基于单片机的节能照明控制新版专业系统设计和实现.doc
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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计(论 文)论文题目: 基于单片机节能照明控制系统设计与实现 所属学院: 指引教师: 职 称: 学生姓名: 班级、学号: 专 业: 西安航空职业技术学院制 1 月 10 日西安航空职业技术学院 毕业设计(论文)任务书题目:基于单片机节能照明控制系统设计与实现任务与规定: 1.白天自然光充分时,照明设备不启动; 2.自然光不充分时,会依照人所处位置,启动该位置照明设备; 3.若人在室内走动,则会依次点亮其行走途径上照明设备; 4.当人离开时,则关闭该处照明设备。时间: 年 11月01 日 至 年 12 月 30 日 共 8 周所属学院: 学生姓名: 学 号: 专业
2、: 指引单位或教研室: 指引教师: 职 称: 西安航空职业技术学院制 1 月 10 日毕业设计(论文)进度筹划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指引教师签 字. 11.1.11.7收集和查阅有关资料,对论文进行详细理解与分析。完毕. 11.8.11.15理清论文思路并与指引教师交流。完毕. 11.16.11.20开始论文编写并构建论文基本框架.完毕11.21. 11.26查阅资料,认真思考创作,形成论文大纲。完毕.11.27. 12.33分析资料,对论文进行完善形成草稿完毕.12.4. 12.10将形成草稿,进行中期检查,修改论文。完毕.12.11. 12.17提交论文终稿,装订成册上交学院
3、,同步为毕业论文答辩做好准备。完毕教师对进度筹划实行状况评价 指引教师签名: 年 月 日 本表作评估学生平时成绩根据之一。基于单片机节能照明控制系统设计与实现【摘要】随着电子技术飞速发展,基于单片机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主体与核心,代替了老式控制系统常规电子线路。楼宇智能化发展与成熟,也为基于单片机照明控制系统普及与应用奠定了坚实基本。本文简介了基于单片机STC89C52室内灯光控制系统及其原理,提出了有效节能控制办法。该系统采用了当今比较成熟传感技术和计算机控制技术,运用多参数来实现对室内照明控制。单片机通过继电器控制照明设备
4、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步检测BISS0001芯片与否采集到了人体热释电传感信号,依照有无人体热释电传感信号单片机立即控制照明设备打开或关闭,从而实现照明控制,以达到节能目。核心词:单片机;传感器;照明控制;节能控制;BISS0001The Control System for Intelligent Lighting Based onSinglechip MicrocomputerAbstract:With the rapid development of electronic technology,the system of cont
5、rol based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry,agriculture,electric power,electron,intelligent building and so on. Microcomputer,as the subject and core of the embedded system of control,replaces the traditional systemelectronic circuit. At the same time,the development and mat
6、uration of the intelligent building have established the substantial foundation for the popularization and application of the control system for lighting based on single-chip microcomputer.In this paper,the Indoor Lighting Control System Based on STC89C52 and its principle are introduced. Some effec
7、tive and energy saving control strategys of lighting system are brought forward. The current system uses a relatively mature sensor technology and computer control technology,using multi-parameter to achieve the indoor lighting control.Microcomputer controls lighting equipment open or closed,by the
8、relay ,through the light detection circuit for lighting equipment testing,if surrounding brightness is not enough then microcomputer detect the BISS0001 chip whether collected to human pyroelectric sensing signals,according to whether have pyroelectric sensing signals microcontroller redirected imme
9、diately control lighting equipment open or closed in order to achieve lighting controls to sava energy.KEY WORD:microcontroller;sensor;lighting control;energy-saving;BISS0001目 录1. 课题研究意义11.1国内外研究现状11.2系统研究意义22. 系统设计方案32.1设计规定32.2系统设计32.3功能描述32.4系统硬件电路框图43. 系统硬件电路设计53.1 STC89C52单片机简介53.2光照检测电路53.2.1光
10、敏电阻功能描述53.2.2光照检测电路53.3热释电红外传感器模块63.3.1功能描述73.3.2热释电模块检测原理73.3.3信号解决电路83.4时间显示电路93.4.1显示屏1602简介93.4.2 DS1302电路113.5 输出控制电路113.6电源模块123.7复位电路124. 软件设计144.1软件设计流程图144.2仿真环境简介154.2.1Keil简介154.2.2Proteus简介154.3逻辑控制15结束语19参照文献201. 课题研究意义随着社会发展,人们对生活质量规定越来越高,为以便生活人们越来越多在各个场合引入照明设备,照明在能耗中所占比例日益增长。为了达到以便生活目
11、,这些照明设备有时会彻夜开着,从而导致了大量电力能源挥霍。据记录,在楼宇能量消耗中,仅照明就占33%,因而照明节能日显重要。近年来,人们对照明规定也越来越高,老式手动照明控制系统技术受到了时代强烈冲击,智能照明技术随之浮现,并迅速地向前发展。普通来说,手动控制系统指是个人通过按钮切换、旋转、揿动或遥控器和其她途径执行操作单一开关或一组开关和调光装置构成系统,小规模状况下,确具备成本低廉长处,但随着照明系统规模扩大,手动控制将失去其成本上效益。此外,不需要照明时,与否关灯完全决定于人为因素,难免挥霍电力增大能耗,照明范畴越大,问题特别严重。智能照明控制系统指是用计算机技术以及其他辅助手段,对电力
12、照明进行自动控制,提供适当照明光环境同步减少照明系统电能消耗和其他有关费用。智能照明控制系统和手动照明控制系统相比具备诸多长处,涉及创造环境氛围,提高工作效率,良好节能效果,改进工作环境,延长光源寿命,管理维护以便等。相对智能照明控制系统而言,老式控制方式简朴、有效、直观。但它过多依赖控制者个人能力,控制相对分散和无法有效管理,其实时性和自动化限度太低。正由于此,照明智能自动化研究有着极其有重要意义。1.1国内外研究现状国内照明节能原则从1996年开始实行中华人民共和国绿色照明工程后来,得到了社会各界和国际社会广泛关注和支持,在各地区关于部门、单位和公司共同努力下以及联合国开发筹划署和全球环境
13、基金积极参加和资助下开展。通过这些年研究获得明显成效,积累了丰富经验,改进了照明质量,节约了照明用电,为建立优质高效、经济舒服、安全可靠照明环境,增进社会经济可持续发展发挥了积极作用2。当前国内几种常用照明控制系统有如下几种:1.Dynalite智能照明控制系统该系统重要由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、编程插日、时钟管理器、手持式编程器和PC监控机等部件构成。采用DyNet网络连接,DyNet是一种分布式智能化网络,使用RS-485通讯合同。2.C-Bus智能照明控制系统C-Bus系统是1994年由澳大利亚奇胜电气公司开发,现已广泛用于诸多国家和地区。C-Bus系统
14、是一种二线制总线型式智能控制系统,重要用于对照明系统控制。也可用于消防等系统中联动控制。3.ABB i-bus EIB智能安装系统EIB智能系统由总线、总线电源、智能传感器(光线传感器、模糊开关、时间控制器、移动传感器)、智能开关驱动器和其她智能元件(逻辑模块总线祸合器)构成。它是典型现场总线系统,每个元件就是一种节点,这些节点连接在一根2芯双绞线介质总线上,不分主从从属关系实现互相之间通讯从而实现控制和被控制。美国九十年代处就开始致力于照明节能原则研究工作,并且各州都制定了相应能耗限制原则,涉及了居住、办公、商业、体育、交通运送、医院、学校等建筑。如:美国建筑物能量原则(ASHRAE/IES
15、NA901-19999)、美国国际节能原则照明功率密度、加州能源委员会推荐照明功率密度、美国新建筑研究所室内照明功率密度等。美国照明能耗限制原则同样是采用照明功率密度值,但对于不同类型建筑依照其使用功能不同,分别规定了整栋建筑或逐个房间照明功率密度限制值2。1.2系统研究意义社会经济和科学技术发展使得人们生活水平也不断提高,导致用电负荷加剧,又由于世界性能源危机,而此问题对国内来说尤为严重。随着各类建筑空间扩大,照明需求也越来越多,而室内照明管理不到位,往往导致电能巨大挥霍,这样,提高室内用电效率就成为首要考虑问题。当前对灯光智能控制,国内外已经开始采用,但对室内灯光控制,特别是国内室内灯光智
16、能控制尤为缺少和不完善,依然是老式式人工管理。各类大型建筑不断扩建,室内用电负荷不断加大,再者,当代自动化限度不断提高,计算机技术普及,灯光管理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如搂道灯光自动控制等等。所有这些使得室内灯光控制应当朝着智能方向发展4。因此,开发简便、实用室内灯光自动控制系统具备重要现实意义。2. 系统设计方案2.1设计规定在一种尽量大环境,白天自然光充分时,照明设备不启动;自然光不充分时,会依照人所处位置,启动该位置照明设备,若人在室内走动,则会依次点亮其行走途径上照明设备;当人离开时,则关闭该处照明设备。系统重要目是对灯开关状态进行控制。当光照检测模块和热释电红外线传感器模块
17、采集到光照强弱、室内与否有人等信息送到单片机端口,单片机依照接受到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,来达到节能目。2.2系统设计系统设计可分为硬件设计和软件设计两某些。依照咱们需要实现功能,合理选取元器件进行设计。为了制作出想要电路板,硬件设计重要涉及到构造原理图,并对原理图用keil软件进行仿真,这一步最为重要,它关系到实验成功与否核心。然后一旦仿真测试出咱们想要成果后,就可进行下一步原理图绘制。软件设计某些,应当结合硬件电路所要实现功能进行设计。重要针对光电检测电路和热释电传感器输出信号进行解决。当光强时候,系统对光照进行检测,产生信号并解决控制灯开关状态,科学管理
18、灯光亮与灭,达到节约用电目3。2.3功能描述本系统设计智能照明系统功能如下:1.一方面通过热释电红外传感器探测室内与否有人,当人在移动时,热释电传感器输出为高电平,没人时候输出为低电平,电平值发送到单片机端口作进一步判断。2.当有人在室内,就已经启动,启动后会通过光敏电阻自动检测室内环境光强,然后依照光敏传感器来检测光强,当室内光强大时,灯不会打开,当光强不够时就打开照明。如果白天亮度达到一定限度,就会自动关闭。由于采用光强检测,因此不用考虑白天黑夜时间段问题,只要室内光强不够,且有人活动就会打开灯。因此虽然是阴雨天都会依照实际光强来决定与否开灯。3.液晶显示屏可以显示系统检测状况,当检测到室
19、内有人走动时候,会显示有人,否则显示无人。4.时间显示,即显示此刻时间。2.4系统硬件电路框图系统以单片微型计算机为核心外加各种接口电路构成,共有七个重要某些:STC89C52芯片、光信号采集电路、人体信号采集电路、输出控制电路、时间显示电路和复位电路。系统框图图2-1所示: 图2-1 系统硬件电路框图3. 系统硬件电路设计3.1 STC89C52单片机简介STC89C52是STC公司生产一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具备8K字节在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用典型MCS-51内核,但做了诸多改进使得芯片具备老式51单片机不具备功能。在单芯片上,拥有机灵8位CPU
20、和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效解决方案。具备如下原则功能:8K字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定期器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,3个16位定期器/计数器,4个外部中断,一种7向量4级中断构造(兼容老式515向量2级中断构造),全双工串行口。此外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选取节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,容许RAM、定期器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一种中断或硬件复位为止。最高运
21、作频率35MHz,6T/12T可选5。3.2光照检测电路3.2.1光敏电阻功能描述光敏电阻器普通用于光测量、光控制和光电转换(将光变化转换为电变化)。惯用光敏电阻器硫化镉光敏电阻器,它是由半导体材料制成。光敏电阻器阻值随入射光线(可见光)强弱变化而变化,在黑暗条件下,它阻值(暗阻)可达110M欧,在强光条件(100LX)下,它阻值(亮阻)仅有几千甚至数百欧姆。3.2.2光照检测电路继电器是一种依照电量(电压、电流等)或者依照非电量(温度、时间、转速、压力)等信号变化带动触点动作,来接通或者断开所控制电路或者电器,以实现自动控制和保护电路或者电器设备电器。光照检测电路如图3-2所示,通过用万用表
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