摘要
摘要
为了有效利用教室灯光、节约能源，设计了以AT89C2051单片机作为控制核心的教室灯光控制系统，能根据学校作息时间、光照情况自动调节教室灯光的打开或关闭。调试结果证明该系统具有很好的人机交互界面，能对教室灯光进行智能控制，且电路简单，成本低，节约能源，可移植性好。也可应用于图书馆、会议室、办公室、办公等场所，具有很好的实际应用价值和广泛的应用空间。
本课题针对教室灯光的控制，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机设计教室灯光智能控制系统的思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件模块和相应软件部分。
该系统以AT89S51单片机作为控制模块的核心部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断，完成对教室灯光的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。系统还具有报警功能；同时还采用了软/硬件的“看门狗”等抗干扰措施。
本系统程序部分采用C语言编写，采用模块化结构设计、条理清晰、通用性好，便于改进和扩充。该系统具有体积小，控制方便，可靠性高，针对性强，性价比高等优点，可以满足各类院校对教室灯光控制的要求，很大程度的达到节能目的。
关键词：智能控制器热释红外传感器单片机
Abstract
In order to make effective use of classroom lighting, energy saving, to design the AT89C2051 MCU as the control core of the lighting control system for classroom, according to the school calendar, light automatic adjustment of classroom lighting in the open or close. Debugging results show that the system has a very good man-machine interface, for classroom lighting intelligent control, and has the advantages of simple circuit, low cost, energy saving, good portability. Can also be applied in the library, conference room, office, office and other places, and has good practical application value and broad application space.
The topic for classroom lighting control, analysis of classroom lighting intelligent control principle and realization method, is put forward based on the SCM design classroom lighting
I
摘要
intelligent control system of train of thought, and on this basis the development of the intelligent control system of the hardware module and the corresponding software.
The system is based on AT89S51 single chip microcomputer as control module is the core component, the pyroelectric infrared sensor to detect the presence of the human body, using photosensitive three transistor circuits to detect ambient light intensity; reasonable light conditions according to classroom, the human body through the presence of signals and ambient light signal recognition and judgement, completion of the classroom lighting intelligent control, to avoid the classroom electricity waste. The system also has the alarm function; it also uses soft / hardware" watchdog" and anti interference measures.
The system uses C language, is designed with modular structure, clarity, good versatility, facilitate the improvement and expansion. The system has the advantages of small volume, convenient control, high reliability, strong pertinence, cost-effective advantages, can meet all kinds of institutions for classroom lighting control requirements, a large degree of achieving the purpose of energy saving.
Keywords: intelligent controller for pyroelectric infrared sensor chip
目录
摘要..............................................................................................................................I 第一章教室灯光控制器简介与方案分析 ............................................................... III 1.1教室灯光控制器简介 .......................................................................................... V 1.2系统控制方案分析 ............................................................................................. V I 第二章系统控制模块的硬件设计 ............................................................................ V I 2.1系统控制模块的硬件构成及简介 ..................................................................... V I 2.2系统控制的主要硬件电路 ................................................................................VII
2.2.1系统主控电路..............................................................................................VII
2.2.2系统供电电路............................................................................................ VIII
II
2.2.3数据采集电路............................................................................................ V III
2.2.4系统时钟电路................................................................................................ X
2.2.5继电器驱动电路........................................................................................... X I
2.2.6超时报警电路............................................................................................. XII
2.2.7按键控制电路............................................................................................. XII
2.2.8系统看门狗电路........................................................................................ X III 第三章控制模块软件设计..................................................................................... XIV
3.1系统监控主程序模块 ...................................................................................... X IV
3.1.1系统自检初始化......................................................................................... XV
3.1.2定时中断处理设计..................................................................................... XV 3.2数据采集模块 .................................................................................................. X VI
3.2.1人体存在传感器的优缺点........................................................................ X VI
3.2.2数据采集软件的实现................................................................................ X VI 3.3时钟模块 ........................................................................................................ XVII
3.3.1数据输入输出.......................................................................................... XVII
3.3.2时钟程序设计......................................................................................... XVIII 3.4显示驱动模块 ................................................................................................... XX 第四章系统调试运行及问题分析......................................................................... XXI
4.1单片机系统调试方法及步骤 .......................................................................... X XI 4.2主要问题分析 ............................................................................................... XXIII 第五章总结与展望............................................................................................... X XIV
5.1总结 ............................................................................................................... X XIV 5.2展望 ............................................................................................................... X XIV 致谢..................................................................................................................... X XIV 参考文献.................................................................................................................. XXV
第一章引言
1.1课题来源及背景
本课题属于自选课题，来源于本人了解到现今全世界面临资源短缺问题日益突出，造成
了资源的巨大浪费。而我所在就读的江西机电职业技术学院电能管理方面存在着
很大的问题。特别是教室里管理不到位。所以我就选了这个课题。
基于单片机控制的教室自灯光动控制器的研究
当前，随着经济的飞速发展，能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。作为工业生产和人民生活不可或缺的电力能源更是如此。尤其现今越来越提倡低碳生活，节约能源已经成为一种全球共识，而作为培养社会精英的高校更应该起到榜样的作用。但是目前在校园内，教室灯火通明，却空无一人的现象屡见不鲜，这不仅造成了严重的资源浪费，也对高校的形象造成了很坏的影响。本文所研究的教室灯光控制系统就可以很好地实
摘要
现节约能源的作用。本课题设计的控制器可有效的实现教室灯光的智能控制。其输入参数主要是人体存在信号和环境光强度信号等外界因素。环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯，实验证明这种方案可以实现对教室灯进行智能控制。
教室灯光控制器一般安装在教室内避开电灯直射的位置，且人体传感器安置时应使人体活动方向与人体传感器中两个热释电元连线方向垂直，这样可使人体存在信号采集更加灵敏、可靠，同时还要尽可能避免外界风直接吹向人体传感器。
1.2国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题
灯光控制器研究的现状
现今世界各地面临能源危机，现在发电的主要原料是煤炭、石油和天然气等，丹麦在能源合理利用方面的成功经验给我们提供了很好的借鉴。丹麦从1974年以来，国民收入增长了50%。但丹麦总的能源总消费量并没有增加。所以丹麦在OECD成员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们提供的一些节能供热系统很值得我们借鉴。例如丹麦热电周供热电厂(CHP)。而且，他们尽可能的有效利用资源，所以他们的能源使用总效率达到了90%。并且丹麦政府很重视住房空同用电的节簏，还设立了对新建房屋节能的诸多要求。数据显示，居民入住有节能装置的房子时，要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。他们的节能经验在欧盟国家中广为流传。还有，欧司朗一斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯，节能6%。飞利浦照明公司推出的陶瓷金卤灯代替过去的卤钨灯，可节能60%的电能。以上种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源。
由于我国人口有十三亿之多，经济又持续多年的高速发展，让能源问题日益突出。虽然我国能源总储量不低，但人均储量少。单位产值的能耗是发达国家的3-10倍。能源问题已成为制约我国国民经济高速发展的关键问题。，能源问题也是我国长期可持续发展战略中一个关键因素。此外，能源问题不仅关系经济发展和环境生态的平衡，在特定情况下还会对社会稳定有很大影响。鉴于能源问题的重要性，我国在绿色照明工程新闻发布，绿色照明工程未来五年问将在公用设旅、宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯，节电290亿度电。上海、河北等一些地方采取政府对节能灯大宗采购每只补贴3至4元的方式进行推广。从普通白炽灯到高效节能灯，使我国的电光源产品结构逐步向节电型转变，荧光灯与普通白炽灯的比例由1995年的1：6.25上升到目前的1：1.5。
目前，我国照明用电约占社会总用电量12%，采用高效照明产品代替传统
IV
的低效照明产品可节电60%-80%。如今，北京正在大力推行绿色照明工程，己推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器，据估算年节约用电可达3442万千瓦时，节约电费2519.7万元。政府已经在商厦、学校、医院等更换24万只节能灯具。在奥运工程的建设上、也大量运用节能技术，北京的奥运厂馆“水立方”，通过采用大量的节能灯具，装备新技术，通过增强透光性白天可节约照明能耗50%。
我们党在2000年10月11日党第十五届中央委员会第五次会议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》中明确指出：“加强基础设施建设是今后五年至十年一项十分重要的任务。”其中提到的基础设施建设就包括了能源建设。《建议》还强调了能源建设要发挥资源优势，优化能源结构，提高利用效率，加强环境保护。面临如此紧迫的能源问题，我们应该把着眼点放在“高效”利用“清洁”能源上。由此可见，节能照明用电，对节能具有重要的意义。
目前国内各类院校中，由于同学们的自觉节能意识薄弱，在光线足够强时也开灯，课上完离开教室后灯还亮着的现象普遍存在；而且，节能规划极为欠缺，教室的灯光控制由管理人员手工代替，教室极多，管理人员忙不过来,这样就造成不必要的电能浪费和经济损失。基于以上种种原因，提高教室用电效率就成为学校节能的重要且主要的措施之一，因此节能技术的重要手段之一就是教室灯光自动控制系统的设计无疑就成为其中一项重要课题。
第二章教室灯光控制器简介与方案分析
1.1教室灯光控制器简介
本课题设计的控制器可有效的实现教室灯光的智能控制。其输入参数主要是人体存在信号和环境光强度信号等外界因素。环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯，实验证明这种方案可以实现对教室灯进行智能控制。
教室灯光控制器一般安装在教室内避开电灯直射的位置，且人体传感器安置
摘 要
VI
时应使人体活动方向与人体传感器中两个热释电元连线方向垂直，这样可使人体存在信号采集更加灵敏、可靠，同时还要尽可能避免外界风直接吹向人体传感器。
1.2系统控制方案分析
该控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数，能够实现自动与手动控制相兼容。在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯；在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定时间后关灯。同时，还可设置作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。
所研究的教室灯光控制器主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到设计目的。
第二章 系统控制模块的硬件设计
2.1系统控制模块的硬件构成及简介
系统控制单元是以AT89S51单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM 存储模块、超时报警模块、数码管显示模块，其结构框图如图2-1所示。
图2-1 系统控制结构框图 环境光模块采用光敏三极管来检测环境光的强度，有光照时，电阻减小，随着光照强度的减弱，电阻逐渐增大，把光信号转化成电信号，实现对光强度的检测。
人体存在传感器模块采用HP-208是基于红外线技术的智能产品，实现对人体存在的检测。
硬件时钟模块采用具有充电能力的低功耗，具有临时性存放数据的RAM 寄
AT89S51
单
片
机
最
小
系
统 热释红外传感器 环境光采集电路 超时报警模块
按键电路 数码管显示模块 看门狗模块 时钟模块 EEPROM 存储器模块
存器的实时时钟芯片DS1302。该电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛的使用。
系统数据存储及故障保护部分由X5045组成，X5045是一种串行通讯的512字节EEPROM，同时兼有看门狗和电源监控功能键盘模块。
2.2系统控制的主要硬件电路
考虑到本系统安装时受环境影响因素比较多，且教室控制设备中的人体存在传感器、光敏三极管等经常会因环境情形变化而不稳定，所以在设计过程中，电子元器件的选用、线路布置和设备的安放要充分考虑到抗干扰问题。
2.2.1系统主控电路
本系统的主控模块采用AT89S51作为主控芯片，它是一种低功耗，8位CMOS 工艺处理器，具有8K在线可编程Flash存储器，片内的Flash可多次编程，为在线编程提供了方便。片内有128字节的RAM，4KB的EEPROM，由于合理的安排使用片内RAM空间，所以没有片外扩展的RAM，使电路结构简洁。该芯片的主要特征见如表2.1：
表2.1 AT89S51主要特征
AT89S51引脚外围器件引脚说明
P0. 0-P0. 7 ULN2803 数码管段码驱动接口P2. 0-P2. 7 PNP-9012基极数码管段码驱动接口P1. 0 X5045SI X5045串行输入端
P1. 1 X5045SCK X5045串行时钟端
P1. 2 X5045CS X5045片选端
P1. 3 X504550 X5045串行输出端
P1. 4 工作状态指示灯
P1. 5 DS1302CLK DS1302时钟线
P1.6 DS1302I/O DS1302数据线
P1. 7 DS1302RST DS1302复位线
P3. 0- P3. 1 数据采集输入端
P3. 3 人体存在传感器输出信号端
P3. 4 超时报警信号输入端
P3. 7 光敏三极管输入信号端
单片机最小系统如图2-2所示：
摘 要
VIII
图2-2 单片机最小系统
(1) 40（Vcc ）20（GND ）脚间的电压应有5V 。
(2) 18、19脚分别与20脚间有1.7―2.5V 电压
(3) 9（RST ）脚与GND 间电压基本为0 。
(4) 31脚 （EA ）与20引脚（GND ）间电压为5V 。
2.2.2系统供电电路
系统供电原理如图2-3所示，采用+5V 电压供电。本设计采用输出电压为9V 的变压器。系统接通220V 交流电源后，将220V 交流电变压到9V ，经过二极管全波整流、电解电容C1，C2滤波，再经正输出稳压器LM7805，为了缓冲负载突变，改善瞬态响应，输出端还采用了电容C3，C4，最后得到+5V 的直流电压，用于给控制系统中单片机系统及其它外围电路的Vcc
端供电。.
图2-3 系统供电电路
2.2.3数据采集电路
教室的环境光强度和人体存在与否是系统主要的输入参数，因此教室中的环境光照强度和人体存在成为系统数据采集的主要对象。常见的环境光强度采集器件主要有光敏二极管和光敏三极管，考虑抗干扰的需要，选用灵敏度较高的光敏三极管。此外，人体存在传感器要求灵敏度高，可靠性强。
一、环境光强度采集电路
光电传感器是一种能够将光转化为电量的传感器。采用的光敏三极管除了具有光敏二极管将光信号转化为电信号的功能外，还具有对电信号的放大功能。在
无光照时，三极管的穿透电流很小，为暗电流，有光照时，产生的Ib 增大，成为光电流Ie ，光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。光敏三极管具有灵敏度高，体积小，工作电压低，工作电流小，发光均匀稳定，响应速度快，寿命长等特点。
环境光采集电路原理如图为2-4所示。当环境光照强度大于一定程度时，光敏三极管D6呈现低阻状态≤1KΩ，三极管Q12的基极电压升高，Q12管饱和导通，集电极输出低电平。当环境光强度小于一定程度时，光敏三极管D6呈现高阻状态≥100Ｋ，使三极管Q12截止，集电极输出高电平。其中调节R26阻值，可使三极管Q12受环境光强度影响在适当的亮度下导通。
图2-4环境光电路
二、人体存在信号采集电路
人体存在传感器采用HP-208-N-L 人体感应模块(低电平输出)。基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，广泛应用于各类自动感应电器中。人体传感器的1号引脚为电源信号端VCC ，2号引脚为采集信号输出端OUT ，3号引脚为地信号端GND 。其硬件连接如图2-5。 123
H P-208
C
680p f
V CC p 3.3
图2-5 人体存在信号采集电路
HP-208-N-L 功能特点：
全自动感应：人进入其感应范围则输出低电平，人离开感应范围则自动延时关闭低电平，输出待机时的高电平。
两种触发方式：a.不可重复触发方式：即感应输出低电平后，延时时间段一结束，输出将自动从低电平变为高电平；b.可重复触发方式：即感应输出低电平R2510k Q12NPN D6PHOT O R26470k
+5v p27
摘 要
X
后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持低电平，直到人离开后至延时结束，低电平跳变为高电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点).
具有感应封锁时间：感应模块在每一次感应输出后，待延时时间一结束，可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒—几十秒钟)。
微功耗：静态电流<50微安，特别适合干电池供电的电器产品；
输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接；
技术参数：工作电压：DC4.5V 至DC24V 均可；
输出低电平：0V ，待机时的高电平为3.3V ；
延时时间：可制作范围零点几秒—十几分钟；
封锁时间：可制作范围零点几秒—几十秒；
触发方式：L 不可重复；H 可重复；
感应范围：<140度锥角，7米以内；
工作温度：-20—+70度。
2.2.4系统时钟电路
根据教室灯光使用特性，该系统还应受到时间的控制，因此本研究还加入硬件时钟电路以保证系统的智能化运行。
考虑到本系统停电时需为时钟电路提供电源、且不占用太多单片机资源，于是采用具有充电能力的实时时钟芯片DS1302，作为临时性存放数据的RAM 寄存器。此芯片采用的是串行通信方式，还可为掉电保护电源提供充电功能，也可以将此功能关闭。该芯片对年、月、日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V —5.5V 。DS1302只需三根线即可与单片机进行通信，体积小，使用简单，时钟精度较高，满足系统的要求，其引脚图如图2-6
所示。
图2-6 DS1302的引脚图
各引脚的功能为：
Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2< Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。
SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出；
I/O：三线接口时的双向数据线；
CE：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。
DS1302与单片机接口电路连接如图2-7，其中Vcc2外接3.6V可充电的锂电池，为DS1302的备用电源。Vcc1外接供电模块的稳定输出电压+5V，为DS1302的主电源。DS1302由Vcc1和Vcc2两者中较大者供电。系统正常运行时，Vcc1大于Vcc2，因此由Vcc1给DS1302供电，在主电源关闭的情况下，则由Vcc2给DS1302供电，保持时钟的连续运行。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送，与单片机的复位信号相连。时钟输入端SCLK接单片机P1.5引脚，进行时钟控制。。
图 2-7 时钟电路
2.2.5继电器驱动电路
继电器驱动接口电路如图2-8所示，这里继电器由相应的PNP型号的9012三极管来驱动。开机时，单片机初始化后的P3.5、P3.6 为高电平，三极管截止，所以开机后继电器始终处于释放状态。如果P3.5、P3.6 为低电平，三极管的基极就会被拉低而产生足够的基极电流，使三极管导通，继电器就会得电吸合，从而驱动负载，点亮相应电灯。继电器的输出端并联100欧的电阻和6800皮法电容，目的是避免继电器吸合与释放期间产生火花。继电器线圈两端反相并联的二极管是起到吸收反向电动势的功能，保护相应的驱动三极管，这种继电器驱动方式硬件结构比较简单。
摘 要
XII
图2-8 继电器驱动电路
2.2.6超时报警电路
本系统采用的超时报警电路如图2-9所示。单片机的P3.4端口外加一个10K 的上拉电阻，再经过限流电阻100欧与三极管C945的基极相连。当P3.4 端口为低电平，即基极为低电平时，三极管导通，驱动蜂鸣器发出声音，以示教室灯工作超时。若P3.4端口为高电平，即基极为高电平时，三极管截止，蜂鸣器不工作，教室灯工作正常。本系统采用超时报警电路方便了管理人员对教室灯的管理，能
够科学、有效地管理教室电灯。
图2-9超时报警电路
2.2.7按键控制电路
按键控制电路如图2-10所示。按键的输入信号分别接到P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，用二极管和与门电路将按键信号引到外中断0的引脚P3.2。按键控制电路采用单片机P2口的低4个口作按键的输入信号端，信号取自电阻的分压。当按键未按下时，P2.0—P2.3端口的电压接近电源电压，为高电平，当某一按键按下时，对应端口被按纽开关短接到地，为低电平。单片机检测4个端口电平的变化，从而确定是哪个键被按下。键盘工作方式采用中断扫描方式，4个二极管和10K 电阻组成与门电路，当任一键按下时，与门输出P3.2引脚的电平都会由高为低。P3.2第二功能是外部中断0的输入引脚，我们利用其电平的变化产生中断，在中断服务程序中读入P2口低4位信号，确定哪个键按下，执行相应的按键功能，
0.1pf电容和10K电阻组成滤波电路，消除按键的抖动。
图2-10按键控制电路
2.2.8系统看门狗电路
在单片机工作过程中，不可避免的会由于外界的干扰而产生程序跑飞、死机甚至造成整机瘫痪等情况。为了能够及时恢复单片机的工作，只能采用重新复位的方法，因此还应该在硬件设计中使用看门狗电路，这样在单片机发生死机的情况下，看门狗将产生一个复位信号给单片机，使单片机复位，重新执行程序。由于系统同时需要看门狗和EEPROM，所以本设计中使用芯片X5045。
X5045具有三种常用的功能：看门狗定时器、复位控制和EEPROM。这三种功能是集成在单个8引脚封装的CMOS器件内，将电源监控和看门狗功能以及高速三线非易失性存储器组合在一起，从而在很大程度上降低了系统成本并减少了对电路板空间的要求，X5045的引脚排列如图2-11。
图2-11 X5045的引脚图
看门狗定时器的预置时间是通过X5045的状态寄存器的相应位来设定的。如表2.2状态寄存器所示，X5045状态寄存器共有6位。其中WD1.WD0和看门狗电路有关，其余位和EEPROM的工作设置有关。
表2.2 状态寄存器
WD1=0，WD0=0，预置时间为1.4S，
WD1=0，WD0=1，预置时间为0.6S，
WD1=1，WD0=0，预置时间为0.2S，
摘 要
XIV
WD1=1，WD0=1，禁止看门狗工作。
看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。
X5045硬件部分连接如图2-12
。
图2-12 系统看门狗电路
系统看门狗电路由系统数据存储及故障保护部分组成，X5045是一种串行通信512字节的EEPROM ，同时兼有看门狗和电源监控功能，X5045有三种可编程看门狗周期，上电和VCC 低于检测门限时，输出复位信号，X5045输出复位高电平有效，为了复位更加可靠，其复位输出端外接一个10K 的上拉电阻，并与AT89S51的复位端相连。看门狗能在电源上电、掉电期间产生一个复位信号。该芯片还带有一个1.4秒的看门狗定时器可用来监控单片机的工作。如果在1.4秒内未检测到其工作，出现故障，内部定时器将使看门狗WD1处于低电平状态，为系统提供保护，避免死机、程序跑飞或进入死循环等意外的发生。
第三章 控制模块软件设计
3.1系统监控主程序模块
监控程序按模块分为监控主程序和命令处理子程序叫。监控主程序的基本任务是调用子程序，一个主程序可以调用多个子程序，对于51系列单片机，系统资源有限，主程序通常是一个无限循环的过程，即是一个反复调用子程序的过程。子程序主要分为中断子程序和功能子程序，它们之间可以互相嵌套和调用，即中断子程序可以调用功能子程序。在应用软件的设计中，尽可能各个功能模块写成子程序的形式，并通过主程序调用。而命令处理子程序完成各种命令所规定的具体操作，它按各种命令再分为不同的子程序模块，它的编程方法与功能要求及系统应用密切相关。
监控主程序是整个控制系统的核心部分，其它外围模块一般都需经过监控模块实现其在控制系统中的作用。监控主程序接受和分析来自键盘的命令，进而把控制转到相应的处理子程序的入口，起引导作用。
本系统监控主程序模块主要包括对系统外围器件输入、输出参数的初始化自检，看门狗的激活，多任务操作模块的调用(系统中的信号采集处理、时钟管理、按键接收处理、驱动显示模块)，实时中断处理等。除初始化和自检外，监控主程序一般总是把其余部分连接起来构成一个无限循环，系统所有功能都在这一循环中周而复始的有选择的执行
3.1.1系统自检初始化
系统自检初始化是保证整个控制系统能够正常运行的重要条件，系统加电复位后，直接进入自检初始化程序，完成系统的自检及初始化。初始化过程主要是对一些控制寄存器(如中断控制)、数据区和外部芯片(如时钟芯片DS1302等)进行初始参数设置和定义。本系统中的自检初始化主要指各接口芯片的检测、芯片内部设定参数的初始化及系统内部寄存器的初始化。
各接口芯片的检测主要检测各芯片是否已处于准备工作的就绪状态，有无硬件故障等，如检测各位LED是否正常显示系统设置开机时的界面，检测硬件时钟DS1302是处于更换芯片后初次使用为起振状态，还是处于备用电源供电振荡保持状态，即检测系统中控制时间表的有效性，检测热释红外传感器输出信号是否正常体现人体存在的信息，检测光采集电路输出的信号等。若时钟芯片处于启动状态，则需要对其进行初始化并启动实时时钟。
系统内部寄存器初始化主要是指在数据缓冲区内，各用户定义的数据变量的初始化赋值及部分特殊功能寄存器SFR的复位初始化，单片机复位后，程序计数器PC指向程序存储器的入口地址。000单元，程序状态字寄存器PSW清零，片内存储器选择工作寄存器，用户标志位F0为0状态，堆栈指针SP指向07H,其它定时器、中断允许寄存器IE,累加器ACC等皆为00H.。
3.1.2定时中断处理设计
定时中断是利用单片机内部的定时器定时，时间到或计数值已满引起的中断，内部定时器的计数器可以对内部时钟或从外部引线T0和T1输入的外部脉冲进行计数。计数器的溢出信号作为中断请求信号，去置位定时器溢出标志位，向单片机的CPU申请中断。
定时中断为周期性中断，每隔一定的时间会中断一次。本系统中设定的定时中断主要用来构造多任务操作系统，在系统响应中断后，无需对断点实施现场保护，可直接进行多任务时间的划分工作，使相应的操作任务进入就绪状态，即该中断可以启动有关的任务操作。该定时中断处理程序框图如图3-1所示：
摘 要
XVI
图3-1 定时中断处理程序框图
本系统还采用了外部中断，此外部中断主要用来判断是否有外来信号输入，若有，就采集下来并加以处理；若无，则返回到主循环。
3.2数据采集模块
本控制系统中的数据采集对象为环境光信号及人体存在信号，在程序设计中对这两个数据的采集放置在多任务模块中实施定时采集。
3.2.1人体存在传感器的优缺点
人体存在传感器具有本身不发出任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好，价格低廉的优点。而缺点是容易受各种热源、光源干扰。由于红外穿透力差，因此人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；易受射频辐射的干扰；当环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度就会明显下降，甚至造成短时失灵。试验也证明了这点，如果人体存在却一定时间内没有活动，人体传感器则认为没有人体存在。为避免这种现象的出现，本系统软件程序中设计为有人体存在状态后间隔1分钟或更长的时间来对人体存在参数信号的采集。
3.2.2数据采集软件的实现
本系统考虑到环境光足够亮时，无论是否有人体存在都不开灯；而环境光不够亮时，有人体存在才开灯，无人体存在则不开灯。本系统逻辑定义为：环境光亮时为逻辑“0"(符合光采集电路输出信号状态)，暗时为“1"，人体存在为“1"，人体不存在为“0"，开灯为“1”，关灯为“0"，那么环境光与人体存在可以用以下的逻辑关系表来表示，如表所示3.1：
表3.1 环境光与人体存在逻辑关系 环境光参数
人体存在参数 教室灯状态 0
0 0 1
0 0 0
1 0 1 1 1
上表数据表明可将环境光参数与人体存在参数进行与操作，又由于继电器是低电平驱动，所以要将采集处理后的信号进行非操作，才可以驱动继电器工作，
即可得到教室灯的状态。
3.3时钟模块
在系统启动自检初始化时，首先会对时钟芯片DS1302的运行状态进行判断，当检测到DS1302处于启动状态时才对其进行初始化，启动时钟。实时时钟芯片DS1302的初始化及其读写程序设计的关键是要遵循其时序要求。
3.3.1数据输入输出
在对DS1302进行各种操作之前，必须先对其初始化，即需要把复位输入RST 端置为高电平，如果RST输入为低电平，那么所有的数据传送中止，且I/O引脚变为高阻抗状态。在数据读/写完后，RST端应置成低电平，以防止外部干扰对DS1302内部时钟的影响。
同时，为了防止复位输入端受到外部的干扰，要求上电时，在主电源引脚Vcc2≥2.5V之前，RST必须为逻辑0。无论是读操作还是写操作，都必须在开头的8个时钟周期内把提供地址和命令信息的8位数据装入到DS1302的移位寄存器中。地址/命令信息用于指明40个寄存器中的哪个进行何种操作。数据在SCLK 的上升沿串行输入，在开始的8个时钟周期把命令字装入移位寄存器之后，若跟随的是写命令字节，则在下8个SCLK周期的上升沿输入数据字节，若跟随在读命令字节的8个SCLK周期之后，在下8个SCLK周期的下降沿输出数据字节。程序流程如图3-3所示：
摘要
图3-3数据输入输出流程图
3.3.2时钟程序设计
驱动程序
//寄存器宏定义
#define WRITE_SECOND 0x80
#define WRITE_MINUTE 0x82
#define WRITE_HOUR 0x84
#define READ_SECOND 0x81
#define READ_MINUTE 0x83
#define READ_HOUR 0x85
#define WRITE_PROTECT 0x8E
//位寻址寄存器定义
sbit ACC_7 = ACC^7；//管脚定义
sbit SCLK = P3^5；// DS1302时钟信号7脚
sbit DIO= P3^6；// DS1302数据信号6脚
XVIII
sbit CE = P3^7；// DS1302片选5脚
//地址、数据发送子程序
void Write1302 ( unsigned char addr，dat ) {
unsigned char i，temp；
CE=0；//CE引脚为低电平，数据传送中止SCLK=0；//清零时钟总线
CE = 1；//CE引脚为高电平，逻辑控制有效//发送地址
for ( i=8；i>0；i-- ) //循环8次移位
{
SCLK = 0；
temp = addr；
DIO = (bit)(temp&0x01)；//每次传输低字节addr >>= 1；//右移一位
SCLK = 1；
}
//发送数据
for ( i=8；i>0；i-- )
{
SCLK = 0；
temp = dat；
DIO = (bit)(temp&0x01)；
dat >>= 1；
SCLK = 1；
}
CE = 0；
}
//数据读取子程序
unsigned char Read1302 ( unsigned char addr ) {
unsigned char i，temp，dat1，dat2；
CE=0；
SCLK=0；
CE = 1；
//发送地址
摘要
for ( i=8；i>0；i-- ) //循环8次移位
{
SCLK = 0；
temp = addr；
DIO = (bit)(temp&0x01)；//每次传输低字节
addr >>= 1；//右移一位
SCLK = 1；
}
//读取数据
for ( i=8；i>0；i-- )
{
ACC_7=DIO；
SCLK = 1；
ACC>>=1；
SCLK = 0；
}
CE=0；
dat1=ACC；
dat2=dat1/16；//数据进制转换
dat1=dat1%16；//十六进制转十进制
dat1=dat1+dat2*10；
return (dat1)；
}
//初始化DS1302
void Initial(void)
{
Write1302 (WRITE_PROTECT，0X00)；//禁止写保护
Write1302 (WRITE_SECOND，0x56)；//秒位初始化
Write1302 (WRITE_MINUTE，0x34)；//分钟初始化
Write1302 (WRITE_HOUR，0x12)；//小时初始化
Write1302 (WRITE_PROTECT，0x80)；//允许写保护
}
3.4显示驱动模块
系统运行过程中的数据显示是人机交互对话的一个重要通道。通过的显示系统数据，我们才可以更好的了解系统运行的状态，从而方便对整个系统进行必要的操作。本系统中采用共阳极的数码管，其中采用ULN2803作为驱动数码管的
XX
武昌理工学院 本科毕业设计(论文) 题目：教室灯光智能控制系统 学院：信息工程学院 专业：自动化 学号：20114224007 学生姓名：马克勤 指导教师：吕晓雁 二○一四年十月二七日
教室灯光智能控制系统 马克勤 摘要 随着社会的快速发展以及能源的消耗，为了有效利用教室灯光、节约能源，利用单片机设计作为控制核心的教室灯光智能控制系统，能根据学校作息时间、光照情况自动调节教室灯光的打开或关闭。该系统要具有很好的人机交互界面，能对教室灯光进行智能控制。本系统程序部分采用C语言编写，模块化结构设计、条理清晰、通用性好，便于改进和扩充。该系统具有体积小，控制方便，可靠性高，针对性强，性价比高等优点能够满足各种大、中专院校教室灯光控制的要求，也可以很大程度的达到节能目的。 关键词:红外线；传感器；单片机
The classroom lighting intelligent control system Ma ke Qin Abstract With the rapid development of society and the energy consumption, in order to effectively use the classroom lighting, saving energy, using single-chip microcomputer as a control core of the classroom light intelligent control system, can according to the school calendar, illumination condition automatically adjusts the classroom lights on or off.The system has good man-machine interface, can the classroom light intelligent control. This system is partially written using C language, modular structure design, clear, good commonality, is advantageous for the improvement and expansion. The system has small volume, convenient control, high reliability, the pertinence, higher cost performance can meet the requirements of classroom lighting control all kinds of large, secondary technical schools, can greatly to achieve energy saving. Key Words:infrared ；The sensor ；Single chip microcomputer
华北水利水电学院 North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power 毕业设计 题目：基于单片机的电饭煲智能控制系统的设计
华北水利水电学院 毕业设计任务书 题目：基于单片机的电饭煲智能控制系统的设计 专业：电子信息工程 班级学号：200915512 姓名: 李玉平 指导教师：郑辉 设计期限：2011 年2 月21日开始 2011年5 月27日结束 院、系：信息工程学院 2011年2月21 日
一、毕业设计的目的 通过本次设计掌握产品设计的流程，能熟练的使用AT89C51单片机，并根据设计要求选择合适的元器件，充分理解相关软件，对整个产品设计时的调试等必要的环节有更深刻的体会。 本设计通过选认元件、连线焊接、调试检测等过程，培养了搜集资料和调查研究的能力，方案论证选择的能力，理论分析与设计运算的能力，巩固了计算机软硬件和应用系统设计方面的能力。 二、主要设计内容及基本要求 1．本设计包含以下部分：按键电路、上电复位电路、晶振电路、电源电路、显示电路、MCU系统部分、机械控制电路等部分。 2．基本要求： （1）要求定时工作时间和实时时间对比达到长时间精确地定时功能。 （2）要求定时时间和实时时间相同时通过51单片机控制光耦驱动电路来控制电饭煲的工作。 三、重点研究问题 1．单片机的内部结构，显示电路的调试。 2．部分功能电路的软件设计：键盘显示电路、报警电路、工作指示电路。 四、主要技术指标或主要设计参数 根据模块电路，设计出完整的电路原理图，焊接出实物，并对产品进行调试。电源部分为单片机系统提供的电压为5V，为光耦提供的电压为12V。 五、设计成果 拟做出一个基于AT89C51单片机对电饭煲的智能控制系统的设计，设计出整体原理图，并做出实物，同时做出一份符合要求的毕业论文。
摘要 本设计为哈尔滨望江集团办公楼空调系统工程设计。哈尔滨望江集团办公楼属中小型办公建筑，本建筑总建筑面积4138m2，空调面积2833m2。地下一层，地上八层，建筑高度33.9m。全楼冷负荷为191千瓦，全楼采用水冷机组进行集中供给空调方式。 此设计中的建筑主要房间为办公室，大多面积较小，且各房间互不连通，应使所选空调系统能够实现对各个房间的独立控制，综合考虑各方面因素，确定选用风机盘管加新风系统。在房间内布置吊顶的风机盘管，采用暗装的形式。将该集中系统设为风机盘管加独立新风系统，新风机组从室外引入新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷。风机盘管承担室内全部冷负荷及部分的新风湿负荷。风机盘管加独立新风系统由百叶风口下送和侧送。水系统采用闭式双管同程式，冷水泵三台，两用一备；冷却水泵选三台，两用一备。 在冷负荷计算的基础上完成主机和风机盘管的选型，并通过风量、水量的计算确定风管路和水管路的规格，并校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机和水泵。 依据相关的空调设计手册所提供的参数，进一步完成新风机组、水泵、热水机组等的选型，从而将其反应在图纸上，最终完成整个空调系统设计。 关键词：风机盘管加独立新风系统；负荷；管路设计；制冷机组：冷水机组
Abstract The design for the Harbin Wangjiang Design Group office building air conditioning system. Harbin Wangjiang Group is a small and medium-sized office building office buildings, the total floor area of building is 4138m2, air-conditioned area is 2833m2. There are eight floor of the building, building height is 33.9m. Cooling load for the entire floor, 191 kilowatts, the whole floor using Central Cooling Chillers to focus on the way . This design of the main room of the building for office, most of them is very small, and the rooms are not connected, the selected air-conditioning system should be able to achieve independent control of each room, considering the various factors to determine the selection of fan-coil plus fresh air system. Arrangement in the room ceiling fan coil units, using the dark form of equipment. Set the focus on fan-coil system, plus an independent air system, fresh air from the outdoor unit to deal with the introduction of a new wind to the indoor air enthalpy value, do not bear the load of indoor. All bear the indoor fan-coil cooling load and part of its new rheumatoid load. Fan-coil plus an independent air system sent by the Venetian and the under side air delivery. Closed water system with a dual-track program, three cold-water pump, dual-use a prepared; cooling pumps three elections, one prepared by dual-use. In the cooling load calculation based on the completion of the selection of host and fan coil units, and air volume, the calculation of water, the wind pipe and water pipes to determine the specifications of the road and check the resistance to the most disadvantaged and the loop to determine the pressure head new fans and pumps. Based on the relevant manuals provided by air-conditioning design parameters, and further completion of the new air units, water pumps, hot water units, such as the selection, which will be reflected in their drawings, the final design of the entire air-conditioning system Key words: PAU+FCU systems; load; pipeline design; refrigeration machine； Chillers
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 文献综述 基于单片机的教室照明控制系统设计的研究 摘要：本文详细介绍了基于单片机的教室照明系统设计，可以有效的节约教室照明系统所耗能源，响应国家号召建设节约型社会的政策。系统以单片机为中心，辅以红外检测模块，光照检测模块，报警声光模块以及灯光控制模块组成完整的控制系统。通过红外检测模块对教室进出人数进行计数，单片机根据需要控制照明系统工作。并且系统还设计了报警模块，对系统可能的误判作出弥补[1]。系统综合考虑了照明系统设计的可实现性与实用性，妥善地处理好强弱电之间的连接以及单片机工作稳定性问题。关键词：A T89C52 照明系统热释电传感器 Abstract: Design of Lighting Systems Based On Microcontroller ABSTRACT: To respond to the n ational policy of building a conservation-based social, this paper describes a lighting system based on single chip designed with classroom use, which can effectively save the energy consumption o f the system. Centered on microcontroller, the system supplemented by infrared detection module, light detection module, the alarm sound and light module and control modules complete control sy stem. By infrared detection module to count the number of classrooms, the microcontroller accord ing to the need to control lighting systems work. And the system also designs alarm module of the system to compensate for a possible miscarriage of justice. Considering the lighting system design and practicality can be achieved and properly handle the connection between strong and weak ele ctricity, and stability of microcontroller work. Key words: AT89C51 Lighting Systems Pyroelect ric Sensor 1教室灯光智能控制器系统研究背景 中国经济持续多年的高速发展让能源问题日益突出。虽然我国能源总储量不低，但由 于我国人口众多，所以人均储量少，单位产值的能耗是发达国家的3-10倍。能源问题已成为制约我国国民经济发展的关键问题。从环境和自然资源角度出发，能源问题也是我国长期可持续发展战略中一个关键因素。此外，能源问题不仅关系经济发展和环境生态，在特定情况下还会对社会稳定有很大影响。鉴于能源问题的重要性，我国在绿色照明工程新闻发布，绿色照明工程未来五年问将在公用设旅、宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯，节电290亿度电。上海、河北等一些地方采取政府对节能灯大宗采购每只补贴3至4元的方式进行推广。从普通白炽灯到高效节能灯，使我国的电光源产品结构逐步向节电型转变，荧光灯与普通白炽灯的比例由1995 1：6.25上升到目前的1：1.5。目前，我国照明用电约占社会总用电量12%，采用高效照明产品代替传统的低效照明产品可节电60%-80%。如今，北京正在大力推行绿色照明工程，己推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器，据估算年节约用电可达3442万千瓦时，节约电费2519.7万元。政府已经在商厦、学校、医院
灯光控制系统方案
一、系统概述 系统原理概述 系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（UTP5）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为数字信号在系统总线上广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。 系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源，还加载了控制信号。通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系。 系统元件采用 模块化结构、并已 经有系统化产品、 系统扩展方便。同 时，通过专用接口 元件及软件，可能 直截接入电脑进行实时监控，或接入以太网进行远程实时监控。因此在设计时更加简单、灵活。 系统为分布式控制，模块化结构，可靠性高。任何控制模块均内置CPU，每个输入模块（场景开关、多键开关、红外传感器等）都可直接与输出模块（调光器、输出继电器）通讯（发送指令→接受指令→执行指令），避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。 与BA系统的集成
诺雅照明控制系统是一个开放的系统，通过专用接口软件，可方便地与其他系统连接，如楼宇自控系统、门禁系统、保安监控系统、消防系统等。
系统结构图
二、系统功能和优点 智能照明控制系统在学校应用的功能和优点： 1、实现照明控制智能化 可用手动控制面板，根据一天中的不同时间，不同用途精心地进行灯光的场景预设置，使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景，使人产生新颖的视觉效果。随意改变各区域的光照度。 2、美化环境以达到吸引学生的注意力 好的灯光设计，能营造出一种温馨、舒适的环境，增添其艺术的魅力。良好的环境可以培养学生对其产生更大的兴趣，从而得到更好的学习效果。 利用灯光的颜色、投射方式和不同明暗亮度可创造出立体感、层次感，不同色彩的环境气氛，不仅使学生有个很好的学习环境，而且还可以产生一种艺术欣赏感，对课程产生强烈的研究精神。 3、可观的节能效果 由于智能照明控制系统能够通过合理的管理，根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置，不需要照明的时候，保证将灯关掉；在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或开到最亮，智能照明控制系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明；系统能保证只有当必需的时候才把灯点亮，或达到所要求的亮度，从而大大降低了学校的能耗。 4、延长灯具寿命 灯具损坏的致命原因是电压过高。灯具的工作电压越高，其寿命则成倍降低。反之，灯具工作电压降低则寿命成倍增长。因此，适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有
中央空调系统毕业设计 篇一：某办公楼中央空调系统毕业设计全文 第一章工程概况 1.1 建筑说明 湖北科技学院办公楼位于湖北省咸宁市，地处夏热冬冷区，总建筑面积为10012㎡，其中空调面积为5114.7㎡。建筑总高度为12米，地上三层为办公用房以及会议室，每层层高均为4米。工程设计范围为1—3层空调与采暖设计，空调系统的设计满足室内工作人员对温度，湿度和新风的要求即可，为舒适性空调。 1.2 维护结构性能参数 外墙类型（自内至外）：370mm页岩烧结多孔承重砖：K370=1.191W/（m·℃）取2%的销键作用的影响，则:K370=1.191W/（m2·℃）×1.02=1.22 W/（m2·℃）； 内墙类型：20 mm水泥砂浆+240mm砖墙+20mm水泥砂浆，K=1.974W/（m2.K）； 屋面类型：内粉刷（20mm）+钢筋混凝土（35mm）+水泥砂浆（20mm）+隔气层（5mm）+水泥膨胀珍珠岩350（200mm）+水泥砂浆（20mm）+卷材防水（5mm）+砾砂外表层（5mm），K=0.49W/（m2.K）。 楼板材料：7mm五夹板+370mm热流向下（水平、倾斜）60mm以上+80mm钢筋混凝土+25mm水泥砂浆+25mm大理石，
K=0.508 W/（m2·K）； 外窗类型：PVC框+Low-E中空玻璃6+12A+6遮阳型，传热系数2.444 W/（m2.K）自身遮阳系数0.55，内遮阳系数0.60，有外遮阳；. 外门系列：节能外门，传热系数3.02 W/（m2.K）；内门系列：木框夹板门，传热系数2.504 W/（m2.K）；另外卫生间门窗玻璃均采用磨砂玻璃。窗高1800mm，窗台高900mm。维护结构热工性能参数如下表： 2 表1-1 维护结构热工性能参数 第二章空调负荷计算 2.1 设计参数 2.1.1 室外设计计算参数 台站位置：北纬 30°37′东经114°08′海拔高度：23.3m 大气透明度的等级为4 2.1.2 室内设计计算参数 参考《公共建筑节能设计标准》，确定各房间的设计参数如下表： 表2-2 室内设计计算参数 注：室内空气压力稍高于室外大气压。 2.2 冷负荷的计算
天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education 毕业设计开题报告 基于单片机的教室灯光控制设计 学院：自动化与电气工程学院 班级：自１4０3 学生姓名： 指导教师： 职称：副教授 2018 年 12 月 18 日
毕业设计开题报告 课题题目基于单片机的教室灯光控制设计 课题来源科技创新是否实做■ 成果形式毕业设计■ 毕业论文□ 开题报告内容（可另附页） 见附页 指导教师意见（课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等） 指导教师签名： 年月日 专家组及学院意见（选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计（论文）大纲要求、整改意见等） 专家组成员签字：教学院长（签章）： 年月日
基于单片机的教室灯光控制设计 一、研究的目的： 随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费，这样，提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。目前对灯光的智能控制，国内外己经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室的用电负荷不断加大，教室用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。再者，现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。于是，开发简便、实用的教室灯光控制系统便具有重要的现实意义。 二、国内外研究的历史和现状简述： 世界各地发电的主要原料是煤炭、石油和天然气，而丹麦在能源利用方面的成功经验提供了很好的借鉴。从1974年以来，尽管丹麦国民收入增长了50%，丹麦总的能源消费量并没有增加。丹麦是经济合作与开发组织（OECD）成员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们不断地提供一些节能供热系统，例如丹麦热电同供热电厂(CHP)，而且，他们尽可能的有效利用资源。这样，他们的能源使用总效率达到了90%。丹麦政府很重视住房空间用电的节能，并设立了对新建房屋节能的诸多要求。数据显示，居民入住有节能装置的房子时，他们要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。还有，欧司朗一斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯，节约6%的总系统功率，并具有更高福建农林大学硕士论文的光通量和平均光通量。飞利浦照明公司推出的陶瓷金卤灯代替过去的卤钨灯，可节能60%的电能。种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源，节约电能。 中国经济持续多年的高速发展让能源问题日益突出。虽然我国能源总储量不低，但由于我国人口众多，所以人均储量少，单位产值的能耗是发达国家的3
毕业论文 基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计 姓名 学院电气工程与自动化学院 专业自动化 指导教师 职称教授 2013年5月1日
天津工业大学毕业论文任务书 题目基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计 学生姓名额外特温 特 学院名称 电气工程与自动化学 院 专业班级 过多个地 方 课题类型实际课题 课题意义 基于电力载波技术的智能化路灯控制系统能够弥补当前路灯控制器的不足，将电力载波技术应用于路灯控制过程中，实现主控站和从控制站之间的信息交换，从而实现路灯的智能化，并且成本低，易于推广应用。它能够实现远程控制，并和现有的电力线兼容，检修方便，可以提高城市路灯的利用率，节能。 任务与进度要求3．12-3.30：对此设计进行初步的了解和资料查询，对本设计方案具有初步的轮廓 4.2-4.30：完成控制设计，及硬件电路设计， 5.4-5.30 ：完成毕业论文任务书初稿，并对设计的硬件进行调试； 5.31- 6.7：完善任务书，准备毕业答辩，按时完成 主要参考 文献[1] M.- H. Shwehdi, “A Power Line Data Communication Interface using Spread Spectrum Echnology in Home Automation [J],” IEEE Trans. Power Delivery, vol. 11, no. 3, July 1996, pp. 1232-1237. [2] 张辉.现代通信原理与技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002. [3] 齐国清.信号检测与估计[M].北京：电子工业出版社，2010. [4] 朱小龙.数字通信技术[M].北京：化学工业出版社，2004. 起止日期2013年3月12日—2013年6月7日备注 院长教研室主任指导教师
智能照明控制系统毕业设计 篇一：基于单片机的智能照明控制系统设计 本科生毕业论文(设计) 题目室内智能照明控制系统的研究与设计学生姓名李天顺学号 XX专业班级建筑电气与智能化10101班指导老师曾进辉 XX年11月 基于单片机的智能照明控制系统设计 摘要 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。该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以AT89C51和AT89C2051单片机为基础，实现了通信、信号采集、控制与显示等功能。使用光电子镇流器，使光源具备自动调节功能。文中详细地
描述了控制电路的设计过程，包括：光信号取样电路、人体信号采集电路、键盘与LED显示电路、RS485通信电路、照明灯控制电路、看门狗电路以及信号处理电路等。对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。 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：智能控制，主控制器，分控制器，单片机，定时控制 The Control System for Intelligent Lighting Based on Single–chip Microcomputer Author: Li Guozhong Tutor: Sun Man Abstract With 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 the subject and
毕业设计(论文)任务书 毕业设计(论文)题目：某市某综合楼空调系统设计 系别能源与动力学院班级建环本121/122 学生姓名学号 指导教师职称 毕业设计(论文)进行地点：校内 任务下达时间： 2015年 12 月 24 日 起止日期：2016年 3 月1日起——至 2016年 6 月日止 教研室主任年月日批准 1、论文的原始资料及依据：
（一）题目来源：某市某综合楼建筑结构图 （二）设计主要技术参数 （1）土建资料 详见建筑图纸。 (２) 气象参数：根据本市的气象资料确定； (３)建筑参数： 外墙体结构：根据地区自行选定，如δ=370 m m红砖，内外抹灰20mm 屋面：根据地区自行选定，如200mm厚混凝土板加12.5mm厚加气混凝土保温层。 外窗：根据地区自行选定，如标准玻璃的单层钢窗，全部挂淡色窗帘，（４）室内空调设计参数：温度t n=26℃； 湿度φn=60%； 风速不大于0.3 m/s。 （５）照明容量： 40W/m2 （６）房间人数：0.5人/m2，群集系数0.92 （三）设计主要技术关键 正确进行空调负荷和新风量的计算，确定出冷气方案，合理地布置管道，并进行水力计算，合理选择及布置设备，做好气流组织。 2、设计（论文）主要内容及要求 通过本次设计使学生系统地掌握空调系统设计的主要方法和步骤，能根据实际情况合理确定空调方案，会计算空调系统的负荷量和新风负荷量，能合理布置管道和设备，了解空调设备的型式及用途，会进行设备的选型，合理进行气流组织，会计算水管、风道的阻力，选取水泵、风机等。使学生能把所学知识灵活运用到实际当中去，让理论与实际相结合，为学生毕业以后的工作打下坚实基础。 主要内容： 空调系统的设计 （1）、由建筑物所在地区确定室内外气象参数； 夏季室内外设计计算参数；室内温度、湿度、风速、新风量等参数。
绪论 随着社会经济和科学技术的发展，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发与利用，然而与日俱增的能源需求和有限的资源数量形成了巨大的矛盾,能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求。英国城市大型彻夜灯光照明现象很少见，无论公司和政府部门，都没有虚浮华丽的所谓“照明工程”[14]。夜晚漫步在伦敦街头，看不到大面积光华淌泻与楼体通明的景观，所有照明都基本以不影响人们的正常生活节奏为准。许多店铺橱窗的灯光在打烊后会全部关闭，有些店铺还采用定时关灯装置。在政府住宅楼和公寓楼内，楼道里的公用灯也大多采用自动断电装置。作为提高能源使用效率最重要的途径之一，德国政府努力推动能源公司实施“供热供电结合”，鼓励能源公司将发电的余热尽可能用于供暖。2002年，德国颁布了促进“供热供电结合”的法规，根据这一法规，政府向实施该措施的能源公司，尤其是小型能源公司提供补助，帮助他们置办相应设备。中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。其中路灯照明能耗占30%以上。发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。据统计2005年，我国全社会的总用电量约为24000亿kW〃h，照明用电量约为3000亿kW〃h，且每年以13%～14%的速度递增，预计到2010年，照明用电量将超过5000亿kW〃h，新增照明用电2000亿kW〃h[1]。对高等院校，据测算，其照明耗电占本单位所有耗电的40%左右，可见在保证照明质量的前提下，对教室灯光进行自动控制，其节能效益和经济效益都是相当可观的[10]。目前对灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 武汉科技大学 智能控制系统 学院：信息科学与工程学院 专业：控制理论与控制工程 学号： 姓名：李倩
基于MATLAB的智能控制系统的介绍与设计实例 摘要 现代控制系统，规模越来越大，系统越来越复杂，用传统的控制理论方法己不能满控制的要求。智能控制是在经典控制理论和现代控制理论的基础上发展起来的，是控制理论、人工智能和计算机科学相结合的产物。MATLAB是现今流行的一种高性能数值计算和图形显示的科学和工程计算软件。本文首先介绍了智能控制的一些基本理论知识，在这些理论知识的基础之上通过列举倒立摆控制的具体实例，结合matlab对智能控制技术进行了深入的研究。 第一章引言 自动控制就是在没有人直接参与的条件下，利用控制器使被控对象(如机器、设备和生产过程)的某些物理量能自动地按照预定的规律变化。它是介于许多学科之间的综合应用学科，物理学、数学、力学、电子学、生物学等是该学科的重要基础。自动控制系统的实例最早出现于美国，用于工厂的生产过程控制。美国数学家维纳在20世纪40年代创立了“控制论”。伴随着计算机出现，自动控制系统的研究和使用获得了很快的发展。在控制技术发展的过程中，待求解的控制问题变得越来越复杂，控制品质要求越来越高。这就要求必须分析和设计相应越来越复杂的控制系统。智能控制系统(ICS)是复杂性急剧增加了的控制系统。它是由控制问题的复杂性急剧增加而带来的结果，其采用了当今其他学科的一些先进研究成果，其根本目的在于求解复杂的控制问题。近年来，ICS引起了人们广泛的兴趣，它体现了众多学科前沿研究的高度交叉和综合。 作为一个复杂的智能计算机控制系统，在其建立投入使用前，必要首先进行仿真实验和分析。计算机仿真(Compeer Simulation)又称计算机模拟(Computer Analogy)或计算机实验。所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在计算机上对该仿真模型
LED路灯智能控制系统设计 LED路灯智能控制系统设计 内容提要：LED路灯在当前已得到越来越多的应用，一些城市甚至已经将传统的高压钠灯全部都更换为LED路灯，不过，在更换为LED路灯后，却沿用了传统光源的控制方式，使得路灯的控制方式单一，不便于管理，且浪费了较多的能源。本文从智能控制系统的建设目的、系统设计原则、系统架构、后台控制软件的基本功能等几方面加以阐述，以希望读者能从中吸取有益经验。 关键词：LED路灯智能控制设计 中图分类号：S611文献标识码： A 一、系统建设目的 道路照明智能控制系统使用物联网、传感器、自组网、云计算等高新技术，通过单灯控制、单灯监测的方式，相较传统管理模式，应达到以下几项基本功能： ①按需照明：基于更加精细化的控制方法，根据天气规律、人车活动规律、重要路段照明等要求，灵活调整路面照度，真正做到保障交通安全与节能减排之间的完美契合。 ②主动发现：精细到每盏灯、每个组件的故障由系统主动上报，为建立快速的维修响应机制奠定基础；避免夜间有灯不亮、白天亮灯等百姓最关注的问题。 ③高效管理：精细到每盏灯的工作情况一目了然，减少日常大量的巡灯工作，合理规划维修维护路径，使得人力资源能够投入到更具有服务价值的工作中。 ④精细监测：精细到每个照明设施组成部分的实时数据监测，对设施寿命、质量进行全程监控，使得设备采购、更换更加科学、准确。 ⑤合理规划：基于现代化的专业地理信息系统，所有路灯设施分布一目了然，为整个照明设施建设规划、全面掌控提供详尽的数据化支持。 ⑥经济投入：高科技并不意味着高投入，无需布线、维护简单、
超长寿命是城市路灯智能管理系统的基本要求。 二、系统基本设计原则 智慧城市照明是指将城市中的每一盏路灯、每一处景观亮化通过信息传感设备与互联网连接起来，实现集中、远程、智能控制与管理，需要将物联网、传感器、云计算、互联网等先进技术融合在一起，以实现按需照明和精细化管理的目的。 ①路灯照明的公共服务属性原则 优先保证路灯的功能性，保障夜间活动安全，提高夜晚环境质量，构建城市夜晚的明暗层次和主次脉络，增强市民夜间活动的意愿。通过市民活动区域的分析，充分发挥照明之于城市的社会功能，根据城市不同区域（居住、商业、工业等）的功能需要，为各分区的活动和相互间的交通、联系提供区别化的照明时间和照度水平。 实现照明功能性要求和照明节能之间的最佳契合点。通过采用单灯控制与无级调光，结合地理信息系统，根据每盏路灯所处的环境及交通等因素合理分时选择其照明输出，满足道路照明要求的原则下达到最优的节能效率，实现真正的按需照明。 ②海量数据的智能处理与分析原则 采用基于单灯管理的LED 道路照明物联网管理系统后，对于每盏灯具均能实现控制与数据采集。但随着数据点的大量增加，必须从应用出发，对基础数据优先级划分，有区别的实现数据展现及重要信息的优先获得，且定义准确的智能分析策略。 对于大数量的灯具进行控制，同时又能达到每盏灯具均能做到按需照明，则必须采用合理的、快速的控制方法，管理系统不应造成管理人员、使用人员、维护人员的工作负担。 ③系统设计及技术选择的原则 由于照明功能与地理信息紧密相关，真正的按需照明实现必须紧密结合地理信息系统，根据每盏灯具所处位置、所应该担负的照明职能，结合时间和外部因素变化，合理的实现控制与数据监测。 作为物联网系统的重要基础，单一通信方式很难解决道路中所面临的各种环境，因此系统必须支持多种通信技术，而每种通信技术均
基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系 统设计 一、系统设计要求： 该系统以AT89S51单片机作为控制模块的核心部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断，完成对教室灯光的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。系统还具有报警功能；同时还采用了软/硬件的“看门狗”等抗干扰措施 二、系统控制方案分析 该控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数，能够实现自动与手动控制相兼容。在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯；在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定时间后关灯。同时，还可设置作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。所研究的教室灯光控制器主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到设计目的。 三、系统控制模块的硬件设计 系统控制模块的硬件构成及简介系统控制单元是以AT89S51单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM存储模块、超时报警模块、数码管显示模块，其结构框图如图2-1所示。 图系统控制结构框图 环境光模块采用光敏三极管来检测环境光的强度，有光照时，电阻减小，随着光照强度
摘要 智能家居作为家庭信息化的实现方式，已经成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易实现，方便操作，贴近使用的设计理念，采用STC89C52单片机为控制核心，为控制终端，并采用包括红外遥控、按键、Web界面等在内的多个控制源来控制家用电器。本文的二至四章描述了整个设计的软、硬件部分的具体实现，第五章是根据设计好的功能搭建了一个具体的环境实例。 关键词：物联网、智能家居、单片机、STC89C52、多源控制
Abstract Smart Home as the implement mode of Family Information has become an important part of the social information development .The networking because of its huge prospect to develop .It will be a real way during the Smart Home`s development .Networking means a lot to the Smart Home .This article base on the design concept of trying to use easiest way to deliver handle and closing to use .We take the STC89C52 as the control core of the design .The relay as the control terminal mean .While we also use the trared remote control key webpage etc to control the home appliances . Two to four chapters of this paper describes the design of software and hardware to achieve the specific. Chapter V is based on features designed to build a specific environment instance. Key word:Networking、Intelligent、Home、Microcontroller、STC89C52、multi-source control
目录 有害气体的检测、报警、抽排.................. . (2) 1 意义与要求 (2) 1.1 意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 设计总体方案 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2 总体设计方框图 2.3 完整原理图 (4) 2.4 PCB制图 (5) 3设计原理分析 (6) 3.1 气敏传感器工作原理 (7) 3.2 声光报警控制电路 (7) 3.3 排气电路工作原理 (8) 3.4 整体工作原理说明 (9) 4 所用芯片及其他器件说明 (10) 4.1 IC555定时器构成多谐振荡电路图 (11) 5 附表一：有害气体的检测、报警、抽排电路所用元件 (12) 6.设计体会和小结 (13)
有害气体的检测、报警、抽排 1 意义与要求 1.1.1 意义 日常生活中经常发生煤气或者其他有毒气体泄漏的事故，给人们的生命财产安全带来了极大的危害。因此，及时检测出人们生活环境中存在的有害气体并将其排除是保障人们正常生活的关键。本人运用所学的电子技术知识，联系实际，设计出一套有毒气体的检测电路，可以在有毒气体超标时及时抽排出有害气体，使人们的生命健康有一个保障。 1.2 设计要求 当检测到有毒气体意外排时，发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示。当有毒气体浓度超标时能自行启动抽排系统，排出有毒气体，更换空气以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态。 2 设计总体方案 2.1 设计思路 利用QM—N5气敏传感器检测有毒气体，根据其工作原理构成一种气敏控制自动排气电路。电路由气体检测电路、电子开关电路、报警电路、和气体排放电路构成。当有害气体达到一定浓度时，QM—N5检测到有毒气体，元件两极电阻变的很小，继电器开关闭合，使得555芯片组成的多谐电路产生方波信号，驱动发光二极管间歇发光；同时LC179工作，驱使蜂鸣器间断发出声音；此时排气系统会开始抽排有毒气体。当气体被排出，浓度低于气敏传感器所能感应的范围时，电路回复到自动检测状态。