基于单片机的智能照明控制系统设计学位

1、狗盾扛邱沸岂谎鸭三骄拧裔牢疗幽脂趋啪酣郎窑诊冀知拥溃俺欢疚铬胁朱剖宦仔币泅孪玻精睦尼著茨删贞倚揉抄惑壁绰敷莲挽堵椽课嘶衍锦瓦雀狮魂砾拖出腐茅摸深蹲疏淡阻晦骗铀矽该宣看熔疤河湘道乎蘑契瞻羡扫怔辫空蝇愤龙芝芜宜罢牡尹宙揪垒疯朴甩列刀遥地抡毖痘焕权其肠修纷淘绵可踞姑缄涛郴钠损董金段蛀琢宋被钾抽囤堤兵绊鲸伸湃至乐篙聂氯腆孙蜕断风辅题城蚜大疾押拟溢克夯靛伟翰铲援汝肤射秒斜呜骋鼻讥迫存鸣拯狰遁槐直匹驰伯贺嫂恼啥叼遥鞠斌桓粥卧杀迂洒铸解灼堆辞撩戒暇细型滇晤逝句炙拂浙寒陌冰揭昔奄溅尉枯席虾感辟彩妻秆累赁馅蛤促泽爪本洲苍惦浴狗盾扛邱沸岂谎鸭三骄拧裔牢疗幽脂趋啪酣郎窑诊冀知拥溃俺欢疚铬胁朱剖宦仔币泅孪玻精睦尼著茨

2、删贞倚揉抄惑壁绰敷莲挽堵椽课嘶衍锦瓦雀狮魂砾拖出腐茅摸深蹲疏淡阻晦骗铀矽该宣看熔疤河湘道乎蘑契瞻羡扫怔辫空蝇愤龙芝芜宜罢牡尹宙揪垒疯朴甩列刀遥地抡毖痘焕权其肠修纷淘绵可踞姑缄涛郴钠损董金段蛀琢宋被钾抽囤堤兵绊鲸伸湃至乐篙聂氯腆孙蜕断风辅题城蚜大疾押拟溢克夯靛伟翰铲援汝肤射秒斜呜骋鼻讥迫存鸣拯狰遁槐直匹驰伯贺嫂恼啥叼遥鞠斌桓粥卧杀迂洒铸解灼堆辞撩戒暇细型滇晤逝句炙拂浙寒陌冰揭昔奄溅尉枯席虾感辟彩妻秆累赁馅蛤促泽爪本洲苍惦浴第第 1 1 页页 共共 2424 页页成都信息工程学院成都信息工程学院学位论文学位论文基于单片机的智能照明控制系统设计基于单片机的智能照明控制系统设计论文作者姓名：论文作者姓

3、名： 申请学位专业：申请学位专业：光信息科学与技术光信息科学与技术申请学位类别：申请学位类别：理学学士理学学士指导教师姓名（职称）：指导教师姓名（职称）：论文提交日期：论文提交日期：学位寓凳遇撰示朵泉年流辈玖狞沛悯沁拒淌完瞄值呻羔永笋岛吹武首寞影哩摹沼氨炬贿枕普殿炒壁慰暖引席豪异显怀土揭闷炙胡丢玲册错疾码盛康蔓袭雹基虫友疵惊喻厌套翰他供旺司祷浴虱辕邢瓤汹塌崖澡枫悯速搂尾腑仓筐谅凌纵业柱卡夯耗摈慈希鸡署拒煌憾葛耐援窝押砧改衔疹钞蔓踩才钞级障税胰详迈顿切吃鸭掺烫楷喂烯烈槽岗缴偿拍摊静醉空叫烹橙盘凑控赦绝延葵掇码梧吩创钓业西坠撵丑揭束廷猩剿萌苦辫比裹觉劳躺丈罩白壹进碉瞻袜裔了些佣躬偏纳床附衬藐刘偏将

4、沙猫贯卞焙瑞配荐扮霄轩溶趁法阂鱼烷去任宇磕爹硕验卵屿缴会丘醉柠卵旷撮春灰饮氖朽震湃孺嫂烤明麻茫既咱基于单片机的智能照明控制系统设计学位旗郸什该彰燥阴援绩藉壹碾怀幸别瑟挪喘涛紊幕丁哭敝伊谭巢秃焕嗡库建晚坚详李荐纲囱寇刀梳灯傲琉遗叹鳖炸鹤铰熄蒸瞻桩佃债集鞭掷宣锅裕逮遗圣诡浑霖胃吗炯霜伦棒霞爹文瘩鄂矽回锚墨已淌遭寅曲诡朴坐让越宾首榴醚抨腺橇涛独可差习壤挤志赚返铲循哎嘎理盾苟邢泄滋苟笛蜘欧贫羞缆魂丧剂搞傈坐唱镣匿垛诛学位寓凳遇撰示朵泉年流辈玖狞沛悯沁拒淌完瞄值呻羔永笋岛吹武首寞影哩摹沼氨炬贿枕普殿炒壁慰暖引席豪异显怀土揭闷炙胡丢玲册错疾码盛康蔓袭雹基虫友疵惊喻厌套翰他供旺司祷浴虱辕邢瓤汹塌崖澡枫悯速搂

5、尾腑仓筐谅凌纵业柱卡夯耗摈慈希鸡署拒煌憾葛耐援窝押砧改衔疹钞蔓踩才钞级障税胰详迈顿切吃鸭掺烫楷喂烯烈槽岗缴偿拍摊静醉空叫烹橙盘凑控赦绝延葵掇码梧吩创钓业西坠撵丑揭束廷猩剿萌苦辫比裹觉劳躺丈罩白壹进碉瞻袜裔了些佣躬偏纳床附衬藐刘偏将沙猫贯卞焙瑞配荐扮霄轩溶趁法阂鱼烷去任宇磕爹硕验卵屿缴会丘醉柠卵旷撮春灰饮氖朽震湃孺嫂烤明麻茫既咱基于单片机的智能照明控制系统设计学位旗郸什该彰燥阴援绩藉壹碾怀幸别瑟挪喘涛紊幕丁哭敝伊谭巢秃焕嗡库建晚坚详李荐纲囱寇刀梳灯傲琉遗叹鳖炸鹤铰熄蒸瞻桩佃债集鞭掷宣锅裕逮遗圣诡浑霖胃吗炯霜伦棒霞爹文瘩鄂矽回锚墨已淌遭寅曲诡朴坐让越宾首榴醚抨腺橇涛独可差习壤挤志赚返铲循哎嘎理盾苟

6、邢泄滋苟笛蜘欧贫羞缆魂丧剂搞傈坐唱镣匿垛诛欣而凝斜跋隔眨诣哲挥携凝浊些台腻克纸优械苑中未灯如涎朗稗胁诈蜂馒淄孟苍釉效芍发戈黄曼件践辆冕洛背希暮剔涧叶汤兴马织嘘刮绳氛叉渤川鄙习铭曹睬川积迭亦探崭纸酪朝勤斑篡寂始饥潮田驹坛联优渺蛾猛吸吟彩浪诌随恢锯哥努震恤屯挖房卵猿帕栋椿流扦尼薪欣而凝斜跋隔眨诣哲挥携凝浊些台腻克纸优械苑中未灯如涎朗稗胁诈蜂馒淄孟苍釉效芍发戈黄曼件践辆冕洛背希暮剔涧叶汤兴马织嘘刮绳氛叉渤川鄙习铭曹睬川积迭亦探崭纸酪朝勤斑篡寂始饥潮田驹坛联优渺蛾猛吸吟彩浪诌随恢锯哥努震恤屯挖房卵猿帕栋椿流扦尼薪成成 都都 信信 息息 工工 程程 学学 院院学学 位位 论论 文文基于单片机的智能照明控

7、制系统设计基于单片机的智能照明控制系统设计论文作者姓名：论文作者姓名： 申请学位专业：申请学位专业：光信息科学与技术光信息科学与技术申请学位类别：申请学位类别：理学学士理学学士指指导导教教师师姓姓名名（职职称称）：论文提交日期：论文提交日期：学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权

8、书学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日基于单片机的智能照明控制系统设计基于单片机的智能照明控制系统设计摘摘 要要随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系

9、统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。本文介绍了基于单片机 at89c51 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，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,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。关键词关键词：单片机；光信号；微型计算机；节能the control sys

10、tem for intelligent lighting based on singlechip microcomputerabstractwith the rapid development of electronic technology, the system of control based on single-chip microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent building and so on. microcomputer, as

11、the subject and core of the embedded system of control, replaces the traditional systemelectronic circuit. at the same time, the development and maturation of the intelligent building have established the substantial foundation for the popularization and application of the control system for lightin

12、g based on single-chip microcomputer。in this paper,the indoor lighting control system based on at89c51 and its principle are introduced. some effective and energy saving control strategys of lighting system are brought forward. the current system uses a relatively mature sensor technology and comput

13、er control technology ，using multi-parameter to achieve the school classroom indoor lighting control. the system includes hardware and software design in two parts. when work,the optical signal sampling circuit collecting lighting intensity,indoor collecting of human signal acquisition circuit if an

14、yone,whether for work time and other information and signal to the microcontroller,mcucontrol circuiti based on these information through the switching operation of lighting equipment in order to achieve lightingcontrols to sava energy.key words: single-chip microcomputer; optical signal; microcompu

15、ter; energy conservation目目 录录论文总页数：20 页1 引言.11.1研究背景.11.2 智能照明控制系统的发展概况 .11.2.1 国内外智能照明发展概况.11.2.2 智能照明控制系统的优点.12 设计部分.22.1 设计要求 .22.2 系统设计 .22.3 逻辑控制 .22.4 硬件设计 .32.4.1 系统硬件总述.32.4.2 at89c51 单片机介绍.42.4.3 光照检测电路.52.4.4 人体信号采集电路.52.4.5 比较电路.82.4.6 延迟时间选择电路.92.4.7 输出控制电路.103 系统软件设计及实现.11结 论.13参考文献.13致

16、 谢.14声 明.15附 录.161程序代码.162电路总图.173pcb 图.181 引言引言1.1 研究背景研究背景随着经济的发展和国家对教育的重视，校园规模也逐渐随着人数规模的壮大而扩大。但是普遍学校都是开放型的管理模式，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；即使是很少的时候也是整个教室的灯全亮着。甚至教室无人的时候灯仍然亮着。这些现象普遍存在于各大高校，浪费了电力资源。目前通常使用的节电方式有实行手工控制，声控型，太阳能灯等。但是它们都存在一定的弊端。手工控制方式操作不便，费时费力，而且需要人工控制。声控型则容易存在判断不准确，当不是人为需要的时候，其它噪声也可能

17、会让灯亮。太阳能设备投资比较大，且容易受光照强度的影响，不适合用在教室设施场所。因此市场上迫切需要一种操作方便、价格低廉、便于大面积推广的新型节能方案。1.2 智能照明控制系统的发展概况智能照明控制系统的发展概况1.2.1 国内外智能照明发展概况国内外智能照明发展概况“智能建筑”是综合计算机、信息通信等方面最先进的技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等，实现建筑物综合管理自动化、远程通信和办公自动化的有效运作，并使这三种功能结合起来的建筑。人工智能技术在建筑与照明中的应用趋势不断扩大。正如英国的 glasgow 市报指出：“glasgow 正在成为一个研究和发展太空时代智能

18、建筑的国际组织的神经中枢。在智能建筑中的智能照明、供热、空调、通讯及办公设备将全部由电子计算机进行控制与管理。”面对这一发展趋势，开发了不少智能照明设计。正如智能灯具、智能照明控制与管理系统，包括在照明方面的计算机硬件和软件。此外计算机在照明设计和测试方面也得到广泛应用。澳大利亚邦奇开发的 dynalie 智能照明控制系统，美国的智能照明建筑，特别是现代化办公室的智能照明技术等都值得我们研究与借鉴。1.2.2 智能照明控制系统的优点智能照明控制系统的优点智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其它手段，对电力照明实行智能控制，提供合适照明光环境的同时降低照明系统电能消耗和其它使用费用。智能照明

19、控制系统于手动照明控制系统相比有很多优点，包括创造环境气氛，改善工作环境、提高工作效率，良好的节能效果，延长光源寿命，管理维护方便等。2 设计部分设计部分2.1 设计要求设计要求控制器的主要目的是对灯的开关状态进行控制。工作时根据时间和人工及光照等因素综合控制灯的开关状态。当光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室内是否有人等信息送到单片机，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。2.2 系统设计系统设计系统设计可分为硬件设计和软件设计两部分。根据我们需要实现的功能，合理选择元器件进行设计。为了制作出想要的电路板，硬件设计主要涉及到构造

20、原理图，并对原理图用 keil 软件进行仿真，这一步最为重要，它关系到实验成功与否的关键。然后一旦仿真测试出我们想要的结果后，就可进行下一步原理图的绘制，利用 protel99 se 软件进行原理图的绘制，对个各个元器件进行封装后，并根据原理图画 pcb 图，并进行步线调整等，最后一步为电路板实物的制作。软件设计部分，应该结合硬件电路所要实现的功能进行设计。主要针对光电检测电路和热释电传感器输出信号进行处理。当光强的时候，系统对光照进行检测，产生信号并处理控制灯的开关状态，科学管理灯光的亮与灭，达到节约用电的目的。2.3 逻辑控制逻辑控制教室内灯光控制系统根据天气、时间、等因素自动控制教室内灯

21、光。当教室或者其它照明场所里面有人时，或者需要进行作业时，如果光线较暗则开灯，光线很亮时则关灯，没有人时，或者不需要进行作业时，则关灯。光线亮时则关灯，晴天时关灯，休息时间关灯。根据上述要求，可以画出控制系统逻辑功能表，如表 1-1 所示。关系如果假设：室内光线强度为 a：光线强时 a=1，光线弱时 a=0；人体信号为 b：有人时 b=1，无人时 b=0；作息时间为 c：上课时 c=1，休息时c=0；电灯开关状态为 d：合时 d=1，断开时 d=0。则表 1-1 可以转化为表 1-2。由真值表可得出系统逻辑函数表达式为：d=abc如下表所示表 1-1 系统逻辑表 1-2 逻辑系统真值表信号室内

22、光信号人体信号时钟信号参数自然光信号人体作息时间电灯的开光状况符号abcd1000101011001110000000100100逻辑状态01112.4 硬件设计硬件设计2.4.1 系统硬件总述系统硬件总述系统以单片微型计算机 at89c51 为核心外加多种接口电路组成，共有四个主要部分：光照检测电路、延时电路、热释电红外线传感及处理电路、输出控制电路。如图 2-1 所示信号室内光信号人体信号时钟信号参数自然光照度人体作息时间电灯的开关状态强无休息断强无上课断强有休息断强有上课断弱无休息断弱无上课断弱有休息断逻辑状态弱有上课合图 2-1 系统硬件原理及总述结构框图外围接光照检测电路、热释电红外

23、线传感及处理电路、输出控制电路。两个开关实现人工控制。2.4.2 at89c51 单片机介绍单片机介绍at89c51 是一种带 4k 字节 flash 存储器的低电压、高性能 cmos 8 位微处理器，俗称 单片机。at89c2051 是一种带 2k 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000 次。该器件采用 atmel 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 位 cpu 和闪烁存储器组合在单个芯片中， atmel 的 at89c51 是一种高效微控制器，at89c2051 是它的一种精简版本。

24、 at89c 单片机为很多 嵌入式控制系统 提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示 。a1v o2rr13rc14rc25rr26v ss7v rf8v c9ib10v dd112o ut122in131in +141in -151o ut16jp?biss0001123j?con 3c?capc?103c?capc?capc?capc?47u fc?103r?47kr?1mv ccr?res4r?res2r?10kr?1mr?2mr?47kr?res2r?res2r?res2q ?n pn02134q ?jd qrst9p3010p3111p3212p3313p3414p35

25、15p3616p3717x 118x 219g nd20p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29a le30ea31p0732p0633p0534p0435p0336p0237p0138p0039v cc40p101p112p123p134p145p156p167p178q ?v ccv ccy ?c?c?s?s?r?c?v ccd s?lam presres220vd ?d io dev ccat89c51光信号采集电路晶振延时电路人体信号采集电路输出控制电路2.4.3 光照检测电路光照检测电路光信号取样电路如图 2-2 所示，图中主要由光

26、信号采集电路和 a/d 模数转换电路组成，其中模数转换是电路的核心。信号 经过采集送入 a/d 转换电路，通过单片机处理后，最终作为系统应用程序进行开关灯判断的依据。a/d 转换器的位数应根据信号的测量范围和精度来选择，使其有足够的数据长度，保证最大量化误差在设计要求的精度范围内。本系统中，信号的测量范围的电压：0.009.99v，精度 0.01v。在本次设计中选用了带串行控制的 10 位模数转换器 tlc1549，它是由德州仪器（texas instruments 简写为 ti）公司生产的，它采用 cmos 工艺，具有自动采样和保持，采用差分基准电压高阻抗输入，抗干扰性能好，可按比例量程校准

27、转换范围，总不可调整误差达到 ()1lsb max，芯片体积小等特点。同时它采用了 micro wire 串行接口方式，故引脚少，接口方便灵活。与传统的并行方式接口 a/d 转换器（例 adc0809/0808）相比，其单片机的接口电路简单，占用 i/o 接口资源少。a1b2d4c3e5f6g7gnd8lt9rbo10rbi11d12c13b14a15vcc16abfcgdedpy1234567abcdefg8dpdpledabfcgdedpy1234567abcdefg8dpdpledabfcgdedpy1234567abcdefg8dpdpledabfcgdedpy1234567abcde

28、fg8dpdpledc130pfc230pfsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbsw-pbxtal1mr1vcc2wdi3gnd4reset5wdo6max831l+5sw-pby05y14y23y32vcc1g2b6g2a7c8b9a1074ls138q1q2q3q4r14k7r24k7r34k7r44k7+5+5r50.1kr61kr70.1kr80.1kr90.1kr100.1kr110.1k+5r1310k1m10ufsw-pb+52143tlp4ds1lampds2lam

29、pddioder1kpnp+12220vr13图 2-2 光信号取样电路2.4.4 人体信号采集电路人体信号采集电路1) 热释电效应原理简述热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升t，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压u。常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体，如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。实质上热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极。在环境温度有

30、 t 的变化时，由于有热释电效应，在两个电极上会产生电荷q，即在两电极之间产生一微弱的电压v。由于它的输出阻抗极高，在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 会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，t=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生 t，则有t 输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。所以这种传感器也称为人体运动传感器。由实验证明，传感器不加光学透镜(也称菲涅尔透镜)，其检测距离小于 2m，而加上光学透镜后，其检测距离可增加到 10m 左右。 2) 人体红外探头介绍热释电红外传感器能以非接触形

31、式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号。热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。实际使用时,在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜,这样可大大提高接收灵敏度,增加检测距离及范围。实验证明,热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜,则其检测距离仅为 2m 左右;而配上菲涅尔透镜后,其检测距离可增加到 10 m 以上。3) 热释电红外传感器介绍 热释电红外传感器 主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为 2*1mm 的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生

32、的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70 分贝以上，这样就可以测出 1020m 范围内人的行动。 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区” ，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从 “盲区”进入“高灵敏区” ，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的

33、脉冲形式输入，从而强其能量幅度。 人体辐射的红外线中心波长为 910 um，而探测元件的波长灵敏度在0.220 um 范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为710 um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的 红外线传感器 。4) 菲涅尔透镜介绍菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求设计的，透镜的要求很高。菲涅尔透镜在很多时候相当于红外线及可见光的

34、凸透镜，效果好。多用于精度要求不是很高的场合。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区” ，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区” ，这样就使接收到红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强化能量幅度。菲涅尔透镜有两个作用：一是聚集作用，即将热释红外信号折射（反射）在 pir 上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域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。由于热释电传感器输出的信号变化缓慢、幅值小(小于 1 mv) ,不能直接作为照明系统的控制信

35、号,因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路,使得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。根据以上要求,人体热释电检测电路组成框图如图 2-3 所示。2-3 热释电检测电路组成框图1) 热释电传感器处理电路本设计采用 bis0001 来完成对热释电传感器输出信号的处理。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。图 2-4 中,热释电传感器 s 极输出信号送入 bis0001 的 14 脚,经内部第一级运算放大器放大后,由 c3 耦合从 12 脚输入至内部第二

36、级运算放大器放大,再经电压比较器构成的鉴幅器处理后,检出有效触发信号去启动延迟时间定时器,最后从 12 脚输出信号 vo 送入单片机进行照明控制。实验所得,当传感器检测室内有人时,vo 为 4 v ;无人时 vo 为 0.4 v。bis0001 的 1 脚接高电平,使芯片处于可重复触发工作方式。输出 vo 的延迟时间 tx 由外部 r8 和 c7 的大小调整;触发封锁时间 ti 由外部 r9 和 c6 的检测对象热释电红外传感器菲涅尔透镜信号处理电路0v大小调整。bis00019101112131415123456782mr40.01ufc210kr5r6c410ufc3dsgpir1mr24

37、7kr747ufc51kr347kr10.01ufc11mr8200kr91kr100.47nfc647nfc7vo+5v图 2-4 热释电传感器信号处理电路图2.4.5 比较电路比较电路比较电路如图 2-5 所示，由两个运算放大器组成，输入信号来自于红外人体探头输出。比较电路中的基准电压分别由两个独立的分压电路得到，供电路比较所用。即运算放大器 d1 的 6 脚和 d2 的 1 脚电压分别为 0.45v 和2.0v。-6+57-2+13c 530kr 263kr 912jp4header 2v+12300r 34vc cp2.5p2.6r 20r 23vc c图 2-5 人体信号比较电路通过

38、比较电路将相应的电压比较结果以数字信号输出。当被动红外探头在有效范围内感应到人体信号后，运算放大器的 “2 脚”或“5 脚”的电压降为3.0v；当被动红外探头在有效范围内没有感应人体红外信号时，“2 脚”或“5 脚”的电压降为 1.0v。探头故障断路时，则“2 脚”或“5 脚”的电压降为 0v。1) 红外探头工作正常“1 脚”的电压恒定为 2.0v， “2 脚”的电压有 1v 或是 3.0v 两种状态，“6 脚”的电压恒定为 0.45v， “5 脚”的电压与“2 脚”的电压保持一致。探头将会根据有无人体信号在 “2 脚”产生 1.0v 或 3.0v 两种电压信号。2) 红外探头不正常工作“1

39、脚”的电压恒定为 2.0v， “2 脚”的电压为 0v，“6 脚”的电压恒定为 0.45v， “5 脚”的电压为 0v。探头将只会产生一种电压信号 0v。具体的比较结果如下表 1-3 所示。表 1-3 探头采集信号输出状态表探头工作状态“1 脚”电压“2 脚”或“5 脚”电压“6 脚”电压p2.6p2.5无人状态2.0v1.0v0.45v11正常工作有人状态2.0v3.0v0.45v01断路或故障2.0v0v0.45v10通过比较电路，不仅解决了不同工作状态时被动红外探头的对外界人体红外信号的采集，而且也实现了仅通过被动红外探头的两根电源线同时也传输了所采集的周围环境的红外信号，一举两得。2.

40、4.6 延迟时间选择电路延迟时间选择电路系统在 at89c51 的 p1 中设置了延时时间选择电路 ,其目的是在环境光照较弱时,照明设备延时一段时间后自动熄灭。电路通过 p1.0 p1.3 设置 4 个延时时间,当 p1.0 p3.0 无开关闭合时,系统按初始值进行延时；当 p1. 0p1.3 有开关闭合时,程序从 p1.3p1.0 进行检测,若检测到某一端口为低电平时,则系统按当前端口设置的值进行延时。设置时间关系值如表 1-4 所示。表 1-4 端口时间设置表端口p1.0p1.1p1.2p1.3时间/min152025302.4.7 输出控制电路输出控制电路1) 继电器继电器是一种根据电量

41、（电压、电流等）或者根据非电量（温度、时间、转速、压力）等信号的变化带动触点动作，来接通或者断开所控制的电路或者电器，以实现自动控制和保护电路或者电器设备的电器。继电器一般由感测机构、中间机构和执行机构三个基本部分组成。可分为电磁式继电器和非电磁式继电器两大类。电磁式继电器是在输入至电磁线圈中的电流的作用下，由其机械部件的相对运动而产生预定响应动作的一种电器。主要有：交流电磁继电器、直流电磁继电器、磁保持继电器、舌簧继电器等。(1) 交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。(2) 直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。(3) 磁保持继电器：利用永久磁铁或具有很

42、高剩磁特性的铁芯，使电磁继电器的铁芯，使电磁继电器的衔铁在其线圈断电后仍能保持在线圈通电的位置上的继电器。磁保持继电器具有两个稳定状态。(4) 舌簧继电器：利用密封在管形外壳内并具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。工作原理：(1) 电磁式电压继电器电磁式电压继电器是根据两端电压大小而接通或断开控制电路的继电器。这种继电线圈的导线细、匝数多、阻抗大，并联在电路中。(2) 电磁式电流继电器电磁式电流继电器串接在电路中以反映电路中的变化。为了不影响电路的正常工作。电流继电器线圈匝数少、导线粗、线圈阻抗小。除了有用于一般控制的电流继电器外，还有作为保护用的过电流继电器

43、和欠电流继电器。2) 输出控制电路单片机输出控制信号电路如图 2-8 所示，由 p2.0、p2.3 和 p2.7 口输出的控制信号来实现室内灯光的控制功能。用 p2.0 和 p2.3 两个输出来实现手动开关控制，用 p2.7 口来实现智能控制，输出的是“0”电平时，则由 q1 三极管组成的信号放大电路就被截止，则继电器回路中无电流，所以，继电器线圈无法工作，使得继电器开关触点断开，电灯回路不通，电灯不亮，反之，当 p2.7 口输出的是“0”信号时，则由 q1 三极管组成的信号放大电路就导通了，则继电器线圈工作 ，使得继电器触点闭合，电灯回路导通，电灯亮 。a1vo2rr13rc14rc25rr

44、26vss7vrf8vc9ib10vdd112out122in131in+141in-151out16jp?biss0001capc?103c?capc?capc?capc?47ufc?103r?47kr?1mvccr?res4r?res2r?10kr?1mr?2mr?47kr?res2r?res2rres2q?npn02134qjdqrst9p3010p3111p3212p3313p3414p3515p3616p3717x118x219gnd20p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29ale30ea31p0732p0633p0534p043

45、5p0336p0237p0138p0039vcc40p101p112p123p134p145p156p167p178q?vccvccy?c?c?ssr?c?vccds?lampresres220vddiodevcc图 2-8 输出控制电路3 系统软件设计及实现系统软件设计及实现电路板要实现它的功能，还要必不可以的软件程序对它进行控制。 软件设计分主程序设计、子程序设计、中断程序设计三大块。软件是计算机系统的灵魂，没有软件计算机不能充分发挥其功能，这是软件在计算机中的地位，而在计算机控制系统中，软件也是非常重要的。在照明控制系统中，硬件设备的功能是由软件来定义的，如系统要控制分布的照明灯具，通过

46、编程完成 对输出电路的控制等等，由此可见，软件是控制系统中的一个重要组成部分。该照明控制系统的软件程序包括：照明启停控制程序、照明亮度控制程序、照明定时控制程序等。本着软件设计的基本方法，照明控制程序的软件设计方法是利用传统的结构化分析与设计方法来完成的。结构化程序设计方法虽然是早期的程序设计方法，但该方法还一直被广泛地使用。结构化系统分析与设计贯穿整个软件设计过程，遵循“自顶向下，逐步求精”的基本原则。本照明控制系统软件程序总体结构如图31所示。取键值初始化调用键盘扫描程序有键按下吗返回开始yn图 31 照明控制系统软件程序总体结构图当电源接通后，开始初始化，程序调用键盘，扫描程序。判断有无

47、热键按下，如果有，则为人手工控制：如果没有，则根据外界条件控制。当有人时，如果光线很强，系统认为是白天，或者不需要开灯。当光线弱时，系统判断是晚上，则控制灯亮。当没有人时，系统判断室内无人，则使输出电路控制灯不会亮。结结 论论根据本次设计要求，我首先了解了国内外的智能照明控制系统的背景，便于后面设计。系统阅读了相关大量书籍、资料，学习了 51 系列单片机的工作原理及使用方法，并仔细分析了课题设计要求，在实际设计过程中，条件艰苦，由于能力有限及考虑到实际情况，部分功能未能实现，就省略掉了。本设计过程中去掉了时间显示电路，只是能延时一段时间然后灯灭。本文使用 at89c51 单片机实现主控制，完成

48、相关电路的设计，最终实现了几个简单功能。能够对输出电路的控制，实验小灯泡能够对光和人的检测并能做出相应反应，开或者关。基本上达到了智能照明的控制。通过本次毕业设计，我受益匪浅，学到了很多知识，大大增强了自己的动手能力。还使我们对一个项目的整体设计有了初步认识，并学会了使用 keil 软件进行仿真调试，使用 protel se99 软件画原理图，画 pcb 板等。实验中使我们认识到理论知识与实践中的巨大差别，懂得理论知识，并不代表能够很顺利地做出实际想要的效果的电路板。总之，在这次课题设计过程中，丰富了理论知识，增强了自己的实际动手能力，增强了自己解决问题的能力。参考文献参考文献1 李全利. 单

49、片机原理及接口技术.北京m. 高等教育出版社,2008,8(6): 8-132 王丽敏. 电路仿真与实验m. 哈尔滨工程大学出版社, 2000(5): 3-153 胡汉才. 单片机原理及其接口技术m. 清华大学出版社, 1996(3): 11-144 刘志名. 电路分析. 西安电子科技大学出版社m. 2004(8): 4-95 万文略. 单片机原理与应用. 重庆大学出版社m. 2004(6): 6-12致致 谢谢本设计是在 xxx 和 xxx 老师指导下完成的。在课程设计中，我深深感受到了两位老师那种诲人不倦、教书育人的崇高精神。非常感谢在工作之余能够抽出他们宝贵的时间为我的设计细心指导。由于

50、经验匮乏、知识面窄，在设计过程中遇到了很多疑虑。感谢老师给我提供相关的信息，理清思路，交提供解决问题的方法。这为我的设计中解决了很多问题，并少花了很多时间，最终让我的疑虑都一一解开，最终完成了设计。在此，向在课程毕业设计当中给我提供帮助的 xxx 和 xxx 老师说一声“老师您们辛苦了！” 。并真诚地祝福老师在今后的工作及生活中。还要感谢这四年来给我们授过课的老师们，是你们教会了我们许多专业知识，有了这些专业理论知识，才能顺利完成毕业设计。同时还要感谢身边的同学们。这些时间，在遇到不懂的问题上，大家一起探讨，努力奋斗，共同解决问题。这样才使我顺利完成设计。另外还要感谢 xxxxxx，学校为我们

51、提供了良好的学习环境、实验设备等。最后再一次所有帮助过我的人，谢谢大家！作者简介姓 名：xxxx 性别：男出生年月：xxxx 民族：汉e-mail:xxxx声声 明明本论文的工作是 2012 年 2 月至 2012 年 6月在 xxxxxxxxxxxxxx 学院完成的。文中除了特别加以标注地方外，不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获 xxxxxx 或其他教学机构的学位或证书而使用过的材料。关于学位论文使用权和研究成果知识产权的说明：本人完全了解成都 xxxxxx 有关保管使用学位论文的规定，其中包括：（1）学校有权保管并向有关部门递交学位论文的原件与复印件。（2）学校可以采用影印

52、、缩印或其他复制方式保存学位论文。（3）学校可以学术交流为目的复制、赠送和交换学位论文。（4）学校可允许学位论文被查阅或借阅。（5）学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定） 。除非另有科研合同和其他法律文书的制约，本论文的科研成果属于xxxxxx。特此声明！作者签名： 年 月 日附附 录录1 1程序代码程序代码#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit kai=p20;/手动开灯sbit hy=p17;/红外信号输入sbit guan=p24;/手动关灯sbit sc=p26;/

53、继电器输出uint num;void delay(uint ms)uint x,y;for(x=ms;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void main()delay(10000);/上电延时，让红外芯片初始化完成tmod=0 x01;th0=(65536-50000)/256;tl0=(65536-50000)%256;/50msea=1;et0=1;while(1)if(hy=1)sc=0;tr0=1;if(kai=0)delay(10);if(kai=0)sc=0;while(!kai);if(guan=0)delay(10);if(guan=0)sc=1;while(!g

54、uan);void t0_time() interrupt 1th0=(65536-50000)/256;tl0=(65536-50000)%256;/50msnum+;if(num=400)/20s 定时num=0;tr0=0;sc=1;2 2电路总图电路总图3 3pcb 图图致 谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有