基于单片机的楼宇灯控系统设计VIP

XXXXXX 大 学全 日 制 普 通 本 科 生 毕 业 设 计 基于单片机的楼宇灯控系统的设计DESIGN OF BUILDING LIGHT CHARGE SYSTEM BASED ON MCU学生姓名： 学 号： 年级专业及班级： 指导老师及职称： 讲师学 院： 湖南 提交日期： 年 月家里蹲大学全日制普通本科生毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年 月 日目 录摘 要： .1关键词： .11 前 言 .21.1 课题研究背景 .31.2 课题研究的目的与意义 .31.3 系统的主要研究内容及要求 .42 系统方案论证与硬件电路设计 .42.1 系统核心控制元件的类型与介绍 .42.2 红外对射检测模块电路设计 .52.3 强电控制模块电路设计 .122.4 按键控制模块电路设计 .142.5 时间及计数显示电路设计 .153 楼宇灯控系统的软件设计 .194 系统的抗干扰技术 .195 系统的仿真 .205.1 PROTEUS 仿真介绍 .205.2 PROTEUS 软件的组成及特点 .205.3 原理图绘制 .215.4 程序加载 .215.5 仿真分析 .216 结论 .21参考文献 .22致 谢 .23附录 .231基于单片机的楼宇灯控系统的设计学 生： 指导老师： ( )摘 要 ： 本文介绍了基于 AT89S52 的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来对学校教室室内照明进行控制。系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。该照明控制系统是以 AT89S52 单片机为基础，实现了通信、控制与显示等功能。文中详细地描述了电路的设计过程，包括：键盘与数码管显示电路、人体信号采集电路、照明灯控制电路等。对于软件设计主要有灯光控制、定时控制、键盘扫描与数码管显示等程序设计。关键词：灯光控制系统；AT89S52; 单片机；节能；信号采集电路Design of Building Light Charge System Based on MCUStudents: Tutor: ( )Abstract: The paper introduces the indoor light control system and its principle based on AT89S52, then it puts forward some effective energy saving control method. This system has used some mature sensor technology and computer control technology, and it uses parameters to control the school classroom indoor lighting.System design includes hardware design and software design. The lighting control system, based on single-chip AT89S52, has realized the function of communication, control and display. The paper mainly descripts the circuit design process including digital display and keyboard circuit, signal tube acquisition circuit and control circuit floodlight and etc. Then the software design introduces some program design including light control, timing. keyboard scan with digital display tube.Keywords: lighting control systems;AT89S52;SCM;energy-saving;signal acquisition circuit21 前 言随着国民经济的快速发展和社会进步，教育在全社会愈加被关注和重视，校园规模也随着受教育的数量增加而不断扩大，教室的数量也大幅度增加。为使师生有舒适的教学和学习的环境，无论是教室的面积、设施和照度，校方在力所能及的范围内，都付出了十分的努力。但由于学校开放型的管理模式，以及全员的节能意识的淡薄，高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；即使室内无人或人很少的情况下，也是全部开启室内照明。夜间许多教室，即使只有几个学生在教室自习，但教室照明全部开启，绝不会有师生因为只有少数人而仅开几盏灯。长明灯比比皆是，人走不熄灯的现象到处存在。这种有形和无形的浪费，给校方的支出带来了沉重的负担，学校的水电支出约占全校经费的 1/4-1/5,电费支出占据较重比例。其中主要能耗浪费较大的是：教室照明和空调的使用。而教室照明的浪费源自于长明灯、白天亮灯、不合理使用照明灯以及就灯管的不及时更换。能源短缺时 21 世纪国际面临的新课题，在寻找新的能源之外，节约能源，提高效益也就成为了我们研究的课题，所以学校如何来节省电力能源也成为了一个迫切需要解决的问题。从节约资源、对社会贡献、节省高校经费支出和学生的健康等多方面考虑，高校教师照明的节电问题不得不提到重要的议事日程上来。单片机的出现至今已经有 30 多年的历史了。微型计算机的迅速发展，促进微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用，单片机的应用已经渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且也深入到家电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域，并掀起了一场数字化技术革命。单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/ 计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台计算机。他已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。本篇论文介绍了就是基于单片机 AT89S52 的室内灯光控制系统的研究和开发。本系统是以单片机微控制器的核心。系统通过人体信号采集电脑对人体信号采集和光信号采集电脑对光信号采集以及相应的处理并输入给单片机，单片机对输入信号判断并输出信号来控制学校教师室内灯光的开关和亮度。1.1 课题研究背景随着计算机网络、通信、控制等技术的发展，智能建筑的发展越来越迅猛。目前，国内大多智能输建筑存在效率低、耗能高的现象。就智能建筑的照明系统来说，许多3地方的等经常是从早到晚开着的，不管这间房或是楼道是否有人，也不管有多少人，或者，当自然光照度很好时，灯不能及时关闭;反之，当自然光的照度不能满足人的需求时，又不能及时打开灯光。这种照明方式，不仅造成能源的浪费，而且不能满足人对照明的基本需求，同时也给人的视力造成了很大的影响。现代照明除了满足人的基本生活、学习要求之外，将更注重能源的节省和使用上的便利，以及满足人类工程学个性方面的要求。特别是近年来大厦内利用计算机工作的人员比例上升，不同视觉要求的工作的数量和复杂程度大大增加。所以要做到合理、经济、节能，首先应采用先进成熟的技术和产品，如电光源、灯具照明控制系统。因此，适应不同个人和工作需要，结合自动调节与手动调节的智能化照明系统已经成为必不可少了。而在大学校园的建设热潮中，各大高校和他们的建设这也意识到了智能照明的重要性。相对商业楼宇而言，大学校园里德大功率和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多，所以控制教室照明是节能的关键。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平，而且还能节省开支。1.2 课题研究的目的与意义 良好的节能效果和延长灯具寿命节能是照明控制系统最大的优势，传统的楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天关灯，晚上开灯。而采用了智能照明控制系统后，可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。控制系统实现了不同工作场合的多种照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。 改善工作环境，提高工作效率良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。合理的选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可以有效地控制各种照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自动调节光度。 提高管理水平智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。在一般的的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能，既大大减少了管理人员的数量，也派出了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况。4较好的投资效益效果智能照明控制系统在节能和节省灯具使用的同时，有效节省了电费与管理费用的支出。根据一般的办公大楼运营的经验来看，节能效果能达到 40%以上，一般的商场、酒店、地铁站等节能效果也能达到 25%30%。1.3 系统的主要研究内容及要求系统设计主要包括硬件和软件两大部分，根据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试、 ，以达到设计要求。硬件电路的设计采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标注化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择用于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，时所设计的系统既经济性又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体的设计，包括各模块的流程图，选择合适的汇编语言和工具，进行代码设计等，最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用 51 系列单片机。本系统软件设计采用模块化系统设计方法，现编各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，达到设计功能要求。2 系统方案论证与硬件电路设计2.1 系统核心控制元件的类型与介绍AT89S52 是 51 系 列 单 片 机 的 一 个 型 号 ， 它 是 ATMEL 公 司 生 产 的 。AT89S52 是 一 个 低 电 压 ， 高 性 能 CMOS 8 位 单 片 机 ， 片 内 含 8k bytes 的 可 反复 擦 写 的 Flash 只 读 程 序 存 储 器 和 256 bytes 的 随 机 存 取 数 据 存 储 器 （ RAM） ，器 件 采 用 ATMEL 公 司 的 高 密 度 、 非 易 失 性 存 储 技 术 生 产 ， 兼 容 标 准 MCS-51 指 令系 统 ， 片 内 置 通 用 8 位 中 央 处 理 器 和 Flash 存 储 单 元 ， 功 能 强 大 的 AT89S52 单 片机 可 为 您 提 供 许 多 较 复 杂 系 统 控 制 应 用 场 合 。5图 1 单 片 机Fig 1 SCMAT89S52 有 40 个 引 脚 ， 32 个 外 部 双 向 输 入 /输 出 （ I/O） 端 口 ， 同 时 内 含 2个 外 中 断 口 ， 3 个 16 位 可 编 程 定 时 计 数 器 ,2 个 全 双 工 串 行 通 信 口 ， 2 个 读 写 口线 ， AT89S52 可 以 按 照 常 规 方 法 进 行 编 程 ,但 不 可 以 在 线 编 程 (S 系 列 的 才 支 持 在线 编 程 )。 其 将 通 用 的 微 处 理 器 和 Flash 存 储 器 结 合 在 一 起 ， 特 别 是 可 反 复 擦 写 的Flash 存 储 器 可 有 效 地 降 低 开 发 成 本 。AT89S52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等 三 种 封 装 形 式 ， 以 适 应 不 同 产 品 的 需求 。 兼 容 MCS51 指 令 系 统 8k 可 反 复 擦 写 (1000 次 ） Flash ROM 32 个 双 向 I/O 口 256x8bit 内 部 RAM 3 个 16 位 可 编 程 定 时 /计 数 器 中 断 时 钟 频 率 0-24MHz 2 个 串 行 中 断 可 编 程 UART 串 行 通 道 2 个 外 部 中 断 源 共 6 个 中 断 源 2 个 读 写 中 断 口 线 3 级 加 密 位 低 功 耗 空 闲 和 掉 电 模 式 软 件 设 置 睡 眠 和 唤 醒 功 能 2.2 红外对射检测模块电路设计人体信号检测有两种方案，第一种是采用热释电红外传感器，第二种是采用红外对管。热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有 T 的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷 Q，即在两电极之间产生一微弱电压 V。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷 Q 会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，T=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生T，则有信号输