基于51单片机的节能灯光控制系统

编号:毕业论文(设计)题目智能灯光控制系统在现代家居中的应用指导教师贺廉云学生姓名蔡光柱学号 200801702045 专业自动化教学单位德州学院机电工程系二零一二年四月三十日德州学院毕业论文（设计）开题报告书德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程系专业：自动化 2012 年 4月 10日目录摘要及关键词 (1)1 引言 (1)1.1现代智能家居的概念 (1)1.2 照明控制系统设计原理 (2)1.3控制系统的设计方案 (2)1.4控制系统的主要功能 (3)2 硬件设备的介绍 (3)2.1MCS51单片机的性能指标 (3)2.2人体释热红外线传感器 (5)2.4 LCD液晶显示 (6)2.5 看门狗MAX813L (7)3 家居照明控制系统的硬件电路设计 (8)3.1 主控制器的电路设计 (8)3.2 LCD液晶显示设计 (9)3.3 看门狗监控电路的设计 (10)3.4 光敏三极管采光电路设计 (11)3.5 人体存在信号采集电路设计 (11)3.6 电灯的驱动电路设计 (12)4 家居照明控制系统的软件设计 (12)4.1 软件设计要求和目的 (12)4.2 软件设计程序框图 (13)5 总结 (14)参考文献： (15)谢辞 (16)智能灯光控制系统在现代家居设计中的应用蔡光柱（德州学院机电系，山东德州，253023）摘要：该设计阐述了照明的控制方式设计原理与实现方法，以MCS51单片机为基础，实现了灯光照明控制与显示等功能，详细地描述了控制电路的设计过程，包括：LCD显示电路，人体释热红外线传感器测量控制电路，光敏电阻控制电路，照明灯控制电路以及看门狗电路等。

软件设计主要包括控制器程序设计，灯光控制与LCD显示等，通过MCS51单片机利用人体释热红外线传感器，光敏三极管监测到的信号对照明灯实现开启、关闭、调节房间亮度强弱的功能。

关键词：智能家居；单片机；人体释热红外线传感器；光敏三极管1 引言1.1现代智能家居的概念智能家居（Smart Home）以家作为平台，集自动化，建筑，智能化于一体，具有节能，高效，安全，便利的特点。

基于51单片机的智能LED照明控制系统设计摘要随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高，照明在能耗中所占的比例日益增加,因而照明节能也日显重要。

现在国内外普及使用的节能开关基本有声控型、触摸型、感光型等。

这几种开关各有自己的弊端，如声控型不适合环境嘈杂场所、感光型开关在无人期间不能自动关闭。

本设计通过AT89C51单片机结合LED照明技术、红外传感技术、光感技术、延时技术、处理等技术来实现对照明设备的智能控制。

单片机通过继电器控制照明设备的打开或者关闭、通过光照检测电路对照明设备周边亮度进行检测，如果亮度不够则单片机同时检测BIS0001芯片是否采集到了人体热释电传感信号，根据有无人体热释电传感信号单片机立刻控制照明设备打开或关闭。

关键词：单片机；传感器；BIS0001；照明控制；节能AbstractWith the development of society people of the quality of life in demand is higher and higher, lighting in the proportion of energy consumption, thus increasing illumination energy conservation also more and more importantly. Now universal use energy-saving switch at home and abroad have sonic basic type, touch type, photographic type and so on. This several switch have their own disadvantages, such as sonic type is not suitable for environmental noisy places, photographic switch in one period can't shut automatically. This design combined by AT89C51 LED lighting technology, infrared sensing technology, light sensor technology, the delay technique and processing technology to realize the intelligent control of lighting equipment. Microcomputer controls lighting equipment open or closed, by the relay ,through the light detection circuit for lighting equipment testing, if surrounding brightness is not enough then microcomputer detect the BIS0001 chip whether collected to human pyroelectric sensing signals, according to whether have pyroelectric sensing signals microcontroller redirected immediately control lighting equipment open or closed.Keywords: microcontroller;sensor;BIS0001;lighting control;energy-saving目录摘要 (I)ABSTRACT (III)前言 (1)1 概述 (2)1.1 课题研究背景 (2)1.2 课题研究的目的与意义 (2)1.2.1 良好的节能效果和延长灯具寿命 (2)1.2.2 改善工作环境，提高工作效率 (2)1.2.3 提高管理水平 (3)1.2.4 较好的投资收益效果 (3)2 系统设计方案 (4)2.1 单片机的选择 (4)2.2光照检测方式 (5)2.3 人体感应方式 (5)2.4 延时参数设置电路 (6)2.5 照明设备驱动电路 (6)3 硬件电路设计与实现 (7)3.1 系统硬件总述 (7)3.2 CPU性能介绍 (7)3.3 主控制机电路设计 (7)3.4 菲涅尔透镜 (8)3.5 热释电传感器及处理电路 (9)3.5.1 热释电红外线传感器 (9)3.5.2 信号处理电路 (10)3.6 光照检测电路 (11)3.7 控制电路 (11)3.7.1 延时时间选择电路 (11)3.7.2 输出控制电路 (12)3.8 时钟电路 (12)4 系统软件设计及实现 (13)4.1 系统软件流程图 (13)4.2 仿真环境介绍 (14)4.2.1 Keil介绍 (14)4.2.2 Proteus介绍 (14)5 系统可靠性技术 (15)5.1干扰产生的后果 (15)5.2 单片机应用系统的硬件抗干扰设计 (16)5.3 软件抗干扰技术 (17)毕业设计总结.......................................... 错误!未定义书签。

基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告范文一、本课题的内容及研究意义1、论文研究的目的和意义如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。

所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。

但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。

本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。

2、论文研究内容本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量，又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。

要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。

主要内容如下：(1)根据控制技术的特点，进行路灯系统设计的整体研究与设计。

(2)针对光线和电压信号的采集，采用数据采集技术。

(3)通过按键可对相关的参数值进行设置，从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。

(4)当电压符合额定电压时，系统自动进行稳压。

(5)在午夜之后降低电压以调节路灯亮度，实现调压。

二、本课题的研究现状和发展趋势目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。

这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。

我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。

基于51单片机的智能灯设计论文基于51单片机的智能灯设计智能家居系统作为当今科技发展的重要领域之一，已经在人们的生活中起着越来越重要的作用。

其中，智能照明系统是智能家居的基础之一，其设计和应用旨在提高居民居住环境的舒适度和便利性。

本文将介绍基于51单片机的智能灯设计，以实现远程控制、光照感应和定时开关等功能。

通过该设计，用户可以随时随地控制灯光，提高生活品质。

一、设计方案的理论基础基于51单片机的智能灯设计理论基础主要包括单片机技术、电路基础和通信协议等方面。

在本设计中，我们选择了51单片机作为系统的控制核心，其具有良好的稳定性和可编程性。

同时，我们利用电路设计实现了灯光的控制和反馈，以及与外部通信的功能。

通过蓝牙技术和手机终端的配合，用户可以远程控制智能灯的开关和亮度。

二、设计方案的硬件实现基于51单片机的智能灯主要包括硬件电路和软件程序两个部分。

硬件电路部分包括电源管理模块、51单片机控制模块、驱动模块和传感器模块等。

电源管理模块主要负责对整个系统的电源进行管理和稳定输出；51单片机控制模块是系统的核心，负责接收用户指令并控制灯光的开关和亮度；驱动模块用于实现灯光的亮度调节；传感器模块则用于检测周围环境的光照强度。

三、设计方案的软件实现基于51单片机的智能灯的软件实现主要通过C语言进行编程。

编程部分需实现用户手机与智能灯之间的通信交互，以及相应指令的解析和执行。

为了提高用户体验，我们可以利用手机APP实现对灯光的远程控制和定时开关功能。

此外，还可以通过光照传感器实时检测光照强度，并根据设定的阈值自动调整灯光亮度。

四、设计方案的应用场景基于51单片机的智能灯设计方案可以广泛应用于家庭、办公场所和公共空间等多个场景。

在家庭中，用户可以通过手机APP随时随地对灯光进行控制，实现夜间自动开关、按需调光等功能，提高居住舒适度。

在办公场所中，智能灯可以根据员工的作息时间和环境需求进行智能调光，提高工作效率和员工的舒适度。

基于51单片机的智能LED照明控制系统设计毕业设计智能LED照明控制系统是基于51单片机的一种照明系统，通过智能化的控制方式，能够实现对LED照明的精确控制和管理。

本文将从系统设计的需求、硬件设计和软件设计三个方面对基于51单片机的智能LED照明控制系统进行详细的介绍。

首先，通过需求分析，我们确定了智能LED照明控制系统的功能。

该系统需要能够根据光照条件自动调整LED的亮度，在不同的时间段实现定时开关机，同时具备手动控制功能。

此外，还要提供远程控制功能，通过手机或者电脑进行远程监控和控制。

接下来是硬件设计部分。

我们首先确定了基于51单片机的核心控制模块，并根据系统需求设计了相应的电路板。

核心控制模块主要负责控制LED的亮度，采用PWM控制方式，能够实现精确的亮度调节。

同时，该模块还需要实现定时开关机功能，通过计时器定时开启或关闭LED。

另外，为了实现远程控制功能，我们还设计了无线通信模块，利用无线网络实现用户对照明系统的远程监控和控制。

软件设计是整个系统中非常关键的一部分。

首先，我们需要编写程序来控制核心控制模块，实现LED灯的亮度调节和定时开关机功能。

其次，需要开发相应的用户界面和远程控制程序，为用户提供友好的控制界面，同时实现用户对照明系统的远程监控和控制。

在软件设计过程中，我们需要充分利用51单片机的功能和特性，通过编写高效的程序实现系统的各项功能。

最后，为了保证系统的安全性和可靠性，我们还需要对系统进行测试和调试。

通过模拟不同的使用场景和异常情况，进行全面的测试，确保系统能够正常工作。

同时，还需要进行性能优化和故障排除，保证系统在长时间运行中不会出现问题。

综上所述，基于51单片机的智能LED照明控制系统设计是一个复杂的工程，需要从系统需求、硬件设计和软件设计等多个方面进行全面考虑。

通过合理的设计和严谨的测试，能够设计出高性能、高可靠性的智能LED照明控制系统，为用户提供更好的照明体验。

编号: 毕业论文(设计)题目基于51单片机智能光控节能灯的设计毕业设计（论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料.对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名: 日期:指导教师签名: 日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容.作者签名：日期：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：年月日德州学院毕业论文(设计）开题报告书三、课题设计方案系统总体设计方案:采用AT89S52单片机作为核心控制部件，利用时钟芯片DS1302对路灯进行定时控制,由光敏器件完成环境光照度的采集与路灯故障的检测,并通过LCD显示故障路灯编号,利用光电开关实现车流量的检测，根据环境光强度、车流量大小自动调节路灯亮灭情况,从而实现系统的智能化。

基于51单片机的节能灯光控制系统基于51单片机控制的节能灯光照明控制系统，该系统配合感光元件、热释电红外传感器、时钟控制系统、烟雾传感器搭建在规定的时间范围内“人进灯亮，人走灯灭”的智能控制系统，该系统同时还具备了实时监测工厂、企业、学校等场所是否出现火灾和火灾出现时发出声光报警信号。

在实际生活中，在获得同等光照亮度的情况下使用节能灯代替白炽灯能够很大程度上减少电能消耗。

下面具体介绍一下基于51单片机控制的节能灯光照明控制系统。

1、系统结构的组成:（1）中央处理系统：主要是将传感器送进的数据进行分析处理及时钟的产生控制。

根据系统的功能要求，本系统采用STC89C52，该控制器是一款高速型、可靠性强的单片机，内部具有8K的Flash存储空间、256个字节的RAM空间和3个定时计数器供用户使用，工作电压在3.4～5.2V能够满足很多工业控制的控制环节。

（2）键盘电路：主要是手动设置系统的时间，用于控制照明灯具工作在设定的时间范围内。

（3）光敏传感器电路：主要是将工作环境的光照信息进行采集，保障照明系统黑暗的环境中工作。

（4）电子时钟电路：主要是实现一个钟表以便使系统工作在规定的时间内。

利用单片机内部的资源通过编写程序实现电子时钟而且通过时钟芯片DS1302保证单片机在掉电的情况下依然能够精准地记录时间，从而保证了系统性能的可靠性。

（5）液晶显示电路：主要是将系统工作的时间段在液晶上显示出来，方便工作人员在必要的情况下进行灵活调节。

（6）热释电红外传感器电路：主要是检测是否有人体存在，如果存在人体则系统在满足规定条件下才启动照明，否则关闭照明系统。

（7）烟雾传感器电路：主要是检测系统的工作环境是否处于异常情况，如果出现火灾的迹象则单片机发出声光报警以提醒工作人员进行消防检测工作，保障企业工厂单位的安全性。

（8）继电器电路：继电器电路单片机属于一个控制型的处理系统，驱动能力比较弱。

为了控制照明系统的开通需要能够控制强电的器件。

目录绪论1教室灯光自动控制整体描述1.1 灯光控制总体思想 (7)1.2 灯光控制方案分析 (8)1.3本章小结 (9)2 硬件电路设计2.1微控制器 (10)2.1.1核心控制模块 (11)2.2 教室人数检测模块 (11)2.2.1热释电红外传感器的原理 (11)2.2.2教室人数检测模块的功能实现 (12)2.3 教室光照强度检测模块 (14)2.3.1光敏电阻的选择及功能简述 (14)2.3.2 光敏电阻检测光强原理 (16)2.4 按键控制模块 (17)2.5 液晶显示模块 (18)2.6 时钟模块 (19)2.7本章小结 (21)3 系统软件设计3.1系统监控主程序模块 (21)3.2系统自检及初始化 (22)3.3 系统主程序流程图 (22)3.4系统子程序流程图 (22)3.4.1按键控制流程图 (23)3.4.2液晶显示流程图 (24)4 系统仿真4.1调试方法与步骤 (27)4.2 主要问题分析 (27)5总结与展望5.1总结 (28)5.2展望 (28)参考文献 (29)致谢 (30)摘要该课题的研究对象是当前的各大院校对于不合理使用电力资源的现象，综合分析了传统照明系统和智能照明系统对灯光的控制方法，提出了以51单片机为核心的教室智能照明控制方案。

在此基础上，将此照明系统分为硬件和软件两个部分，其中硬件部分包括核心控制模块、液晶显示模块、时钟模块、红外检测模块和灯控模块等，STC89C52单片机作为该控制系统的核心元件，处理来自各个模块传输而来的信息，人体的存在通过热释电红外传感器来检测，教室中的光强度则利用光敏电阻设计的电路来检测，分析开灯所需的必要条件，该系统通过对人体是否进入教室里面，和教室中光强的检测以及是否达到设定开关时间段等条件的判断，将这些信息综合处理之后，从而实现对教师灯光智能控制的目的，避免大量浪费电力资源。

该系统具有安装方便、工作稳定、实用性强等优点，在很大程度上，能够帮助各高等院校实现对教室灯光的智能控制，从而在一定范围内实现对能源的节约和利用，本系统所采用的编程语言是C语言，采用模块化的设计思想，结构清晰合理，可移植性好，便于改进和扩展。