摘要

本研究针对教室灯光的控制方法，尤其是教室灯光的智能控制方面的发展现状，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应软件。

该系统以AT89C52单片机作为控制装置的智能部件，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，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。系统还具有多种报警功能;同时还采用了软/硬件的“看门狗”技术等抗干扰措施。单片机软件采用汇编语言编制，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，专用性强，性价比合理等优点，可以满足各类大、中专院校教室灯光控制的要求，很大程度的达到节能目的。

关键词:人体；红外线；传感器；自动控制；热释电

Abstract

Currently light intelligent control systems are not efficiently used in the classroom. In order to improve the system, based on control and current methods of how to keep control，developing intelligent classroom light control system and developed the hardware and software system.

This classroom light intelligent control system the theory of the light put forward methods ofon the basis of AT89C52 is developed, which machine of AT89C52 is a

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major part, and the environment of development is better than before. This system can satisfy the following functions, such as controlling the circuit of illumination, testing and processing daylight signal, testing and processing the signal of human body that illuminates the back track exists, reporting to the warning devices,etc.In order to satisfy these functions, the system adopted the homologous methods respectively, and to the gearing of the system, analyzing how to install，test and run the system. The microcontroller software was developed based on assemble language. Assemble language is one kind of structured program languages, it has more advantages than other high-level languages. Assemble language adopts building block design. Its commonality is very good and easy to improve and expand. It could be used to develop larger一scale system with more perfect performance. At the same time, the anti-jamming technologies, such as watchdog, are necessary when developing hardware and software.

This system had many advantages. For example, the physical volume was small，the system was conveniently controlled, the credibility was high, the appropriation was strong, and its price proportion was ideal,etc. The experiment proved that the system can satisfy the control command of the classroom' s light device, so it could largely reduce the consuming of energy resources.

Key words: Human body, infrared ray, sensor, automatic control，heat to release the electricity1.

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目录

摘要----------------------------------------------------------1 ABSTRACT--------------------------------------------------2 1.引言--------------------------------------------------------5

1.1本课题研究的意义----------------------------------------5 1.2国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题------------5 1.3本课题研究的内容和目标----------------------------------7 1.3.1研究内容------------------------------------------7 1.3.2研究目标------------------------------------------7

1.4本课题拟解决的关键问------------------------------------8

2.教室灯光控制器简介及控制方案的分析---------------------8

2.1教室灯光控制器简介--------------------------------------8 2.2系统控制方案的分析--------------------------------------8

3.系统控制模块的硬件设计-----------------------------------9

3.1控制模块的硬件构成--------------------------------------9 3.2控制系统的主要硬件电路--------------------------- ------9 3.2.1系统主控电路-------------------------------------10 3.2.2在线编程模块电路---------------------------------10 3.2.3系统供电电路-------------------------------------11 3.2.4数据采集电路-------------------------------------12

3.2.5系统时钟电路-------------------------------------16

3.2.6系统看门狗电路-----------------------------------19 3.2.7继电器驱动接口电路--------------------------- ---21 3.2.8超时报警电路-------------------------------------21

4控制模块软件设计与开发-----------------------------------22

4.1系统监控主程序模块-------------------------------------23 4.1.1系统自检初始化-----------------------------------23

4.1.2定时中断处理-------------------------------------24

4.1.3多任务操作系统的构建-----------------------------24

4.2数据采集模块-------------------------------------------25 4.2.1人体存在传感器的优缺点---------------------------25 4.2.2数据采集软件设计的实现---------------------------25 4.2.3人体存在传感器的抗干扰措施-----------------------26 4.2.4人体存在传感器的安装要求-------------------------27

4.3时钟模块-----------------------------------------------27 4.3.1数据输入输出-------------------------------------27 4.3.2时钟内部寄存器的使用-----------------------------28

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4.3.3时钟自检初始化-----------------------------------29 4.3.4时钟程序设计-------------------------------------30

4.4显示驱动模块-------------------------------------------30

4.4.1 ULN2803驱动器的应用-----------------------------32

4.4.2显示程序设计-------------------------------------32

4.5系统键功能---------------------------------------------33 4.5.1键功能处理程序-----------------------------------33

5系统调试运行及问题分析-----------------------------------34

5.1单片机系统调试方法及步骤-------------------------------34 5.2出现的主要问题及分析解决-------------------------------35

6.结论和建议-------------------------------------------------36

6.1结论---------------------------------------------------36 6.2建议---------------------------------------------------37

7.致谢--------------------------------------------------------38 参考文献-----------------------------------------------------39 附图A--------------------------------------------------------40 附图B -------------------------------------------------------41 附录一 ------------------------------------------------------42 附录二-------------------------------------------------------44

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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，但针对教室灯光的控制智能系统还不是很完善，依然是人工管理占主导地位。现在伴随各类大、中专院校的扩招，教学楼不断扩建，教室用电负荷不断加大，教室用电系统管理不善，造成学校资源的浪费与经济损失，这种做法显然与当今节约能源的理念相违背。

当今许多教室采用比较传统的照明系统：在主电源经过一个配电箱分出多个支路，这些支路再分别向灯具供电，然后再通过串接在照明中的单双极开关来通断供电线路[9]，所以该控制系统只能通过开关来控制灯具，无法实现比较人性化、多功能化的系统管理。如在国内外有些灯光控制系统采用声控形式但是其没有经过单片机等芯片的处理使用仍是将采集信号处理后传递给逻辑电路来进行灯光控制，假使外界条件恶劣如有噪声等仍会造成电能的浪费，而且逻辑电路只能实现较少功能，综合而言，整个系统虽然简单但是功能不全，而且无法人性化控制。

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