏc2963６0７30\ｈ3HＹＰERLINK\l"_Ｔoｃ２96３60７３１"１.３．2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路PAGEREF_Tｏｃ２９636０7３1＼h３2硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)PAＧEＲＥF_Toc29６36073２\ｈ72。1系統(tǒng)硬件總述PAGEREF_Ｔｏc2９6３607３3\h72.２CＰU性能介紹ＰＡGEREF_Toc2９6360734\h7HYPＥRＬINK\l”_Ｔoｃ2963607３5"2．3主控制器電路設(shè)計(jì)ＰＡGＥＲEF_Toｃ2963６0７３5\h72.3.1鍵盤(pán)的接口設(shè)計(jì)PAGＥREＦ＿Tｏｃ2963６0736＼ｈ82。3.2LED數(shù)碼顯示的接口設(shè)計(jì)ＰAGEREＦ＿Toｃ２９6３６07３7\h9HＹＰERLINK\l＂＿Tｏｃ296３60738”2。3.3看門(mén)狗監(jiān)控電路的設(shè)計(jì)PAGEREF＿Toc29６360738\h9HＹPEＲＬINＫ\l”_Toc29６36073９”2。4分控制器的電路設(shè)計(jì)PAGEＲEＦ_Tｏｃ29６36073９\h92．５RS48５通信電路的設(shè)計(jì)PAＧEREF_Tｏc2９6３６07４０\h10HYＰERLINK\l＂_Toｃ296360７41"2．6光信號(hào)取樣電路ＰAGEREF_Toc296360７41\h１２HYPERＬINK\l”＿Toｃ2９636０7４2"2。6。1Micｒowire串行總線(xiàn)性能介紹PAＧEREＦ_Toｃ2963６0７４2\h132。６。２TLＣ154９的接口設(shè)計(jì)PAGEＲEF＿Toc2９636０74３\h１４２。6.3TCL15４9的數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)PＡＧERＥF＿Tｏc２963607４4＼h152.7人體信號(hào)采集電路ＰＡGＥREF＿Toc2９6３6０７45\h16２.7．1人體紅外探頭PAGEREＦ＿Toｃ２９6３60746\h1６HＹPＥＲLIＮK\l”＿Ｔoc296３6０7４7"２．7．2信號(hào)處理電路PAGＥREＦ＿Toc29636074７＼h１９ＨYＰEＲＬINK\l”_Toｃ296３60７４8"2。7．3比較電路PAGEREＦ_Tｏc29６3607４８\h202.8DS12８8７時(shí)鐘芯片接口電路設(shè)計(jì)PAGERＥＦ_Ｔoc2963６0７49＼h21HYＰEＲＬＩNK\l＂_Ｔｏc2９６360750”２。8．1DS1２887的原理及管腳說(shuō)明ＰＡGERＥＦ_Toｃ29６3６07５0\h22２．8。2地址分配表及時(shí)間、日歷和鬧鐘的數(shù)據(jù)格式ＰAGEREF＿Ｔoc２96360751\h232.8.３DS12８87狀態(tài)控制寄存器PAＧＥＲEＦ＿Tｏc2９63６０7５2\h23HYＰEＲＬINＫ\l"_Toc２96360７５３＂2。8.4DS1２887初始化程序PAGＥRＥＦ_Toc29６360753\h252。9輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)PAGERＥF_Ｔoc29６3６0７54\h272。10延時(shí)時(shí)間選擇電路PＡGEREF_Toｃ29636０７55\h28HYＰERLINＫ\l”_Ｔｏｃ2９６３６07５6＂2.11零點(diǎn)檢測(cè)與可控硅控制電路的設(shè)計(jì)PAGEREＦ＿Toc29６３607５６\h２92．12數(shù)字可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器ＰAＧＥＲEF＿Ｔoｃ2９636０757\h30ＨＹＰＥRＬINK\l”_Toｃ2９６36０75８"３系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)PAＧEREF_Tｏc296360７58＼h３1HYPＥRLINK\l”_Toｃ２96360759"3。1人機(jī)交互程序設(shè)計(jì)ＰAGEREF_Toｃ2９636０759\h32HYPERＬINＫ\l＂_Toc296３６0７60”3.１.1鍵盤(pán)掃描程序設(shè)計(jì)PAＧERＥF_Toc29６３6０7６０\h32HYPERLIＮK\l"＿Toc2963６076１＂3．1.2ＬED數(shù)碼顯示程序設(shè)計(jì)PAＧEREＦ_Ｔoc29６36076１\ｈ3３HYPＥRLIＮK\l"_Toｃ２９6３６07６2＂３。2照明啟停控制程序設(shè)計(jì)PＡＧEREＦ_Ｔoc２96360762\h34HYPＥRＬINK\l"_Toc２9６360７63"3.2。１全部啟停控制程序設(shè)計(jì)PAGERＥＦ_Ｔoc29６３607６3\h353。2。2單獨(dú)啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)PAＧEREＦ_Ｔoc296３6０764＼h37ＨＹPEＲＬINK\l”_Tｏc296360765＂3.3照明控制程序設(shè)計(jì)PAＧEREF_Ｔｏｃ296３60７65\ｈ39３.3．1全部定時(shí)控制程序設(shè)計(jì)PAＧEREF_Toｃ296３６0766\h４０HYＰＥRLINK\l”＿Toc296360767"3．３．2單獨(dú)定時(shí)控制程序設(shè)計(jì)PAGEＲEＦ_Toｃ296３６07６７\h41３.4ＲS4８5通信程序設(shè)計(jì)PAＧEREF＿Toc２９6360７６8\ｈ42HＹＰEＲLINK\l＂_Toｃ29６360769＂３。4.１主機(jī)部分通信程序設(shè)計(jì)PAＧERＥF_Toc29６３60７69＼h44HＹPＥRLＩNK\l”＿Toc2963６0７70＂３。4．2從機(jī)部分通信程序設(shè)計(jì)PＡGＥREF_Ｔoc29６360770\h４5HYPERＬINK\l"_Ｔｏc２9６360７71”4系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)PAGERＥF_Toｃ29６３60７7１\h48ＨYPＥRLＩNＫ\l＂_Toc２96360772"4。1干擾產(chǎn)生的后果ＰAGEＲEF_Toc2963６0772\h48HYPERLＩNK\l”_Toc2９636077３"4。2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)PAGＥＲEF_Toc2９636０７73\h49４。3軟件抗干擾技術(shù)ＰAＧＥRＥF_Toｃ２96３607７４\h52４.3.1數(shù)據(jù)采集誤差的軟件對(duì)策PAGEREＦ＿Toc296360７75\h5２ＨYPEＲLIＮＫ\l"_Toｃ29６36077６"４.3。2程序運(yùn)行失控的軟件對(duì)策PＡGEREF＿Toc2９６３60776\h52總結(jié)PAGERＥF_Tｏc296360777＼ｈ54ＨYPERLINK\l”_Tｏｃ2９63607７８”致謝ＰAＧＥＲEF＿Toc29６3６0778\ｈ55參考文獻(xiàn)PAGEＲEF_Toc２9６3６０7７9＼h5６ＨYPEＲLINK\l”_Tｏc296360780”附錄PAＧＥRＥF_Toc29６3６0７8０\h５７1緒論１。１課題研究背景隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步,教育在全社會(huì)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(kuò)大.但由于學(xué)校開(kāi)放型的管理模式，高校的教室在白天室內(nèi)照度很高的情況下，仍然普遍存在開(kāi)燈作業(yè)；即使室內(nèi)無(wú)人或人數(shù)很少的情況下,也是全部開(kāi)啟室內(nèi)照明，絕不會(huì)有師生因?yàn)橹挥猩贁?shù)人而僅開(kāi)幾盞燈。長(zhǎng)明燈比比皆是，人走不熄燈的現(xiàn)象到處存在。這種有形和無(wú)形的浪費(fèi)，給校方的水電支出帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān).學(xué)校的水電支出約占全校經(jīng)費(fèi)支出的1/4—１/5，電費(fèi)支出占據(jù)較重比例。能源短缺是２1世紀(jì)國(guó)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課題.所以學(xué)校如何來(lái)節(jié)省電力能源也成為了一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。從節(jié)約資源、對(duì)社會(huì)貢獻(xiàn)、節(jié)省高校經(jīng)費(fèi)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(wèn)題不得不提到重要的議事日程上來(lái)。目前常用的節(jié)電方式為手工控制,聲控型，太陽(yáng)能燈等。手工方式操作起來(lái)不靈活，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。聲控型往往判斷不準(zhǔn)確，不需要的時(shí)候也也會(huì)經(jīng)常亮。太陽(yáng)能設(shè)備投資比較大,且容易受光照強(qiáng)度的影響.因此市場(chǎng)上迫切需要一種操作方便、價(jià)格低廉、便于大面積推廣的新型節(jié)能方案。1。2智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀1.2.1智能控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀智能控制技術(shù)發(fā)展方向主要有基于人工智能技術(shù)的智能控制方向、智能控制的模糊控制方向和智能控制的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方向，在智能控制的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方向上，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯有機(jī)結(jié)合的神經(jīng)模糊技術(shù),已成為近年來(lái)的一個(gè)熱門(mén)課題.１.2．2國(guó)內(nèi)外智能照明發(fā)展概況“智能建筑”是綜合計(jì)算機(jī)、信息通信等方面最先進(jìn)的技術(shù)，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備等,實(shí)現(xiàn)建筑物綜合管理自動(dòng)化、遠(yuǎn)程通信和辦公自動(dòng)化的有效運(yùn)作，并使這三種功能結(jié)合起來(lái)的建筑。人工智能技術(shù)在建筑與照明中的應(yīng)用趨勢(shì)不斷擴(kuò)大。正如英國(guó)的Glａｓgow市報(bào)指出：“Ｇlaｓｇｏw正在成為一個(gè)研究和發(fā)展太空時(shí)代智能建筑的國(guó)際組織的神經(jīng)中樞.在智能建筑中的智能照明、供熱、空調(diào)、通訊及辦公設(shè)備將全部由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制與管理。”面對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)發(fā)了不少智能照明設(shè)計(jì),如智能燈具、智能照明控制與管理系統(tǒng)，包括在照明方面的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。此外計(jì)算機(jī)在照明設(shè)計(jì)和測(cè)試方面也得到廣泛應(yīng)用.澳大利亞邦奇開(kāi)發(fā)的Dyｎalie智能照明控制系統(tǒng)，美國(guó)的智能照明建筑，特別是現(xiàn)代化辦公室的智能照明技術(shù)等都值得我們研究與借鑒。1.2．3智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)智能照明控制系統(tǒng)是指用計(jì)算機(jī)技術(shù)并輔助以其它手段，對(duì)電力照明實(shí)行自動(dòng)控制，提供合適照明光環(huán)境的同時(shí)降低照明系統(tǒng)電能消耗和其它使用費(fèi)用.智能照明控制系統(tǒng)于手動(dòng)照明控制系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點(diǎn),包括創(chuàng)造環(huán)境氣氛，改善工作環(huán)境、提高工作效率，良好的節(jié)能效果,延長(zhǎng)光源壽命,管理維護(hù)方便等.1。2.４智能照明控制系統(tǒng)的組成智能照明控制系統(tǒng)主要由輸入裝置、處理器和執(zhí)行器三個(gè)部分組成。輸入裝置可以不斷檢測(cè)周?chē)h(huán)境的照度水平，可以探測(cè)到某個(gè)區(qū)域是否有人移動(dòng),以及輸入人們的控制指令,并把相應(yīng)的信號(hào)傳送給處理器。輸入裝置包括傳感器、定時(shí)裝置和控制面板或遙控器。處理器接受輸入裝置的信號(hào),經(jīng)過(guò)信息處理、判斷、分析,輸出控制信號(hào).執(zhí)行器與燈具直接連接,控制燈光回路的閉合或斷開(kāi)和調(diào)節(jié)燈光到相應(yīng)的水平，包括手動(dòng)開(kāi)關(guān).1.2.5現(xiàn)有智能照明控制系統(tǒng)的分析澳大利亞邦奇開(kāi)發(fā)的Dyｎaliｔe分布式智能照明控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是模塊化結(jié)構(gòu)和分布式控制,各功能模塊之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)直接相互通信，當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響其它模塊，可靠性高。美國(guó)LＣ&D智能照明控制系統(tǒng)是一套由計(jì)算機(jī)微處理器控制的低壓繼電器配電盤(pán)組成,按照客戶(hù)對(duì)室內(nèi)外照明的具體要求，設(shè)定照明控制的時(shí)間、區(qū)域、方法來(lái)控制每一個(gè)獨(dú)立的回路，也有手動(dòng)開(kāi)關(guān)直接控制。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的真善美智能照明系統(tǒng)具有集中控制、多點(diǎn)操作、集中顯示、停電自鎖、免打擾、遙控功能等智能功能，使家居生活更加方便和舒適.但是,國(guó)內(nèi)外智能照明系統(tǒng)的研究存在著如下問(wèn)題：（１）現(xiàn)有國(guó)外智能照明系統(tǒng)主要控制照度這個(gè)數(shù)量指標(biāo)，國(guó)外的研究主要集中于辦公室照明，以節(jié)能為主要目的,但據(jù)照明科技最新研究成果表明,非定量指標(biāo)（如舒適性和藝術(shù)性等）對(duì)室內(nèi)照明光環(huán)境質(zhì)量影響更大。(２）國(guó)內(nèi)一些智能照明控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)集中控制和集中顯示，具有一定的智能性,但其只能控制房間中的一個(gè)燈或一組燈的開(kāi)、關(guān)，不能實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景控制，也不能對(duì)燈光的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，不能產(chǎn)生多種照明效果。（３）針對(duì)住宅照明光環(huán)境研制的智能照明控制系統(tǒng)產(chǎn)品很少,還有很大的開(kāi)發(fā)前景。１.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)1。3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能,將硬件和軟件分開(kāi)設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線(xiàn)路圖，然后對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法保證設(shè)計(jì)電路的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。硬件電路的設(shè)計(jì)最重要的選擇用于控制的單片機(jī)，并確定與之配套的外圍芯片，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又高性能。硬件電路設(shè)計(jì)還包括輸入輸出接口設(shè)計(jì)，畫(huà)出詳細(xì)電路圖，標(biāo)出芯片的型號(hào)、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機(jī)上進(jìn)行調(diào)試,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)及時(shí)修改，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的。軟件設(shè)計(jì)部分，首先在總體設(shè)計(jì)中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計(jì)，擬定詳細(xì)的工作計(jì)劃；然后進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語(yǔ)言和工具,進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)等；最后是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，達(dá)到所需功能要求.本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,先編寫(xiě)各個(gè)功能模塊子程序，然后進(jìn)行組合與調(diào)整，經(jīng)過(guò)調(diào)試后，達(dá)到設(shè)計(jì)功能要求。1.３．2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：（1）上位機(jī)系統(tǒng)；(2）下位機(jī)系統(tǒng)；（3)通信系統(tǒng)。這三部分共同完成了主控制器通過(guò)有線(xiàn)通信方式與分控制器進(jìn)行信息交換,達(dá)到控制照明燈具的目的。1.3.2．1通信系統(tǒng)該多機(jī)通信系統(tǒng)采用RS－485半雙工主從式通信系統(tǒng)，主機(jī)可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令到從機(jī)，從機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)分布的照明燈具進(jìn)行控制，用中斷的方式接收主機(jī)發(fā)來(lái)的命令或數(shù)據(jù)并做出回應(yīng)。如圖1-1所示圖1-１有線(xiàn)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1．3。2．2上位機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)的主控制器通過(guò)ＲS－4８5總線(xiàn)將數(shù)據(jù)或命令發(fā)送給分控制器，同時(shí)將信息送給數(shù)碼顯示單元進(jìn)行顯示，并有看門(mén)狗電路對(duì)運(yùn)行程序進(jìn)行有效監(jiān)視。主控制器硬件電路結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。分控制器接收主控制器的發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)和命令,通過(guò)可控硅電路對(duì)照明燈具進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制,并且利用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片對(duì)照明燈具進(jìn)行定時(shí)開(kāi)關(guān)控制。圖1-2主控制器硬件電路結(jié)構(gòu)框圖1。３。2。３下位機(jī)系統(tǒng)分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)如圖１—３所示.系統(tǒng)在單片機(jī)的控制之下完成數(shù)據(jù)的通信、顯示,同時(shí)能夠控制照明燈具，其硬件電路只是系統(tǒng)的實(shí)施工具，大量的工作是由軟件來(lái)完成的.這些程序是系統(tǒng)的靈魂,是負(fù)責(zé)完成硬件電路實(shí)現(xiàn)功能和與用戶(hù)交互的橋梁，是維護(hù)系統(tǒng)正常工作的工具。圖１-３分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)框圖室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)可以根據(jù)作息時(shí)間、氣候、人體等因素全天候自動(dòng)模糊控制室內(nèi)照明電器的開(kāi)和關(guān)。做到光線(xiàn)暗時(shí)開(kāi)燈，雨天陰天時(shí)開(kāi)燈,無(wú)人時(shí)關(guān)燈，光線(xiàn)亮?xí)r關(guān)燈，晴天時(shí)關(guān)燈,休息時(shí)間關(guān)燈。在確保室內(nèi)正常照明同時(shí),可有效防止無(wú)人燈（無(wú)人時(shí)開(kāi)燈)﹑無(wú)效燈（光線(xiàn)亮?xí)r開(kāi)燈)、無(wú)限燈(休息時(shí)間開(kāi)燈），從而達(dá)到節(jié)電目的。根據(jù)上述要求，可以畫(huà)出控制系統(tǒng)邏輯功能表，如表1—１所示。關(guān)系如果假設(shè):室內(nèi)光線(xiàn)強(qiáng)度為A：光線(xiàn)強(qiáng)時(shí)A＝１，光線(xiàn)弱時(shí)A＝0;人體信號(hào)為B：有人時(shí)B=1，無(wú)人時(shí)B=0；作息時(shí)間為C:上課時(shí)C=1,休息時(shí)C=0;電燈開(kāi)關(guān)狀態(tài)為D:合時(shí)D＝1，斷開(kāi)時(shí)D=０。則表１-１可以轉(zhuǎn)化為表1—2.由真值表可得出系統(tǒng)邏輯函數(shù)表達(dá)式為：D=A·B·C信號(hào)室內(nèi)光信號(hào)人體信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)電燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)參數(shù)自然光照度人體作息時(shí)間邏輯狀態(tài)強(qiáng)無(wú)休息斷強(qiáng)無(wú)上課斷強(qiáng)有休息斷強(qiáng)有上課斷弱無(wú)休息斷弱無(wú)上課斷弱有休息斷弱有上課合表1－1系統(tǒng)邏輯表1-２系統(tǒng)邏輯真值表信號(hào)室內(nèi)光信號(hào)人體信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)電燈的開(kāi)光狀況參數(shù)自然光信號(hào)人體作息時(shí)間符號(hào)ＡBCD邏輯狀態(tài)10０01010１1０011１000０0０01０0１00０１１12硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2．1系統(tǒng)硬件總述系統(tǒng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心外加多種接口電路組成,共有六個(gè)主要部分:AT８９Ｃ51芯片、光信號(hào)采集電路、人體信號(hào)采集電路、時(shí)鐘控制電路DＳ12８87、輸出控制電路、定時(shí)監(jiān)視器電路，如圖2－1所示。圖2－1系統(tǒng)硬件總述圖2．2ＣＰU性能介紹本系統(tǒng)采用了ATMEL公司MCS-５1系列單片機(jī)中的AＴ8９Ｃ51芯片，它是低壓高性能CMOS8位微處理器，帶有4k字節(jié)Fｌash閃速存儲(chǔ)器，１28字節(jié)內(nèi)部RＡＭ，1５個(gè)I／Ｏ口線(xiàn)，兩個(gè)1６位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，-個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口.2.3主控制器電路設(shè)計(jì)主控制器采用AＴ89C51單片機(jī)作為微處理器,AＴ89C51是美國(guó)ＡTＭEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flａsh只讀程序存儲(chǔ)器和１2８byteｓ的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RＡM），器件采用AＴMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器（CＰＵ)和Flash存儲(chǔ)單元。主控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由鍵盤(pán)、數(shù)碼顯示及驅(qū)動(dòng)電路、晶振、看門(mén)狗電路、通信接口電路等幾部分組成。主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖２—2所示.圖2-２主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖2．3．1鍵盤(pán)的接口設(shè)計(jì)鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式有兩種,即獨(dú)立式按鍵和矩陣式鍵盤(pán).本系統(tǒng)使用的是４×4矩陣式鍵盤(pán)，第一行從左到右為1、2、３、４，第二行為5、6、７、8,第三行為９、0、開(kāi)、關(guān),第四行為增值、減值、定時(shí)、確認(rèn).該形式的鍵盤(pán)，每個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)位于行列的交叉處，采用逐行掃描的方法識(shí)別鍵碼.矩陣鍵盤(pán)的列線(xiàn)從左到右分別與單片機(jī)的P1。０、P1．1、P１.2、P１。3相連,矩陣鍵盤(pán)的行線(xiàn)從上到下分別與Ｐ1.4、P１．５、P1。６、P１.7相連。每當(dāng)按下一個(gè)鍵時(shí)，對(duì)應(yīng)的行線(xiàn)與列線(xiàn)就會(huì)連通,這樣單片機(jī)就能檢測(cè)出信號(hào)，并通過(guò)鍵盤(pán)掃描程序?qū)︽I盤(pán)進(jìn)行掃描，以識(shí)別被按鍵的行、列位置.2.3.2LＥD數(shù)碼顯示的接口設(shè)計(jì)數(shù)碼顯示與驅(qū)動(dòng)電路由74ＬS1３８譯碼器、7４47ＴTLBCD-7段高有效譯碼器／驅(qū)動(dòng)器、4個(gè)數(shù)碼管以及5個(gè)Ａ1015三極管組成。由單片機(jī)的P0.０～P0.3口輸出的四位BＣD碼，經(jīng)7447芯片后，翻譯成7段數(shù)碼管a、b、ｃ、d、e、f、g相應(yīng)的段，并輸出點(diǎn)亮數(shù)碼管相應(yīng)的段。單片機(jī)的Ｐ０.4、Ｐ0。5口輸出的信號(hào)經(jīng)74LＳ１38譯碼器后產(chǎn)生的高電平信號(hào)加在A(yíng)1０１5三極管的基極,控制三極管的導(dǎo)通，從而起到對(duì)相應(yīng)數(shù)碼管的選通作用。4個(gè)7段數(shù)碼管都被接成共陽(yáng)極方式。2.3。3看門(mén)狗監(jiān)控電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用ＭＡＸIM公司的低成本微處理器監(jiān)控芯片ＭAX８13Ｌ構(gòu)成硬件狗，與ＡＴ8９C５１的接口電路如圖２—２所示。ＭR與WDO經(jīng)過(guò)一個(gè)二極管連接起來(lái),WDI接單片機(jī)的P2。7口,RESＥT接單片機(jī)的復(fù)位輸入腳RESET，MR經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)位按鈕接地.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(shí)，當(dāng)電源電壓超過(guò)復(fù)位門(mén)限電壓４.6５V，RESET端輸出２00mｓ的復(fù)位信號(hào),使系統(tǒng)復(fù)位。(2）對(duì)＋5V電源進(jìn)行監(jiān)視：當(dāng)+5V電源正常時(shí),RESET為低電平，單片機(jī)正常工作;當(dāng)＋5Ｖ電源電壓降至+4．65V以下時(shí)，RＥSＥＴ輸出高電平，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位.（3)看門(mén)狗定時(shí)器被清零,WDO維持高電平；當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時(shí)，CPU不能在1。6s內(nèi)給出“喂狗"信號(hào),WDＯ跳變?yōu)榈碗娖?由于MR端有一個(gè)內(nèi)部250ｍA的上拉電流,Ｄ導(dǎo)通MR獲得有效低電平,RESEＴ端輸出復(fù)位脈沖,單片機(jī)復(fù)位,看門(mén)狗定時(shí)器清零，WDO又恢復(fù)成高電平。(4)手動(dòng)復(fù)位:如果需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位,只要按下手動(dòng)復(fù)位按鈕,就能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的復(fù)位。2．4分控制器的電路設(shè)計(jì)分控制器采用低檔型的ＡＴ89C2051單片機(jī)作為微處理器,AT89C2051也是美國(guó)AＴMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CＭOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含2Ｋｂyteｓ的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flａsｈ只讀程序存儲(chǔ)器和12８ｂｙtes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MＣＳ-51指令系統(tǒng)，具有１５線(xiàn)可編程Ｉ／Ｏ口，該單片機(jī)具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比較高等特點(diǎn).圖２－3分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖2．5RＳ4８5通信電路的設(shè)計(jì)在各種分布式集散控制系統(tǒng)中，往往采用一臺(tái)單片機(jī)作為主機(jī)，多個(gè)單片機(jī)作為從機(jī)，主機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；從機(jī)采集信號(hào)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制；主機(jī)和從機(jī)之間通過(guò)總線(xiàn)相連，如圖2-4所示。主機(jī)通過(guò)ＴＸD向各個(gè)從機(jī)（點(diǎn)到點(diǎn)）或多個(gè)從機(jī)(廣播)發(fā)送信息，而各個(gè)從機(jī)也可