灯光控制系统设计-开题报告.doc

一、研究目的与意义（可附页）1、 研究目的随着计算机科学技术的发展,在智能建筑的方面的应用也越来越广泛，适应不同个人和工作需要,结合自动调节与手动调节的的智能化照明系统已经成为必不可少了。热释电红外传感器：被动式热释电红外探头的工作原理及特性：在自然界，任何高于绝对温度（- 273度）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。 在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PIR)，它能将波长为8一12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进入警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号。人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10微米左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10微米左右的红外线而进行工作的。人体发射的10微米左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。(1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10微米左右的红外辐射必须非常敏感。(2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 (3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。(4)人一旦侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。(5)菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。2、开发意义随着计算机科学技术的发展,在智能建筑的方面的应用也越来越广泛。目前,效率低、能耗高是国内大多数智能建筑的不合理的地方。就智能建筑中灯光控制系统的应用仍然存在一些问题,比如灯是从早到晚开着的,不管这些房间或楼道是否有人,即使光线已经足够亮。或者,当照度很高时,灯不能及时关闭; 反之,当自然光照度难以满足人的需求时,又不能及时打开灯光。这种照明方式,造成大量能源的浪费,还不能满足人对照明的基本需求。现代照明系统主要解决能源的尽可能节省和方便使用办法。以及满足人类工程学的个性方面的要求。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、照明控制设备等,另外,还要选择合适的照明方式和照明控制系统。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的智能化照明系统已经成为必不可少了。本文通过对灯光控制系统模型的研究，提出了一种基于AT89C52作为主控芯片的智能灯光控制的总体设计方案，通过对环境参数的测试、处理、以及对LED被控电路等模块的设计真正掌握了单片机的原理与应用。二、研究的基本内容和方法研究的基本内容：（1）灯光自动控制器实现有效的教室灯光智能控制，其输入参数主要是人体存在信号和环境光信号等的外界因素，环境光的强度达到一定值（通过可变电阻按需要设置）时不开灯；（2）环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯；（3）按作息时间来控制，夜晚超过11点，自动关灯；若还有人存在，有特殊情况要用教室则关闭自动控制器的运行，改用机械开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。系统总体框图:时钟模块人体存在模块光控模块51单片机LED照明模块数码管显示时间模块 图2-1 系统总体框图研究步骤、方法及措施：首先在网上及图书馆数据库查找相关资料，充分利用相关数字资源及图书，对智能灯光控制技术的研究现状和应用前景进行全面的了解，最后，按要求完成灯光控制系统的设计。具体分以下步骤：1、 选择课题：了解灯光控制技术的历史、现状和未来发展前景。2、 选择研究方向：智能灯光控制技术的应用很广泛，选择研究智能灯光控制系统。3、 开题报告：查看、阅读相关资料，制作出研究步骤及时间安排的计划书。4、 熟悉其原理：根据已查到的相应资料设计灯光控制系统的一般硬件电路图，掌握相关涉及芯片的软件设计。5、 设计方案：研究基于灯光控制系统的工作原理，根据其原理选择相关器件和芯片，确立应用方案，最后根据完整的电路原理图写出详细的控制程序，给出程序流程图和程序源代码。6、 完成毕业论文：根据所有的资料、调试结果记录撰写毕业论文。三、研究条件和可能存在的问题及措施 问题：1. 被控LED电路功能测试失败，通过检查电路和程序发现问题如下：(1) 电路焊接错误；(2) 程序编写不正确，比如LED开关条件判断设置错误； 解决方法如下：（1） 重新检查并焊接电路；（2） 仔细检查程序错误，不断调试。2. LED显示不正常，通过检查程序发现问题如下：（1） 程序编写不正确； 解决方法如下：重新编写部分程序，不断调试。四、预期的结果A、在工作时间内（即6：00-23：00），为了得到使光控电路得到一个较暗的工作环境，用一块黑色布遮住光敏电阻再进行测试，人在5米内行走时LED亮；而人体离开探测范围后，延时若干秒后LED熄灭；B、在工作时间段外，即使在一个较暗的工作环境内，探测到人体也不会点亮LED；C、在工作时间段外要用灯时，用手动开关打开LED。五、研究工作进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1拟定毕业设计课题，搜集资料进行可行性论证10112画出系统图、确定各个功能模块的实现方法1213焊接电路、并逐项调试各功能模块234总结设计过程，编写毕业设计论文455准备答辩5六、主要参考文献参考文献：1刘传玺,袁照平. 自动检测技术M. 北京：北京航空航天大学出版社,2008.1: 33-922陈晶. 基于单片机的教室灯光自动控制器的研究D. 福州:福建农林大学,20073徐玮,徐富军,沈建良.C51单片机高效入门M.北京:机械工业出版社,2006.10: 176-213.4刘冰.体育馆照明节能控制的研究D .哈尔滨:哈尔滨工业大学, 20065韩党群,黄进. 提高单片机系统可靠性的设计方法J.单片机与嵌入式系统应用.2005,13(6):11-13.6袁琴.智能控制技术在住宅人工照明光环境设计中的应用研究D.哈尔滨:西安建筑科技大学, 20087方硕，李思敏.基于微机的灯光控制系统J.桂林电子工业学院学报.2004,24(3):58-61.8李伟，郑维智.智能灯光控制系统的应用J.微计算机信息.2004,(11):129-1309 WAN G Wen2sheng. Intelligent illumination cont rol system and cut energyJ . Computer Aided Design and