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基于单片机的智能灯光学位论文.doc
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基于单片机的智能灯光学位论文.doc
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新疆大学毕业论文(设计)
1
第一章 前言 .........................................................................................................................................................2
1.1 本课题的研究背景和意义 ...................................................................................................................2
1.2 本课题研究的主要内容 .......................................................................................................................2
1.3 本论文的主要内容及结构安排 ............................................................................................................2
第二章 系统设计 .................................................................................................................................................3
系统总体设计方案 .......................................................................................................................................3
2.1 系统硬件设计 .......................................................................................................................................3
2.2.1 主控板电路设计 ...............................................................................................................................4
2.2.2 STC89C52 简介 ..................................................................................................................................4
2.2.3 检测模块的设计与选用 ...................................................................................................................4
2.2.4 继电器输出模块 ................................................................................................................................5
2.2.5 nRF2401A 无线射频模块 ..................................................................................................................6
2.2.6 基于 MAX232 与 PC 通讯 ...................................................................................................................8
2.3.1 遥控器的设计 ...................................................................................................................................9
2.3.2 显示屏 LCD1602 ................................................................................................................................9
2.3.3 时钟芯片 DS1302 ............................................................................................................................10
2.3.4 LM7805 与 AMS1084 .........................................................................................................................11
2.3.5 按键指示电路及实现 .....................................................................................................................12
2.4 硬件设计开发 .................................................................................................................................13
2.4.1 开发环境 protel99SE ....................................................................................................................13
2.4.2 电路板的制作 .................................................................................................................................14
第三章 程序的设计实现 ...................................................................................................................................15
3.1 系统整体程序框架 .............................................................................................................................15
3.2.1 主控板程序设计 .............................................................................................................................16
3.2.2 灯光延时等待的设计与思考 .........................................................................................................17
3.3.1 遥控器程序设计 .............................................................................................................................19
3.3.2 NRF2401A 无线射频通讯的程序设计 ............................................................................................19
3.3.2 LCD1602 显示模块的程序设计 ..............................................................................................................23
3.3.3 DS1302 时钟芯片的设计 ................................................................................................................26
3.4 软件设计开发 ......................................................................................................................................28
3.4.1 软件开发环境 KeiluVision4 简介 ...............................................................................................28
3.4.2 KEIL 的使用 ....................................................................................................................................28
3.4.3 单片机程序的烧写 ..........................................................................................................................29
第四章 调试结果 ...............................................................................................................................................30
结束语 .................................................................................................................................................................31
新疆大学毕业论文(设计)
2
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导
下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的
地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为
获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提
供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了
谢意。
作 者 签 名: 日 期:
指导教师签名: 日 期:
使用授权说明
本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规
定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有
权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;
学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为
目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名: 日 期:
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3
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得
的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他
个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人
和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由
本人承担。
作者签名: 日期: 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校
保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅
和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编
入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编
本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期: 年 月 日
导师签名: 日期: 年 月 日
新疆大学毕业论文(设计)
4
1 绪论
1.1 本课题的研究背景和意义
随着科技的发展,和人们的生活水平不断提高,居住环境的改善备受关注,于是家居
智能化的快速兴起,满足人们对舒适,安全,便捷以及节能环保的时尚生活的追求。现阶
段人类社会的进步越来越依赖于对能源的开发与利用,然而人们对能源无尽的需求量和有
限的能源数量形成了不可抗拒的矛盾,能源匮乏不仅是我国所面临的危机,更是世界所面
临的严峻考验。而中国是一个人口大国,家庭是其中最基本的一个组成单元,家庭照明占
我国电能消耗的一大部分。管理好家庭灯光照明系统,不仅能减少电能的巨大浪费,优化
我们的生活方式和居住环境,还能为我们提供优质、舒适、安全的生活空间。
灯光的智能化是智能家居的重要组成部分,本文介绍了一种基于单片机和无线射频技
术的的智能灯光控制系统(增多)
1.2 本课题研究的主要内容
本设计所制作的智能灯光主要用来控制照明灯,通过检测室内有无人员和室内光线的
强弱来控制照明灯的开启和关闭,以达到根据不同的环境,人们的不同需要实现室内不同
位置的照明需求,并且可以通过遥控对室内的灯光进行控制,实现自动/手动切换,更加人
性化的设计,让该系统有了更高的实用价值。
该设计主要由主控板和遥控器组成,其中:主控板包括单片机控制模块、检测输入模
块、射频通讯模块、PC 上位机监控模块、驱动电路模块、继电器输出模块。遥控器包括单
片机控制模块、无线射频模块、键盘模块、显示器模块。通过测试,系统稳定,能够根据
外界环境的变化自动进行开关的控制。由于单片机的 I/O 口资源丰富,可将后级扩展成多
路自动开关,同时控制多路照明灯,使其应用于宾馆、学校、家庭等环境。所以该设计具
有较广泛的应用前景。(合并)
1.3 论文的主要内容及结构安排
鉴于无线通讯与灯光智能系统的重要意义及单片机在该系统中的独特优势,本论文选
择以单片机为核心,以红外感应与光强感应为被测量,开关按钮可切换状态,设计了智能
灯光系统。不但实现了下位机对灯光的自动控制、实时监测与遥控器的通讯,还在此基础
上实现了对时间的显示,操作系统的简便化,让系统更容易被用户使用。
论文结构安排如下:
第一章:智能灯光系统的普遍性性与研究现状,以及论文的主要内容与结构。
第二章:总体设计方案与硬件设计,其中包括主控板和遥控器的设计。
第三章:主控板和遥控器的程序设计。
第四章:调试结果。
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5
2 方案设计
图 2-1 系统总体设计方案
系统总体设计方案
如图 2-1 所示,单片机选用 STC89C52,通过光强检测模块检测出外界光强,是否合适
开灯,由红外检测模块检测是否有人进入房间,通过主控板的单片机进行控制。在主控板
上有状态转换按键,通过按键控制各个房间的状态,是强制开/强制关/自动状态。主控板
通过无线射频模块与遥控器通讯,给遥控器传送各个房间的状态信息,并且接收遥控器发
来的控制信号。在遥控器上,把接收来的状态信号,将其通过 LCD1602 显示屏显示出来。
用户在不去该房间的情况下监控房间灯光的状态,并且通过遥控器上的键盘进行控制。时
钟模块将当前时间发送给单片机,单片机再通过程序控制,将时间显示在显示屏上。
2.1 系统硬件设计
单片机选用的是 STC89C52,光强检测模块采用光敏电阻实现,红外检测模块采用
HC-SR501 人体红外感应模块,RS232 通讯模块采用 MAX232 对信号转换,无线射频模块采
用 nRF2401A 模块,显示屏使用 LCD1602,时钟芯片使用 DS1302,键盘使用可复位按键开
关。
2.2.1 主控板电路设计
电路设计我用的是 protel99 绘制。由于光强检测和红外检测需要较大的空间,我将
单片机 P1 口都接出来了外部接口,将其制作成方便安装的分离模块式。P0 口主要功能是
与 nRF2401A 无线射频模块相连。P2 口我将其分成三部分 P2.0,P2.1,P2.2 三个管脚我用
它们作为继电器输出接口;P2.3,P2.4,P0.7 作为各个房间的自动状态指示灯;P2.5,
P2.6,P2.7 采集主控板上按键信号,用于转换各个房间的控制状态。TXD 和 RXD 两个管脚
分别接 MAX232 芯片的 R1_OUT 和 T1_IN 位,作为单片机与 PC 通讯的接口。电路原理图如
图 2-2 所示。
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