室内灯光控制系统的设计与仿真

I

摘要

本课题主要研究的是针对室内灯光的自动控制展开研究，提出了室内灯光控制的具体原理以及它的具体设计思路，提出了基于室内灯光控制系统的详细设计详细内容，在研究该课题的途中努力学习了智能室内灯光控制系统的硬件设备以及相应的软件。本研究以STC89C52单片机为主要操作核心，本研究采用了光敏三极管做为对外界自然光线的强度来进行详细检测，采用热红外人体传感器检测教室有没人进出；再根据本控制系统对外界自然光信号与人体存在的红外信号采取的智能判断，以及对室内需要合理打开灯的条件，以完成对室内照明回路智能控制，从而以达到合理节约利用电能的目的。此外，采用了LCD液晶显示器以用来显示室人数。本研究主要采用的结构为模块化设计，具有简单，体积小等很多优点，以用来满足本研究达到室内灯光控制系统的要求。

[关键词] :STC89C52；热红外人体传感器；光敏三极管；自动控制；

II

Abstract

The design analyzes the principle and realization method of the

classroom light automatic control, and puts forward the classroom

lighting design idea of automatic control system, and on this basis to

develop the intelligent control system hardware and corresponding

software through researching on automatic control method for classroom

lighting. This study adopted the light activated triode as to outside

natural light intensity to a detailed inspection; According to the control

system’s intelligent judgment of the environmental light signal and

the human existence signal, as well as to the classroom reasonable

conditions, opening the lamp to complete automatic control of the

classroom lighting circuit, so as to achieve the purpose of saving

electricity，to meet the requirements of this study to the indoor lighting

control system.

Key words: STC89C52; pyroelectric infrared sensor; automatic control; light

activated triode

3 目 录

第1章 绪论......................................................... 4

1.1课题钻研的背景及意义 ........................................ 4

1.2课题研究的内容 .............................................. 5

第2章 系统总体分析................................................. 7

2.1系统整体分析 ................................................ 7

2.2设计中遇到的问题 ............................................ 7

第3章 系统硬件设计................................................. 9

3.1系统硬件核心 ................................................ 9

3.2系统主要电路 ............................................... 10

3.2.1系统主控电路 ......................................... 10

3.2.2自然光采集电路 ....................................... 11

3.2.3热红外人体传感器电路 ................................. 12

3.2.4系统时钟电路 ......................................... 13

3.2.6灯控模拟电路 ......................................... 15

3.2.7LCD1显示电路 ......................................... 15

第4章 系统软件设计................................................ 16

4.1系统主程序设计 ............................................. 16

4.2系统子程序设计 ............................................. 17

4.2.1红外人体传感器模块 ................................... 17

4.2.2自然光采集模块 ....................................... 18

4.2.3时钟模块 ............................................. 19

4.2.4LCD显示模块 .......................................... 20

第5章 系统调试与仿真.............................................. 21

5.1仿真软件 ................................................... 21

5.2仿真注意事项与方法 ......................................... 23

5.3仿真结果 ................................................... 23

总结............................................................... 27

参考文献........................................................... 29

附录............................................................... 30

附录一 系统硬件仿真电路及原理图如下............................ 30

附录二 源程序如下.............................................. 31

致谢............................................................... 38

4

第1章 绪论

1.1课题钻研的背景及意义

在如今的现实生活中，环境保护和能源的枯竭问题一直困扰着人们。在过去的19世纪乃至追寻到很久之前的时间里，人类为了生存而对大自然做出了掠夺式的抢夺资源，造成了现在世界中能源短缺，上世纪一流的污染问题还没有解决。而我国作为一个在发展中国家的代表人物，经济发展与能源枯竭而引发的矛盾日益增生，而本系统是为了室内灯光控制系统，作为一个能够根据外界光线的强度来控制室内灯光的亮度或者亮灯个数的多少，能够实现人来灯亮人走灯灭，完成自动调节灯光的作用，已完成节能的目的。

在各个高校中，教室是一个很普遍的学生喜与教师教学的场所，随着各个高校的扩建以及高校的普遍，在高校中，经常会发生教室内一个人都没有，但是教室内的灯还亮着，或者教室内确实有人，但是灯光的强度太强学生们在学习的过程中国也感觉到很不舒服，学习效率下降，没有人的情况下，照明系统还处于工作状态，这种情况就会造成能源的大量流失以及浪费。因此，节能就会显得尤为重要，这样才能提高教室内照明系统的效率。高校在节能的情况下才会有更多的资源去为学生们谋取更多的福利，才能让学生们专心致志的努力学习，为了自身的强大而努力。

目前，对于智能灯光控制，国内外已经在各个地方开始实现这个功能，但是有关于室内灯光控制系统类型的智能控制系统却很少，随着高校的越来越多，规模也越来越大，学生也越来越多，所需要的教室也越来越多，教室内的灯光浪费现象越来越严重，电能也浪费的越来越多，但是，随着现代化与智能化的程度的越来越高，智能家居的普及也越来越高，随着计算机技术的普及，灯光的控制也越来越多资多彩，也在朝着智能化和自动化的方向发展，为室内灯光控制系统的出现创造了便捷的条件，随着能源的日益减少，开发出一款智能化的室内灯光控制系统已经迫在眉睫，是实现现代化智能化的重要的一环，是具有跨时代的重要意义。

由于我国多年来经济的持续发展，能源危机日益剧烈，虽然我国作为一个大国，但是又是人口基数过多，所以人均能源亮很少，平均产值的资源的消耗远远高于发达国家，能源问题对我国的发展至关重要，由于储量人均不足，能源已变成制约我国经济发展的重要问题。从2005年到现在的2015年，新增的照明用电远

5 远超过预期，而对于各个高校来说，教室的用电量占了很大的一笔重要输出，其照明系统约占到各个高校总用电量的40%左右，由此可见，在保证各个高校内教室灯光的照明质量的前提下，对教室内灯光进行智能控制迫在眉睫，其所能实现的经济效益和应有的节能效果都是相当的可观的，所以努力地开发室内灯光控制系统已经不容懈怠了。

在我国的城市规划中，早已经将智能化灯光和绿色灯光当做重点来规划，本规划的主要选择方向是为了消除环境污染与废旧材料能源的回收等问题，着重强调了绿色灯光的问题，以及节能减排等维护环境的智能化设计，且室内灯光控制系统走在前列，说明我国已经将减少照明消耗绿色照明已经当做头等大事。舍内灯光控制系统的研究已经在逐步的发展。目前我国用在纯照明系统上的电量约占到全世界总量的13%左右，而要使我国采用高效的节能减排的绿色照明系统将比传统照明系统节约60%-80%的电量，如今，首都北京正在努力推广效率照明系统的工程，推出了很多应用于照明系统的节能减排的大部分节能电器已经投入使用。而在我国的各个高校中节能的意识也正在努力地潜移默化的影响着学子，但是由于普宾得学生在高效节能这一方面的意识还是不够强烈，照明系统浪费的现象还是十分的严重，比如在光线足够强的教室内依然坚挺这的室内灯光，上完课了学生们都走了，还在努力工作着的卑微的灯泡。且各个高校节能减排的详细规划依然没有提上文件，室内的灯光依然有着教工手动控制，且因为教室数量巨大，教工也会走神，这样就造成了大批量的照明系统的点亮的浪费。