课程设计--教室节能防盗控制系统.doc

山东大学控制科学与工程学院课程设计报告书课程设计名称：教室节能防盗控制系统班级：测控二班学号：201000171053姓名：郭雄时间：2013.11.01 教室节能防盗控制系统摘要：基于AT89S52 单片机设计的一个教室节能系统。该系统有三种工作模式，夜间防盗、自习模式和上课模式。系统日光灯受光线强度控制，电风扇受温度控制。并通过红外光电传感器组检测教室人数，自习模式下系统根据教室实际人数分组控制电风扇和日光灯。Abstract：AT89S52 microcontroller based design of a classroom saving system. The system has three operating modes, night security, study mode and go to school mode. Under fluorescent light intensity control system, electric fans controlled by temperature. And through infrared photoelectric sensors detect the number of classrooms, study mode, the system based on the actual number of classrooms packet control fans and fluorescent lamps.关键词：AT89S52；红外光电传感器；节能1 概述随着经济社会的发展，能源问题日益突出。中国是个能源消费大国，随着工业化进程的加快，对能源的依赖性也越来越大，从而导致能源的缺口也随之增大。因此，在开发清洁环保的新能源的同时，节能也同时引起了人们的重视。教室作为高等院校主要教学和学习交流场所，为了便于学生间进行知识学习的相互动态交流，通常采用分时段开放式自由管理模式，也就是说教室资源没有像高中、初中等学校那样将其特定到某个班级，这样教室资源的调配、卫生、以及治安维护等工作均由教室管理人员进行静态的管理。教室资源的开放式管理虽然给学生进行学习交流提供了便捷的场所，但由于缺乏对应的高效调配管理自动化系统，很多教室能源浪费十分严重，经常出现一两个人，甚至无人情况下，教室照明灯具、风扇等长期处于运行状态；或者在光线强度、温湿度等条件满足学习要求时，照明、风扇等耗能电器依然处于额定运行工况，从而造成大量的电能资源浪费。按照教室等公共区域的照明设计规范可知，教室照明功率密度通常按照10W/m2 进行设，也就是说如果一个标准教室按照96m2 进行设计，则按照其照明系统从早晨8 点到晚上9 点正常运行13 个小时，每个教室每个教学年度按160kw h，整个学校共有210 间教室进行计算，如果采用相关先进控制技术手段将其照明系统的节电能力提高30%，则全年大约可以节约电能资源2.28105kw h，如果按照单位电能0.5 元进行计算，则全年可以节约电费额为12 万元左右，而且上述估算分析中还没有考虑教室照明系统的线损、灯具使用寿命等因素，因此，对教室照明系统等进行节能技术升级改造，其所获得的经济效益十分可观，是学校教室建筑节能降耗研究的一个重要内容。2 系统功能设计系统有三种工作模式：夜间防盗、自习模式和上课模式。三种模式由系统时间确定，关系。如表1 所示。 防盗模式：在此模式下系统自动启动红外报警装置来实行对整个教室的安全状况的监控。有人进入教室时警报器会自动启动发出报警声，保证教室财产安全。上课模式：在此模式下不检测教室人数，光敏传感器、温度传感器工作。系统根据温度控制风扇的开关及档位，通过光敏传感器控制日光灯的开关。温度与风扇档位关系如表2。 自习模式：在此模式下防盗系统不工作，人体检测模块、光敏传感器、温度传感器工作，此时我们将对教室中的人数进行检测，并根据人数和温度来控制对应灯和风扇的开关，起到节能的作用。其对应关系如表3 所示。 3 系统组成整个系统以AT89S52 为控制中心，加上温度、光强检测模块，红外报警模块组成。具体如图1 所示。 图1 系统结构框图主控芯片采用atmel 公司的AT89S52，其功能特性为：8k 字节Flash，256 字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/ 计数器，一个6 向量2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。可选择节电模式和掉电模式。另外，支持ISP 功能，这给调试系统带来极大的便利。温度传感器可采用美国DALLAS 公司的数字温度传感器DS18B20。它采用的独特的1-wire 结构，它与单片机之间采用串行数据传送，对DS18B20 进行读写编程时，必须严格的保证读写时序。 光敏传感器可用一般的光敏电阻代替，外加适当电路将电阻变化转换为电压变化，经过一电压比较器交给单片机I/O 口即可，或者不经电压比较器，经过ADC 交给单片机也可以。 教室人数检测可采用红外发射管（白色）和接收管（黑色）来实现，发射管发出的红外射线若被接收管接受，则电路输出高电平，若射线被挡住则电路输出低电平，高低电平被单片机处理后变可统计出室内人数。夜间人体检测可采用市场上很容易见到的人体热释电红外传感器如SGP102。此类传感器一般是检测人体的移动，从而在信号输出端输出一个脉冲。 报警电路可采用一般的语音芯片，如美国ISD 公司出品的ISD1420。该芯片支持语音的录放，结合简单的控制引脚既可实现报警输出。日光灯驱动可用一般继电器，单片机I/O控制继电器通断，进而控制日光灯的开关。电风扇驱动由于设计档位问题，需采用PWM 调速，结合大功率MOS 管搭建电机驱动电路。 4 软件设计 软件设计是整个系统的灵魂，本系统可在keil 环境下采用c 语言模块化设计，易于维护和功能扩充。主程序流程如图。 图2 系统主程序流程图5 功能展望本系统还未充分发挥主控芯片的全部性能，可根据实际应用需要做进一步的扩充。如加上无线通信模块实现用上位机控制多个教室的信息采集，从而实现一幢教学楼的控制；再如可加上课程表，由课程表控制教室是处于自习模式还是还是上课模式；可加上学生身份信息识别系统，从而实现对学生上课，上自习的考勤；可加上视频监控，组成一个更大更完善的系统等。本文只对教室节能控制系统做了介绍，而实际上，智能系统有很广阔的应用领域。如温室智能控制系统，智能家居系统，汽车智能辅助驾驶系统等。科技发展日新月异，智能系统将因其高效节能、方便易用，将逐步走进我们的生活。6结束语该控制系统在保证了教室照度要求的前提下,利用人体信息与光照信息实现了对教室照明灯具的自动控制,减少了电能的浪费,提高了资源利用率。采用计算机的网络化监控,系统性能稳定,大大降低了管理人员的劳动强度,达到了节能的目的。7个人体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在接近一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现