基于单片机的智能照明控制系统设计学位论文.doc

1、成 都 信 息 工 程 学 院学 位 论 文基于单片机的智能照明控制系统设计论文作者姓名： 申请学位专业： 光信息科学与技术申请学位类别： 理学学士指 导 教 师 姓 名 （职 称 ）：论文提交日期：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

2、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 日第 1 页 共 27 页基于单片机的智能照明控制系统设计摘 要随着电子技术的飞速发展，基于单片机的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的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实

3、的基础。本文介绍了基于单片机 AT89C51 的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些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,以达到节能的目的。关键词：单片机；光信号；微型计算机；节能The Control System for Intelligent Lighting Based on Singlechip

4、MicrocomputerAbstractWith the rapid development of electronic technology, the system of control 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 co

5、ntrol, replaces the traditional systemelectronic circuit. At the same time, the development and maturation 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 pape

6、r,the Indoor Lighting Control System Based on AT89C51 and its principle are introduced. Some effective 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 a

7、chieve the school classroom indoor lighting control. The system includes hardware and software design in two parts. When work,the optical signal sampling circuit collecting lighting intensity,indoor collecting of human signal acquisition circuit if anyone,whether for work time and other information

8、and signal to the microcontroller,MCUcontrol circuiti based on these information through the switching operation of lighting equipment in order to achieve lightingcontrols to sava energy.Key words: Single-chip microcomputer; Optical signal; microcomputer; Energy conservation目 录论文总页数：20 页1 引言 11.1 研究

9、背景 11.2 智能照明控制系统的发展概况 .11.2.1 国内外智能照明发展概况 11.2.2 智能照明控制系统的优点 12 设计部分 22.1 设计要求 .22.2 系统设计 .22.3 逻辑控制 .22.4 硬件设计 .32.4.1 系统硬件总述 32.4.2 AT89C51 单片机介绍 .42.4.3 光照检测电路 52.4.4 人体信号采集电路 52.4.5 比较电路 82.4.6 延迟时间选择电路 92.4.7 输出控制电路 103 系统软件设计及实现 11结 论 13参考文献 13致 谢 14声 明 15附 录 161 程序代码 162 电路总图 173 PCB 图 .18第 1

10、 页 共 18 页1 引言1.1 研究背景随着经济的发展和国家对教育的重视，校园规模也逐渐随着人数规模的壮大而扩大。但是普遍学校都是开放型的管理模式，高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；即使是很少的时候也是整个教室的灯全亮着。甚至教室无人的时候灯仍然亮着。这些现象普遍存在于各大高校，浪费了电力资源。目前通常使用的节电方式有实行手工控制，声控型，太阳能灯等。但是它们都存在一定的弊端。手工控制方式操作不便，费时费力，而且需要人工控制。声控型则容易存在判断不准确，当不是人为需要的时候，其它噪声也可能会让灯亮。太阳能设备投资比较大，且容易受光照强度的影响，不适合用在教室设施场所

11、。因此市场上迫切需要一种操作方便、价格低廉、便于大面积推广的新型节能方案。1.2 智能照明控制系统的发展概况1.2.1 国内外智能照明发展概况“智能建筑”是综合计算机、信息通信等方面最先进的技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等，实现建筑物综合管理自动化、远程通信和办公自动化的有效运作，并使这三种功能结合起来的建筑。人工智能技术在建筑与照明中的应用趋势不断扩大。正如英国的 Glasgow 市报指出：“Glasgow 正在成为一个研究和发展太空时代智能建筑的国际组织的神经中枢。在智能建筑中的智能照明、供热、空调、通讯及办公设备将全部由电子计算机进行控制与管理。”面对这一发展趋

12、势，开发了不少智能照明设计。正如智能灯具、智能照明控制与管理系统，包括在照明方面的计算机硬件和软件。此外计算机在照明设计和测试方面也得到广泛应用。澳大利亚邦奇开发的 Dynalie 智能照明控制系统，美国的智能照明建筑，特别是现代化办公室的智能照明技术等都值得我们研究与借鉴。1.2.2 智能照明控制系统的优点智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其它手段，对电力照明实行智能控制，提供合适照明光环境的同时降低照明系统电能消耗和其它使用费用。智能照明控制系统于手动照明控制系统相比有很多优点，包括创造环境气氛，改善工作环境、提高工作效率，良好的节能效果，延长光源寿命，管理维护方便等。22 设计部分

13、2.1 设计要求控制器的主要目的是对灯的开关状态进行控制。工作时根据时间和人工及光照等因素综合控制灯的开关状态。当光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室内是否有人等信息送到单片机，单片机根据这些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，以达到节能的目的。2.2 系统设计系统设计可分为硬件设计和软件设计两部分。根据我们需要实现的功能，合理选择元器件进行设计。为了制作出想要的电路板，硬件设计主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的关键。然后一旦仿真测试出我们想要的结果后，就可进行下一步原理图的绘制，利用 prote

14、l99 se 软件进行原理图的绘制，对个各个元器件进行封装后，并根据原理图画 PCB 图，并进行步线调整等，最后一步为电路板实物的制作。软件设计部分，应该结合硬件电路所要实现的功能进行设计。主要针对光电检测电路和热释电传感器输出信号进行处理。当光强的时候，系统对光照进行检测，产生信号并处理控制灯的开关状态，科学管理灯光的亮与灭，达到节约用电的目的。2.3 逻辑控制教室内灯光控制系统根据天气、时间、等因素自动控制教室内灯光。当教室或者其它照明场所里面有人时，或者需要进行作业时，如果光线较暗则开灯，光线很亮时则关灯，没有人时，或者不需要进行作业时，则关灯。光线亮时则关灯，晴天时关灯，休息时间关灯。

15、根据上述要求，可以画出控制系统逻辑功能表，如表 1-1 所示。关系如果假设：室内光线强度为 A：光线强时 A=1，光线弱时 A=0；人体信号为 B：有人时 B=1，无人时 B=0；作息时间为 C：上课时 C=1，休息时C=0；电灯开关状态为 D：合时 D=1，断开时 D=0。则表 1-1 可以转化为表 1-2。由真值表可得出系统逻辑函数表达式为：D=ABC如下表所示第 3 页 共 18 页表 1-1 系统逻辑表 1-2 逻辑系统真值表信号 室内光信号 人体信号 时钟信号参数 自然光信号 人体 作息时间电灯的开光状况符号 A B C D1 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 1 00

16、0 0 00 0 1 00 1 0 0逻辑状态0 1 1 12.4 硬件设计2.4.1 系统硬件总述系 统 以 单 片 微 型 计 算 机 AT89C51 为 核 心 外 加 多 种 接 口 电 路 组 成 ， 共 有 四个 主 要 部 分 ： 光 照 检 测 电 路 、 延 时 电 路 、 热 释 电 红 外 线 传 感 及 处 理 电 路 、 输出 控 制 电 路 。如 图 2-1 所 示信号 室内光信号 人体信号 时钟信号参数 自然光照度 人体 作息时间电灯的开关状态强 无 休息 断强 无 上课 断强 有 休息 断强 有 上课 断弱 无 休息 断弱 无 上课 断弱 有 休息 断逻辑状态弱

17、 有 上课 合4图 2-1 系统硬件原理及总述结构框图外围接光照检测电路、热释电红外线传感及处理电路、输出控制电路。两个开关实现人工控制。2.4.2 AT89C51 单片机介绍AT89C51 是 一 种 带 4K 字 节 FLASH 存 储 器 的 低 电 压 、 高 性 能 CMOS 8 位 微 处 理 器 ， 俗 称 单 片 机 。 AT89C2051 是 一 种 带 2K 字 节 闪 存 可 编 程 可 擦除 只 读 存 储 器 的 单 片 机 。 单 片 机 的 可 擦 除 只 读 存 储 器 可 以 反 复 擦 除 1000 次 。该 器 件 采 用 ATMEL 高 密 度 非 易

18、失 存 储 器 制 造 技 术 制 造 ， 与 工 业 标 准 的MCS-51 指 令 集 和 输 出 管 脚 相 兼 容 。 由 于 将 多 功 能 8 位 CPU 和 闪 烁 存 储 器组 合 在 单 个 芯 片 中 ， ATMEL 的 AT89C51 是 一 种 高 效 微 控 制 器 ，AT89C2051 是 它 的 一 种 精 简 版 本 。 AT89C 单 片 机 为 很 多 嵌 入 式 控 制 系 统 提供 了 一 种 灵 活 性 高 且 价 廉 的 方 案 。 外 形 及 引 脚 排 列 如 图 所 示 。A 1VO2RR1 3RC1 4RC25RR2 6VSS 7VRF8VC

19、9IB10 VDD112OUT12 2IN131IN+14 1IN-151OUT16JP?BISS0001123J?CON3C?CAPC?103C?CAPC?CAP C?CAPC?47UFC? 103R?47K R?1MVCCR?RES4R?RES2R?10KR?1MR? 2MR?47KR?RES2R?RES2R?RES2Q?NPN0213 4Q?JDQRST9 P3010P3111 P3212P3313 P3414P3515 P3616P3717 X118X219 GND20 P20 21P21 22P2223P23 24P24 25P2526P26 27P27 28PSEN29ALE 30

20、EA 31P0732P06 33P05 34P0435P03 36P02 37P0138P00 39VCC 40P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178Q?VCCVCCY?C?C?S?S?R?C?VCCDS?LAMPRESRES220VD?DIODEVCCAT89C51光信号采集电路晶振延时电路人体信号采集电路输出控制电路第 5 页 共 18 页2.4.3 光照检测电路光 信 号 取 样 电 路 如 图 2-2 所 示 ， 图 中 主 要 由 光 信 号 采 集 电 路 和 A/D 模 数转 换 电 路 组 成 ， 其 中 模 数 转 换 是 电 路 的 核 心

21、 。 信 号 经 过 采 集 送 入 A/D 转 换 电路 ， 通 过 单 片 机 处 理 后 ， 最 终 作 为 系 统 应 用 程 序 进 行 开 关 灯 判 断 的 依 据 。A/D 转 换 器 的 位 数 应 根 据 信 号 的 测 量 范 围 和 精 度 来 选 择 ， 使 其 有 足 够 的 数据 长 度 ， 保 证 最 大 量 化 误 差 在 设 计 要 求 的 精 度 范 围 内 。 本 系 统 中 ， 信 号 的 测 量范 围 的 电 压 ： 0.009.99V， 精 度 0.01V。在 本 次 设 计 中 选 用 了 带 串 行 控 制 的 10 位 模 数 转 换 器 T

22、LC1549， 它 是 由德 州 仪 器 （ Texas Instruments 简 写 为 TI） 公 司 生 产 的 ， 它 采 用 CMOS 工 艺 ，具 有 自 动 采 样 和 保 持 ， 采 用 差 分 基 准 电 压 高 阻 抗 输 入 ， 抗 干 扰 性 能 好 ， 可 按 比例 量 程 校 准 转 换 范 围 ， 总 不 可 调 整 误 差 达 到 ()1LSB Max， 芯 片 体 积 小 等 特 点 。同 时 它 采 用 了 Micro wire 串 行 接 口 方 式 ， 故 引 脚 少 ， 接 口 方 便 灵 活 。 与 传 统的 并 行 方 式 接 口 A/D 转 换

23、 器 （ 例 ADC0809/0808） 相 比 ， 其 单 片 机 的 接 口 电路 简 单 ， 占 用 I/O 接 口 资 源 少 。a 1b 2d 4c3e 5f 6g 7GND 8LT 9RBO 10RBI11D 12C 13B14A 15VCC 16 abfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpLEDabfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpLEDabfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpLEDabfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpLEDC130pFC230PFSW-PBSW-PBSW-PBSW-PBS

24、W-PB SW-PBSW-PBSW-PBSW-PB SW-PBSW-PBSW-PBSW-PBSW-PBSW-PBSW-PBXTAL1MR 1VCC 2WDI 3GND 4RESET5WDO 6 MAX831L +5 SW-PBY0 5Y1 4Y2 3Y3 2VCC 1G2B 6G2A7C 8B 9A10 74LS138Q1 Q2 Q3 Q4R14K7R24K7R34K7R44K7+5 +5R50.1KR61KR70.1KR80.1KR90.1KR100.1KR110.1K+5R1310K1M10uFSW-PB+52143TLP4 DS1LAMP DS2LAMPDDIODER1KPNP+1222

25、0VR13图 2-2 光信号取样电路2.4.4 人体信号采集电路1) 热释电效应原理简述热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升T ，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压U 。常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体，如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。6实质上热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极。在环境温度有 T 的变化时，由于有热释电效应，在两个电极上

26、会产生电荷Q，即在两电极之间产生一微弱的电压V。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q 会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，T=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生 T，则有T 输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。所以这种传感器也称为人体运动传感器。由实验证明，传感器不加光学透镜(也称菲涅尔透镜)，其检测距离小于 2m，而加上光学透镜后，其检测距离可增加到 10m 左右。2) 人体红外探头介绍热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号。

27、热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。实际使用时,在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜,这样可大大提高接收灵敏度,增加检测距离及范围。实验证明,热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜,则其检测距离仅为 2m 左右;而配上菲涅尔透镜后,其检测距离可增加到 10 m 以上。3) 热释电红外传感器介绍 热 释 电 红 外 传 感 器 主 要 是 由 一 种 高 热 电 系 数 的 材 料 ， 如 锆 钛 酸 铅 系 陶 瓷 、钽 酸 锂 、 硫 酸 三 甘 钛 等 制 成 尺 寸 为 2*1mm 的 探 测 元 件 。 在 每 个 探 测 器 内 装入 一 个 或

28、 两 个 探 测 元 件 ， 并 将 两 个 探 测 元 件 以 反 极 性 串 联 ， 以 抑 制 由 于 自 身温 度 升 高 而 产 生 的 干 扰 。 由 探 测 元 件 将 探 测 并 接 收 到 的 红 外 辐 射 转 变 成 微 弱的 电 压 信 号 ， 经 装 在 探 头 内 的 场 效 应 管 放 大 后 向 外 输 出 。 为 了 提 高 探 测 器 的探 测 灵 敏 度 以 增 大 探 测 距 离 ， 一 般 在 探 测 器 的 前 方 装 设 一 个 菲 涅 尔 透 镜 ， 该透 镜 用 透 明 塑 料 制 成 ， 将 透 镜 的 上 、 下 两 部 分 各 分 成 若

29、 干 等 份 ， 制 成 一 种 具有 特 殊 光 学 系 统 的 透 镜 ， 它 和 放 大 电 路 相 配 合 ， 可 将 信 号 放 大 70 分 贝 以 上 ，这 样 就 可 以 测 出 1020m 范 围 内 人 的 行 动 。 菲 涅 尔 透 镜 利 用 透 镜 的 特 殊 光 学 原 理 ， 在 探 测 器 前 方 产 生 一 个 交 替 变 化的 “盲 区 ”和 “高 灵 敏 区 ”， 以 提 高 它 的 探 测 接 收 灵 敏 度 。 当 有 人 从 透 镜 前走 过 时 ， 人 体 发 出 的 红 外 线 就 不 断 地 交 替 从 “盲 区 ”进 入 “高 灵 敏 区 ”

30、， 这样 就 使 接 收 到 的 红 外 信 号 以 忽 强 忽 弱 的 脉 冲 形 式 输 入 ， 从 而 强 其 能 量 幅 度 。 人 体 辐 射 的 红 外 线 中 心 波 长 为 910 um， 而 探 测 元 件 的 波 长 灵 敏 度 在0.220 um 范 围 内 几 乎 稳 定 不 变 。 在 传 感 器 顶 端 开 设 了 一 个 装 有 滤 光 镜 片 的窗 口 ， 这 个 滤 光 片 可 通 过 光 的 波 长 范 围 为 710 um， 正 好 适 合 于 人 体 红 外第 7 页 共 18 页辐 射 的 探 测 ， 而 对 其 它 波 长 的 红 外 线 由 滤 光

31、 片 予 以 吸 收 ， 这 样 便 形 成 了 一 种专 门 用 作 探 测 人 体 辐 射 的 红 外 线 传 感 器 。4) 菲涅尔透镜介绍菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求设计的，透镜的要求很高。菲涅尔透镜在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果好。多用于精度要求不是很高的场合。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区” ，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入

32、“高灵敏区” ，这样就使接收到红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强化能量幅度。菲涅尔透镜有两个作用：一是聚集作用，即将热释红外信号折射（反射）在 PIR 上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在 PIR 上产生变化热释红外信号。由于热释电传感器输出的信号变化缓慢、幅值小(小于 1 mV) ,不能直接作为照明系统的控制信号,因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路,使得传感器输出信号的不规则波形转变成适合于单片机处理的数字信号。根据以上要求,人体热释电检测电路组成框图如图 2-3 所示。2-3 热释电检测电路组成框图1) 热释电

33、传感器处理电路本设计采用 BIS0001 来完成对热释电传感器输出信号的处理。BIS0001 是一款具有较高性能的热释电传感器信号处理集成电路,它主要由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成。图 2-4 中,热释电传感器 S 极输出信号送入 BIS0001 的 14 脚,经内部第一级运算放大器放大后,由 C3 耦合从 12 脚输入至内部第二级运算放大器放大,再经电压比较器构成的鉴幅器处理后,检出有效触发信号去启动延迟时间定时器,最后从 12 脚输出信号 Vo 送入单片机进行照明控制。实验所得,当传感器检测室内有人时,Vo 为 4 V ;无人时 Vo 为 0.

34、4 V。BIS0001 的 1 脚接高电平 ,使芯片处于可重复触发工作方式。输出 Vo 的延迟时间 Tx 由外部 R8 和 C7 的大小调整;触发封锁时间 Ti 由外部 R9 和 C6 的检测对象 热释电红外传感器菲涅尔透镜 信号处理电路 0V8大小调整。 BIS019234567MR.uFCKDGPnVo+图 2-4 热释电传感器信号处理电路图2.4.5 比较电路比 较 电 路 如 图 2-5 所 示 ， 由 两 个 运 算 放 大 器 组 成 ， 输 入 信 号 来 自 于 红 外人 体 探 头 输 出 。 比 较 电 路 中 的 基 准 电 压 分 别 由 两 个 独 立 的 分 压 电

35、 路 得 到 ， 供 电路 比 较 所 用 。 即 运 算 放 大 器 D1 的 6 脚 和 D2 的 1 脚 电 压 分 别 为 0.45V 和2.0V。 JHeadr图 2-5 人体信号比较电路第 9 页 共 18 页通 过 比 较 电 路 将 相 应 的 电 压 比 较 结 果 以 数 字 信 号 输 出 。 当 被 动 红 外 探 头 在有 效 范 围 内 感 应 到 人 体 信 号 后 ， 运 算 放 大 器 的 “2 脚 ”或 “5 脚 ”的 电 压 降 为3.0V； 当 被 动 红 外 探 头 在 有 效 范 围 内 没 有 感 应 人 体 红 外 信 号 时 ， “2 脚 ”或

36、“5 脚 ”的 电 压 降 为 1.0V。 探 头 故 障 断 路 时 ， 则 “2 脚 ”或 “5 脚 ”的 电 压 降为 0V。1) 红外探头工作正常“1 脚 ”的 电 压 恒 定 为 2.0V， “2 脚 ”的 电 压 有 1V 或 是 3.0V 两 种 状 态 ，“6 脚 ”的 电 压 恒 定 为 0.45V， “5 脚 ”的 电 压 与 “2 脚 ”的 电 压 保 持 一 致 。探 头 将 会 根 据 有 无 人 体 信 号 在 “2 脚 ”产 生 1.0V 或 3.0V 两 种 电 压 信 号 。2) 红外探头不正常工作“1 脚 ”的 电 压 恒 定 为 2.0V， “2 脚 ”的

37、 电 压 为 0V，“6 脚 ”的 电 压 恒 定 为 0.45V， “5 脚 ”的 电 压 为 0V。探 头 将 只 会 产 生 一 种 电 压 信 号 0V。具 体 的 比 较 结 果 如 下 表 1-3 所 示 。表 1-3 探头采集信号输出状态表探头工作状态“1 脚”电压“2 脚”或“5 脚”电压“6 脚”电压 P2.6 P2.5无人状态 2.0V 1.0V 0.45V 1 1正常工作 有人状态 2.0V 3.0V 0.45V 0 1断路或故障 2.0V 0V 0.45V 1 0通 过 比 较 电 路 ， 不 仅 解 决 了 不 同 工 作 状 态 时 被 动 红 外 探 头 的 对

38、外 界 人 体 红外 信 号 的 采 集 ， 而 且 也 实 现 了 仅 通 过 被 动 红 外 探 头 的 两 根 电 源 线 同 时 也 传 输 了所 采 集 的 周 围 环 境 的 红 外 信 号 ， 一 举 两 得 。2.4.6 延迟时间选择电路系 统 在 AT89C51 的 P1 中 设 置 了 延 时 时 间 选 择 电 路 ,其 目 的 是 在 环 境 光照 较 弱 时 ,照 明 设 备 延 时 一 段 时 间 后 自 动 熄 灭 。 电 路 通 过 P1.0 P1.3 设 置 4 个 延 时 时 间 ,当 P1.0 P3.0 无 开 关 闭 合 时 ,系 统 按 初 始 值 进

39、 行 延 时 ； 当 P1. 0 P1.3 有 开 关 闭 合 时 ,程 序 从 P1.3 P1.0 进 行 检 测 ,若 检 测 到 某 一 端 口 为 低电 平 时 ,则 系 统 按 当 前 端 口 设 置 的 值 进 行 延 时 。 设 置 时 间 关 系 值 如 表 1-4 所 示 。10表 1-4 端口时间设置表端 口 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3时 间 /min 15 20 25 302.4.7 输出控制电路1) 继电器继电器是一种根据电量（电压、电流等）或者根据非电量（温度、时间、转速、压力）等信号的变化带动触点动作，来接通或者断开所控制的电路或者电器，以实现自动控制和

40、保护电路或者电器设备的电器。继电器一般由感测机构、中间机构和执行机构三个基本部分组成。可分为电磁式继电器和非电磁式继电器两大类。电磁式继电器是在输入至电磁线圈中的电流的作用下，由其机械部件的相对运动而产生预定响应动作的一种电器。主要有：交流电磁继电器、直流电磁继电器、磁保持继电器、舌簧继电器等。(1) 交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。(2) 直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。(3) 磁保持继电器：利用永久磁铁或具有很高剩磁特性的铁芯，使电磁继电器的铁芯，使电磁继电器的衔铁在其线圈断电后仍能保持在线圈通电的位置上的继电器。磁保持继电器具有两个稳定状态

41、。(4) 舌簧继电器：利用密封在管形外壳内并具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。工作原理：(1) 电磁式电压继电器电磁式电压继电器是根据两端电压大小而接通或断开控制电路的继电器。这种继电线圈的导线细、匝数多、阻抗大，并联在电路中。(2) 电磁式电流继电器电磁式电流继电器串接在电路中以反映电路中的变化。为了不影响电路的正常工作。电流继电器线圈匝数少、导线粗、线圈阻抗小。除了有用于一般控制的电流继电器外，还有作为保护用的过电流继电器和欠电流继电器。2) 输出控制电路单片机输出控制信号电路如图 2-8 所示，由 P2.0、P2.3 和 P2.7 口输出的控制信号来实

42、现室内灯光的控制功能。用 P2.0 和 P2.3 两 个 输 出 来 实 现 手 动 开 关 控 制 ， 用 P2.7 口 来 实 现 智 能 控第 11 页 共 18 页制 ， 输 出 的 是 “0”电 平 时 ， 则 由 Q1 三 极 管 组 成 的 信 号 放 大 电 路 就 被 截 止 ，则 继 电 器 回 路 中 无 电 流 ， 所 以 ， 继 电 器 线 圈 无 法 工 作 ， 使 得 继 电 器 开 关 触 点 断开 ， 电 灯 回 路 不 通 ， 电 灯 不 亮 ， 反 之 ， 当 P2.7 口 输 出 的 是 “0”信 号 时 ， 则由 Q1 三 极 管 组 成 的 信 号

43、放 大 电 路 就 导 通 了 ， 则 继 电 器 线 圈 工 作 ， 使 得 继 电 器触 点 闭 合 ， 电 灯 回 路 导 通 ， 电 灯 亮 。A 1VO 2RR1 3RC1 4RC2 5RR2 6VSS 7VRF 8VC9 IB10 VDD112OUT12 2IN131IN+14 1IN-151OUT16JP?BISS0001CAPC?103C?CAPC?CAP C?CAPC?47UFC? 103R?47K R?1MVCCR?RES4R?RES2R?10KR?1MR? 2MR?47KR?RES2R?RES2RRES2Q?NPN0213 4QJDQRST9 P3010P3111 P32

44、12P3313 P3414P3515 P3616P3717 X118X219 GND20 P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE 30EA 31P07 32P06 33P05 34P04 35P03 36P02 37P01 38P00 39VCC 40P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178Q?VCCVCCY?C?C?SSR?C?VCCDS?LAMPRESRES220VDDIODEVCC图 2-8 输出控制电路3 系统软件设计及实现电 路 板 要 实 现 它 的 功 能 ， 还 要 必

45、 不 可 以 的 软 件 程 序 对 它 进 行 控 制 。 软 件设 计 分 主 程 序 设 计 、 子 程 序 设 计 、 中 断 程 序 设 计 三 大 块 。 软 件 是 计 算 机 系 统 的灵 魂 ， 没 有 软 件 计 算 机 不 能 充 分 发 挥 其 功 能 ， 这 是 软 件 在 计 算 机 中 的 地 位 ， 而在 计 算 机 控 制 系 统 中 ， 软 件 也 是 非 常 重 要 的 。 在 照 明 控 制 系 统 中 ， 硬 件 设 备 的功 能 是 由 软 件 来 定 义 的 ， 如 系 统 要 控 制 分 布 的 照 明 灯 具 ， 通 过 编 程 完 成 对 输

46、出 电 路 的 控 制 等 等 ， 由 此 可 见 ， 软 件 是 控 制 系 统 中 的 一 个 重 要 组 成 部 分 。该照明控制系统的软件程序包括：照明启停控制程序、照明亮度控制程序、照明定时控制程序等。本着软件设计的基本方法，照明控制程序的软件设计方法是利用传统的结构化分析与设计方法来完成的。结构化程序设计方法虽然是早期的程序设计方法，但该方法还一直被广泛地使用。结构化系统分析与设计贯穿整个软件设计过程，遵循“自顶向下，逐步求精”的基本原则。本照明控制系统软件程序总体结构如图31所示。12取键值初始化调用键盘扫描程序有键按下吗返回开始YN图 31 照明控制系统软件程序总体结构图当电源

47、接通后，开始初始化，程序调用键盘，扫描程序。判断有无热键按下，如果有，则为人手工控制：如果没有，则根据外界条件控制。当有人时，如果光线很强，系统认为是白天，或者不需要开灯。当光线弱时，系统判断是晚上，则控制灯亮。当没有人时，系统判断室内无人，则使输出电路控制灯不会亮。第 13 页 共 18 页结 论根据本次设计要求，我首先了解了国内外的智能照明控制系统的背景，便于后面设计。系统阅读了相关大量书籍、资料，学习了 51 系列单片机的工作原理及使用方法，并仔细分析了课题设计要求，在实际设计过程中，条件艰苦，由于能力有限及考虑到实际情况，部分功能未能实现，就省略掉了。本设计过程中去掉了时间显示电路，只

48、是能延时一段时间然后灯灭。本文使用 AT89C51 单片机实现主控制，完成相关电路的设计，最终实现了几个简单功能。能够对输出电路的控制，实验小灯泡能够对光和人的检测并能做出相应反应，开或者关。基本上达到了智能照明的控制。通过本次毕业设计，我受益匪浅，学到了很多知识，大大增强了自己的动手能力。还使我们对一个项目的整体设计有了初步认识，并学会了使用 keil 软件进行仿真调试，使用 Protel se99 软件画原理图，画 PCB 板等。实验中使我们认识到理论知识与实践中的巨大差别，懂得理论知识，并不代表能够很顺利地做出实际想要的效果的电路板。总之，在这次课题设计过程中，丰富了理论知识，增强了自己

49、的实际动手能力，增强了自己解决问题的能力。参考文献1 李全利. 单片机原理及接口技术.北京M. 高等教育出版社 ,2008,8(6): 8-132 王丽敏. 电路仿真与实验M. 哈尔滨工程大学出版社 , 2000(5): 3-153 胡汉才. 单片机原理及其接口技术M. 清华大学出版社 , 1996(3): 11-144 刘志名. 电路分析. 西安电子科技大学出版社M. 2004(8): 4-95 万文略. 单片机原理与应用. 重庆大学出版社M. 2004(6): 6-1214致 谢本设计是在 XXX 和 XXX 老师指导下完成的。在课程设计中，我深深感受到了两位老师那种诲人不倦、教书育人的崇高精神。非常感谢在工作之余能够抽出他们宝贵的时间为我的设计细心指导。由于经验匮乏、知识面窄，在设计过程中遇到了很多疑虑。感谢老师给我提供相关的信息，理清思路，交提供解决问题的方法。这为我的设计中解决了很多问题，并少花了很多时间，最终让我的疑虑都一一解开，最终完成了设计。在此，向在课程毕业设计当中给我提供帮助的 XXX 和 XXX 老师说一声“老师您们辛苦了！” 。并真诚地祝福老师在今后的工作及生活中。还要感谢这四年来给我们授过课的老师们，是你们教会了我