基于单片机实现智能照明系统的设计 (2).doc

附件1： 宿州学院编号： 宿州学院大学生科研课题项目 申 请 书项目类别（在相应的序号上划）1重点项目一般项目项 目 名 称：基于单片机的智能照明系统的设计 申 请 者： 冯自锋 所 在 班 级： 10电气工程及其自动化（1）班 联 系 电 话：申 请 日 期： 2012-04-29 宿州学院团委、科技处制填 表 说 明填写申请书之前请认真阅读下列说明：1、第4页课题组成员（指导教师）必须签名。2、学科类别一律填一级学科。3、页面右上角宿州学院编号由团委统一填写。4、成果形式：（1）社科类社会调查报告及学术论文；（2）理、工、农类学术论文；（3）发明制作类作品；（4）计算机软件；（5）文学艺术作品；(6)创业计划。5、项目论证依据，研究方案与研究工作基础和条件三栏中不得出现申请人的任何背景资料，否则作废。6、申请书一律用A4纸正反面打印，报送一式3份。申请者承诺：我保证申请评审书填报内容的真实性。如能立项，我将与本项目组成员严格遵守宿州学院学生科研项目管理的有关规定，切实保证研究工作时间，按计划认真开展研究工作，按时报送有关材料。申请者（签章）：年 月 日课题负责人姓名 冯自锋性别男出生年月 1990年09月所在班级 10电气（1）班联系电话题组主要成员姓 名班 级分工情况签 名冯自锋10电气（1）班电路设计、资料整理 张子朋10电气（1）班软件设计、软件测试 李 松10电气（1）班硬件电路设计、系统调试指导教师姓 名曹吉花职 称 副教授专业方向自动化 基于单片机的智能照明系统是研究以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数，来控制照明灯是否打开的照明系统。在自然环境下自然光强度足够时，无论人是否存在，都不开灯，在自然光较弱时，有人存在且超过一定的时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延迟一段时间关灯。该控制系统可以用在商场、超市及教室等公共场所的照明，可以有效的节约能源，服务社会。该项目组成员学习了单片机、电路、Altium designer等课程，具有扎实的理论基础和较强的动手能力，能胜任本项目的研究工作，有能力完成本项目。 指导教师签名： 年 月 日姓 名职 称专业方向 指导教师签名：年 月 日课题负责人所在系（院）初审推荐意见： 系（院）签章 年 月 日项目编号： 名 称 基于单片机的智能照明系统的设计学科类别控制科学与工程研究类别 BA、基础研究 B、应用研究起止时间2012-06至2013-05申请经费800元成果形式A、社科类社会调查报告及学术论文；B、理、工、农类学术论文；C、发明制作类作品；D、计算机软件；E、文学艺术作品；F、创业计划1、本课题研究现状与趋势，理论意义与应用价值，基本内容与创新点。（三部分逐项填写，限1000字以内，可附页。）（1）研究现状与趋势目前，国内外研究开发的智能照明控制系统，按其通信介质主要有总线型、电力线载波型、无线网络型等。按照网络的拓扑结构可以分为集中式或分布式。集中式智能照明控制系统主要为星型拓扑，即以中央控制节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。各照明控制器、控制面板等设备均连接到中央控制器（CPU）上，由中央控制器向照明控制器等末端执行单元传送数据包；分布式智能照明控制系统以中央监控为中心，组建控制主干网和多个控制子网，各照明控制器，控制面板等设备均具有中央处理器（CPU）单元，每个控制器和面板都可以直接连接在子网上。（2）理论意义与应用价值 对于一些照明时间较长、照明设备较多的场所(如学校教室、商场等)，照明系统的使用浪费现象屡见不鲜。由于缺乏科学管理和管理人员的责任心不强，有时在借助外界环境能正常工作和夜晚室内空无一人时，整个房间内也是灯火通明。这样下来，浪费的电能是非常惊人的。据估算，浪费的电能占其单位所有耗电的40左右。因此，有必要在保证照明质量的前提下，实施照明节能措施。这不仅可以节约能源，而且会产生明显的经济效益。 而本课题设计的智能照明控制系统，适用于学校、商场等大面积室内场所的照明控制，可以有效地对照明设备进行自动控制，达到科学管理与节能的目的。而且该系统结构简单、安装方便、工作稳定、可靠性高。若在该系统中增加报警装置，也可实现自动报警功能。（3）基本内容与创新点 本系统主要由光照检测电路、热释电红外线传感器、处理电路、单片机系统和控制电路组成。工作时，光照检测电路和热释红外线传感器采集光照强弱、室内是否有人等信息传送到单片机，单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作 ，从而实现照明控制，以达到节能的目的。2、拟采取的研究方法和技术路线基于单片机的照明系统的设计研究方法和技术路线： 系统结构图如图1所示，为了使系统功能更加完善，在该系统中可以增加时间显示电路，用于显示当前的时间。由图1系统结构图绘制图2系统硬件电路图。硬件方面光照检测电路由光敏电阻实现光电信号的转换，采集光照的强弱，交由单片机进行处理，由程序控制是否实现照明。热释电红外线传感器及处理电路主要由热释电红外线传感器和信号处理电路（BIS001）构成，用于采集人员信息，如图3：其中BIS0001是一款具有较高性能的热释电传感器信号处理集成电路，它主要由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成，用于实现传感器输出信号的不规则波形转变成适合于单片机处理的数字信号。中心控制模块：目前较为流行的单片机有AVR和51单片机，从系统设计功能需求及成本考虑，AT89C52性价比更高。AT89C52是拥有2个外部中断、2个16位定时器、2个可编程串行UART的单片机。中心控制模块采用AT89C52单片机已完全满足设计需要，实现整个系统控制。软件部分的主要任务是完成对光照检测电路和对热释电传感器信号处理电路的输出状态进行检测。光照较弱时，系统对信号处理电路的输出状态Vo进行检测。若室内有人时Vo为高电平，系统控制照明设备点亮并按设定的时间进行延时。在延时时间内再一次检测到有人时，则系统又按设定的时间进行延时；若在延时时间内检测到室内无人时，则系统控制照明设备熄灭并重新对信号处理电路的输出的状态Vo进行检测。 3、研究进度安排和预期成果研究进度安排：2012年06-09月：查阅和搜集有关光照检测电路、热释电红外线传感器、单片机系统、控制电路方面的资料。 2012年10-11月：检查电路图并进行最优化改进，着手电路板的设计，购买所需的相关器材与材料。 2012年10月-2013年02月：电路板的制作与封装。 2013年03-04月：对智能照明系统进行试验检测与改进。 2013年05月：准备验收，总结并整理出相关的论文。预期成果：单片机控制的智能照明实物。该智能照明控制系统，适用于学校、商场等大面积室内场所的照明控制，可以有效地对照明设备进行自动控制，达到科学管理与节能的目的。该系统结构简单、安装方便、工作稳定、可靠性高。若在该系统中增加报警装置，也可实现自动报警功能。4、对完成本项目的条件分析(包括参加人员水平、准备情况、研究手段等)本项目组成员都是来自电气工程及其自动化专业的大二学生，对电子设计充满着兴趣，渴望自己动手设计一些有意义的电子作品。在平时的实验课中本项目组成员的动手能力得到充分的锻炼，同时也积极参加课外实验活动。目前，本项目组成员已经学习了电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、自动控制原理、单片机等专业课程。另外也学习了c语言，并通过了安徽省二级c语言的考试和全国计算机二级考试。在课外还学会了用c语言对单片机进行编程，具有较强的单片机控制程序编程经验。也学习了Altium designer软件，能够独立地设计并制作电路板。目前正在学习Keil软件，以便于我们能对单片机进行更好的设计。5、申请经费预算序号经费用途预算依据金额（元）1实验材料费热释电红外线传感器：100元，单片机芯片50元，PCB板50，灯泡（或台灯）、开关50元，电阻、电容等元器件：50元。300元2资料费网上资料和书籍100元100元3试验费实验室租用费10