智能教室灯光系统专属毕业设计.docx

摘要本课题重要是处理室内灯光0¾控制，节省能源的问题，尤其是针对目前社会室内灯光的智能控制方面的发展缓慢的现实状况。本课题详细分析了室内灯光智能控制的原理和实现措施，提出了基于单片机和模拟电路相结合的室内灯光智能控制系统aJ设计思绪，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和对应软件。该系统以AT89C52单片机作为主控制装置的“大脑”，采用热释红外人体传感器检测人员0¾存在与否，采用光敏电阻构成B¾电路检测周围环境B¾光照强度。以室内人员数目作为打开照明灯B条件，系统通过对人体日勺存在信号和周围环境光强信号的识别和智能判断，实行对室内照明调整的智能控制，防止了室内照明用电时大量挥霍。同步还采用了软/硬件的“看门狗”技术等抗干扰措施。单片机软件程序部分采用C语言编写，采用模块化构造设计、条理清晰、通用性强，便于改善和扩充。该系统具有一下长处：体积小，控制简朴，可靠性高，专用性强，性价比高等长处，可以满足各类室内灯光控制B¾规定，最大程度的到达节省能源B¾目的。关键词:人体；红外线；传感器；自动控制；热释电AbstractCurrentlylightintelligentcontrolsystemsarenotefficientlyusedintheclassroom.Inordertoimprovethesystem,basedoncontrolandcurrentmethodsofhowtokeepcontrol,developingintelligentclassroomlightcontrolsystemanddevelopedthehardwareandsoftwaresystem.ThisclassroomlightintelligentcontrolsystemthetheoryofthelightputforwardmethodsofonthebasisofAT89C52isdeveloped,whichmachineofAT89C52isamajorpart,andtheenvironmentofdevelopmentisbetterthanbefore.Thissystemcansatis®thefollowingfunctions,suchascontrollingthecircuitofillumination,testingandprocessingdaylightsignal,testingandprocessingthesignalofhumanbodythatilluminatesthebacktrackexists,reportingtothewarningdevices,etc.Inordertosatisfythesefunctions,thesystemadoptedthehomologousmethodsrespectively,andtothegearingofthesystem,analyzinghowtoinstall,testandrunthesystem.Themicrocontrollersoftwarewasdevelopedbasedonassemblelanguage.Assemblelanguageisonekindofstructuredprogramlanguages,ithasmoreadvantagesthanotherhigh-levellanguages.Assemblelanguageadoptsbuildingblockdesign.Itscommonalityisverygoodandeasytoimproveandexpand.Itcouldbeusedtodeveloplarger一scalesystemwithmoreperfectperformance.Atthesametime,theanti-jammingtechnologies,suchaswatchdog,arenecessarywhendevelopinghardwareandsoftware.Thissystemhadmanyadvantages.Forexample,thephysicalvolumewassmall，thesystemwasconvenientlycontrolled,thecredibilitywashigh,theappropriationwasstrong,anditspriceproportionwasideal,etc.Theexperimentprovedthatthesystemcansatisfythecontrolcommandoftheclassroom'Slightdevice,soitcouldlargelyreducetheconsumingofenergyresources.Keywords:Humanbody,infraredray,sensor,automaticcontrol,heattoreleasetheelectricity1.1 .引言1.1 本课题研究的意义伴随当今社会经济和科学技术0¾飞速发展，我们的生活水平也在不停时迅速提高，致使用电负荷的日益加剧，而当今世界全球性的能源危机，能源缺乏已成为全世界所面临的严峻问题。尤其对我国来说非常严重。伴伴随各类室内、楼盘、企业0扩建，室内照明0需求也变0越来越多，而室内照明0管理不能和时到位,往往会导致电能日勺大量挥霍。因此，提高室内用电效率就成为首要考虑的一大问题。目前对灯光的智能控制系统，国内外己经开始采用，但于对室内灯光的控制，尤其是我国室内灯光的智能控制尤为缺乏和不完善,仍然是老式的人工管理。各类大、中专院校不停扩招，教室不停扩建，室内0用电负荷急剧加大，室内用电管理不完善，导致学校电能挥霍，经济损失，这种0挥霍与当今0节省能源理念相违反。并且，伴伴随现代自动化程度不停提高，计算机技术B¾普和，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。所有这些使得室内灯光控制也应当朝着智能的方向发展。于是，开发简便、实用的室内灯光自动控制系统便具有非常重要的实际意义。1.2 国内外室内灯光控制系统研究的现实状况和问题世界上各地发电0¾重要原料还是煤炭、石油和天然气，而丹麦在能源运用方面B¾成功经验为大家提供了很好B¾借鉴。从1974年以来，尽管丹麦国民收入比以往增长了50%,然而丹麦总的能源消费量并没有增长。丹麦是OECD组员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们不停地研发、提供某些节能供热系统，例如丹麦热电同供热电厂(CHP),并且，他们尽量的有效运用资源。因而，使他们的能源使用总效率到达了90%o丹麦政府非常重视住房空间用电的节能，并设置了对新建房屋节能0诸多规定。根据数据显示，居民入住有节能装置0房子时，他们要支付比没有节能方案房屋高出8%日勺费用。其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。并且，有欧司朗一斯维尼亚企业也在不停的推出新型高输出的荧光灯，节省6股勺总系统用电功率，并具有更高0光通和平均光通量。飞利浦照明企业推出B¾新型陶瓷金卤灯替代过去B¾卤鸨灯，可以节省60%的电能。这种种迹象表明世界各国都在采用不一样方式来节省能源，节省电能。中国经济持续数年的高速发展让能源问题越来越严重。虽然我国能源总储量不低，不过，由于我国人口众多，因此人均储量较少，单位产值的能耗高达发达国家03T0倍。因此，能源问题己成为制约我国国民经济高效发展的关键问题。从保护环境和自然资源角度出发，节省能源问题也是我国长期可持续发展战略中B¾一种关键原因。鉴于能源问题0重要性，我国在绿色照明工程新闻公布中申明,绿色照明工程在未来五年间将在全国公用设施、宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯，节省电能290亿度电。上海、河北等某些地方采用政府对节能灯的大宗采购每只补助3至4元的方式进行推广。从一般白炽灯到高效节能灯，使我国的电光源产品构造逐渐向节电型转变，荧光灯与一般白炽灯0比例由1995年B1:6.25前的J1:1.5。目前国内各类院校中，由于同学们的自觉节能意识微弱，在光线足够强时也开灯，护洁课上完离开室内后灯还亮着B¾现象普遍存在;并且，节能规划极为欠缺，室内的灯光控制由管理人员手工替代，室内极多，管理人员忙不过来，这样就导致不必要的电能挥霍和经济损失。本省各类大中专院校和其中小学总共有600百多所，若都象我校同样每年挥霍13.06万度电时话，本省就会挥霍近7900万度0¾电。导致电能的极大挥霍。再者，每所院校不停B扩招，室内不停B¾扩建，若再没有改善室内日勺用电管理设备，那么用电负荷可想而知，挥霍日勺电能就更惊人了。基于以上种种原因，提高室内用电效率就成照明节能0重要且重要0措施之一，因此节能技术的重要手段之一就是室内灯关自动控制系统的设计无疑就成为其中一项重要课题。1.3 本课题研究的内容和目的研究内容本课题的研究内容有如下几点：(1)理解室内照明光强的I原则；(2)调研室内灯光照明需求以和环境光强弱与开、关灯的关系；(3)研究人体存在探测技术，探测角度与范围；(4)研究传感器室内分布、安放问题，与否一灯一种传感器或多灯公用传感器等9(5)研究确定人体传感器的有关参数；(6)研究灯光控制器电源问题；(7)研究控制器参数值设定的规定和方案；(8)研究人工设置参数、掉电保留参数B¾问题；(9)研究与既有室内照明相兼容，易替代，不易被偷盗、被仿制，易于维护、维修等控制技术；(10)研究报警等附加功能问题研究目的研究B¾室内灯光控制系统能用于既有室内照明系统B¾改造，实现对照明系统的人性化智能管理，提高用电效率;实现自动、手动灯光控制相兼容，以减少成本;通过反复试验和改善，最终到达可靠性、实用性、推广性很好的目的。1.4 本课题拟处理的关键问题本课题拟通过试验研究室内灯光的多种控制方案处理如下关键问题：(1)照明回路0控制回路与控制器自身0节能问题；(2)传感器与室内灯配合安装的问题；(3)环境光参数输入采集问题；(4)人存在传感器参数输入采集问题；开、关灯的自动与手动兼容措施；2 .室内灯光控制器简介和控制方案的分析2.1 室内灯光控制器简介室内灯光控制器可实既有效的室内灯光智能控制。其输入参数重要是人体存在信号和环境光信号等0¾外界原因，环境光的强度到达一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值如下且有人存在时开灯，理论和试验证明用这种方式来对室内灯进行智能控制可以实现上述目Wo室内灯光控制器一般安装在室内内避开电灯直射B¾位置，且人红外体传感器安顿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愈加敏捷、可靠，同步还要尽量防止外界风直接吹向人体传感器。2 .2系统控制方案的分析所研制的控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的重要输入参数。可以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，无论人与否存在，都不开灯;在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定期间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定期间后关灯。同步，还要按作息时间来控制，夜晚超过12点，若尚有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用机械开关来手动控制，以处理因特殊状况下，自动控制器的不人性化运行。本文所研究的室内灯光控制器重要是由硬件和软件两大部分构成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它重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B信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现B¾各项功能，到达控制器自动与手动相结合的室内照明智能控制。3 .系统控制模块的硬件设计考虑到本系统所安装的环境影响原因比较多，且室内控制设备中的人体存在传感器、光敏电阻等常常会因环