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基于单片机的教室灯光自动控制系统的研究.doc.pdf
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42页
【基于单片机的教室灯光自动控制系统】 在当今的智能化时代,教室的灯光控制也逐渐走向自动化和智能化,以提高能效并优化教学环境。基于单片机的教室灯光自动控制系统便是这种趋势的一个体现。本研究针对传统的手动开关模式存在的问题,如能源浪费和不便管理,提出了一个创新的解决方案。 系统的核心是AT89C2051单片机,它作为一个智能部件,负责处理和解析来自传感器的数据,以执行相应的控制操作。单片机采用汇编语言编程,确保程序运行高效且具有良好的可扩展性。软件设计遵循模块化原则,使得代码结构清晰,易于维护和升级。 系统中的关键组件包括热释红外人体传感器和TLC549构成的环境光强度检测电路。热释红外传感器能够感知到人体的热量辐射,从而判断教室中是否有人存在。而TLC549则是用于采集和处理环境光线信息,以评估当前光照条件是否需要开启或关闭灯光。 根据预设的合理开灯条件,系统会综合人体存在信号和环境光信号进行智能判断。当教室无人且光线足够时,系统将自动关闭灯光,反之则开启。这样,不仅能有效避免无谓的电力消耗,还能减少人工操作的繁琐,实现教室照明的自动调节,从而达到节能目标。 此外,该系统还配备了多种报警功能,以应对可能出现的异常情况,增强了系统的安全性。同时,为了提高系统的抗干扰能力,软硬件结合的"看门狗"技术被应用,它能够在系统出现故障时自动恢复,确保系统的稳定运行。 总的来说,这个基于单片机的教室灯光自动控制系统具有体积小巧、操作简便、可靠性高、专用性强和性价比高的特点,适应于各类大、中专院校的教室照明需求。其广泛应用将有助于推动教育领域节能减排的进程,实现绿色校园的目标。
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基于单片机控制的教室灯光自动控制器的研究
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 AT89C2051 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 TLC549 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”技术等抗干扰措旅。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 红外传感器 单片机 热释电
Based on single-chip microcomputer control classroom light
automatic controller
ABSTRACT
Based on the method of controlling the lamplight, especially in the light of the
status quo of the development of intelligent control are analyzed, the lamplight of
intelligent control principle and realization method, is proposed based on single-chip
classroom light intelligent control system design, and on the basis of the intelligent
control system is developed and the corresponding software, hardware device.
This system to control device of AT89C2051 single chip microcomputer as
intelligent parts, using thermal infrared detection sensor measuring interpretation of
human body, using light activated triode circuit testing environment of light intensity,
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According to the condition of lights, rational system of human existence by ambient
light signals and the recognition and intelligent signal to the classroom, lighting
circuit intelligent control, avoid the waste of a classroom. System also has many
alarm functions, Also in soft/hardware in the watch-dog technique etc. Single-chip
microcomputer software anti-interference measures adopted assembly language,
modular structure design, good clear, generality, and to improve and expand. This
system has the advantages of small size, high reliability and easy control, the price is
reasonable, strong specificity etc, can satisfy all kinds of big, secondary colleges
classroom light control requirements, to a great degree of energy-saving objective.
Keywords infrared sensors SCM pyroelectric
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目 录
摘 要 ...............................................................................................................错误!未定义书签。
1 引言 ...............................................................................................................错误!未定义书签。
1.1 本课题研究的意义............................................................................错误!未定义书签。
1.2 国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题 ..................错误!未定义书签。
1.3 本课题研究的内容和目标................................................................错误!未定义书签。
1.3.1 研究内容..............................................................................错误!未定义书签。
1.3.2 研究目标..............................................................................错误!未定义书签。
1.4 本课题拟解决的关键问题................................................................错误!未定义书签。
2.教室灯光控制器简介及控制方案的分析..................................................错误!未定义书签。
2.1 教室灯光控制器简介........................................................................错误!未定义书签。
2.2 系统控制方案的分析........................................................................错误!未定义书签。
3.系统控制模块的硬件设计..........................................................................错误!未定义书签。
3.1 控制模块的硬件构成........................................................................错误!未定义书签。
3.2 控制系统的主要硬件电路................................................................错误!未定义书签。
3.2.1 系统主控电路........................................................................错误!未定义书签。
3.2.2 在线编程模块电路................................................................错误!未定义书签。
3.2.3 系统供电电路........................................................................错误!未定义书签。
3.2.4 数据采集电路........................................................................错误!未定义书签。
3.2.5 日光强度检测模块电路..........................................................错误!未定义书签。
3.2.6 热释电红外人体检测模块电路............................................错误!未定义书签。
3.2.6.1 人体存在传感器的工作原理............................................错误!未定义书签。
3.2.6.2 人体存在信号采集电路....................................................错误!未定义书签。
3.2.7 系统时钟电路........................................................................错误!未定义书签。
3.2.7.1 硬件时钟芯片的选取极其接口电路 ..............................错误!未定义书签。
3.2.7.2 硬件时钟芯片的引脚功能极其工作原理 ......................错误!未定义书签。
3.2.8 系统看门狗电路.......................................................................错误!未定义书签。
3.2.9 继电器驱动接口电路...............................................................错误!未定义书签。
3.2.10 遥控键盘管理模块电路......................................................错误!未定义书签。
3.2.10.1 红外遥控数据流的编码结构..........................................错误!未定义书签。
3.2.10.2 红外遥控数据流的识别..................................................错误!未定义书签。
3.2.11 超时报警电路......................................................................错误!未定义书签。
3.2.12 系统供电电路......................................................................错误!未定义书签。
4 控制模块软件设计与开发............................................................................错误!未定义书签。
4.1 系统监控主程序模块........................................................................错误!未定义书签。
4.1.1 系统自检初始化.....................................................................错误!未定义书签。
4.1.2 定时中断处理........................................................................错误!未定义书签。
4.1.3 多任务操作系统的构建..........................................................错误!未定义书签。
4.2 数据采集模块....................................................................................错误!未定义书签。
4.2.1 存在传感器的优缺点..............................................................错误!未定义书签。
4.2.2 数据采集软件设计的实现....................................................错误!未定义书签。
4.2.3 人体存在传感器的抗干扰措施..............................................错误!未定义书签。
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4.2.4 人体存在传感器的安装要求................................................错误!未定义书签。
4.3 时钟模块............................................................................................错误!未定义书签。
4.3.1 数据输入输出..........................................................................错误!未定义书签。
4.3.2 时钟内部寄存器的使用..........................................................错误!未定义书签。
4.3.3 时钟自检初始化......................................................................错误!未定义书签。
4.3.4 时钟程序设计.........................................................................错误!未定义书签。
4.4 显示驱动模块......................................................................................错误!未定义书签。
4.4.1 ULN2803 驱动器的应用...........................................................错误!未定义书签。
4.4.2 显示程序设计..........................................................................错误!未定义书签。
4.5 系统键功能.........................................................................................错误!未定义书签。
4.5.1 遥控键盘.................................................................................错误!未定义书签。
4.5.2 键功能处理程序....................................................................错误!未定义书签。
5.系统调试运行及问题分析..........................................................................错误!未定义书签。
5.1 单片机系统调试方法及步骤..............................................................错误!未定义书签。
5.2 出现的主要问题及分析解决..............................................................错误!未定义书签。
6 结论与建议....................................................................................................错误!未定义书签。
6.1 结论.....................................................................................................错误!未定义书签。
6.2 建议.....................................................................................................错误!未定义书签。
致 谢............................................................................................................错误!未定义书签。
参考文献............................................................................................................错误!未定义书签。
附录
………………………………………………………………………………………………………………………………………..47
2
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1 引言
1.1 本课题研究的意义
随着社会经济和科学技术的发展,人们的生活水平也不断提高,导致用电负
荷的加剧,又由于世界性的能源危机,能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。
而此问 题对我国来说尤为严重。随着各类大、中专院校的扩招,教室的扩建,
教室照明的需求也越来越多,而教室照明的管理不到位,往往造成电能的巨大浪
费,这样,提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。
目前对灯光的智能控制,国内外已经开始采用,但对教室灯光的控制,尤其
是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善,依然是传统式的人工管理。各类
大、中专院校不断扩招,教室不断扩建,教室的用电负荷不断加大,教室用电管
理不善,造 成学校电能浪费,经济损失,这种的浪费与当今的节约能源理念楣
违背。再者,现代自动化程度不断提高,计算机技术的普及,灯光的管理也在朝
着自动化、智能化方向发展。例如搂道灯光的自动控制等等。所有这些使得教室
灯光控制也应该朝着智能的方向发展。
于是,开发简便,实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。
1.2 国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题
世界各地发电的主要原料是煤炭、石油和天然气,面丹麦在能源利用方面的
成功经验提供了很好的借鉴。从 1974 年以来,尽管丹麦国民收入增长了 50%。
丹麦总的能源消费量并没有增加。丹麦是 OECD 成员国中能源消耗量和国民收
入比值最小的国家。他们不断地提供一些节能供热系统。例如丹麦热电周供热电
厂(CHP)。两且,他们尽可能的有效利用资源。这样,他们的能源使用总效率达
到了 90%。丹麦政府很重视住房空同用电的节簏,并设立了对新建房屋节能的诸
多要求。数据显示,居民入住有节能装置的房子时,他们要支付比没有节能方案
房屋高出 8%的费 用。其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。还有,欧司朗一
斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯,节约 6%的总系统功率,并具有
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