AT89C51单片机的照明控制系统

AT89C51单片机的照明控制系统组别：第五组组长：XX组员：XXXXXXAT89C51单片机的照明控制系统组员分工：XX：编写策划以及相关硬件设计XX：产品评估与软件结构图设计XX：硬件电路设计XX：研究背景与市场调查研究背景随着国民经济的快速发展和社会进步，教育在全社会愈加被关注和重视，校园规模也随着受教育者的数量增加而不断扩大，教室的数量也大幅度增加。为使师生有舒适的教学和学习的环境，无论是教室的面积、设施和照度，校方在力所能及的范围内，都付出了十分的努力。但由于学校开放型的管理模式，以及全员的节能意识的淡薄，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；即使室内无人或人数很少的情况下，也是全部开启室内照明。夜间许多教室，即使仅有几个学生在教室自习，但室内照明全部开启，绝不会有师生因为只有少数人而仅开几盏灯。长明灯比比皆是，人走不熄灯的现象到处存在。这些现象普遍存在于各大高校，浪费了电力资源。研究背景能源短缺是21世纪国际面临的新课题。在寻找新的能源之外，节约能源，提高效益也就成为了我们研究的目的。所以学校如何来节省电力能源也成为了一个迫切需要解决的问题。从节约资源、对社会贡献、节省高校经费支出和学生的健康等多方面考虑，高校教室照明的节电问题不得不提到重要的议事日程上来。研究背景本设计通过热释型红外传感技术，利用人体的温度作为检测目标。当人进入其探测区域内，红外传感器将人体与空间温度的差值传递给信号处理系统，从而实施对控制电路的驱动与否，实现对控制对象的具体控制，最终由单片机对房间内人数和光线的综合实时控制。根据实际情况自动控制灯的开关，这样就会杜绝严重的浪费现象，并且具有明显的经济价值。研究的基本框架该系统应用了两种传感器，人体红外传感器和自然光线传感器，对现场的自然照明情况和人员情况，实现实时自动检测与控制的功能，从而实现节能降耗的目的。具体功能如下：第一，系统设计人体红外检测电路，有人进入探测范围时输出信号。第二，系统设计自然光检测电路，对照明现场的亮度进行自动检测。虽在工作时间，但现场的亮度如果能够满足设定要求时，系统同样关闭照明设备。第三，设计按键电路，设定强制开灯和强制关灯按键。如有需要人为开灯或灭灯，可按相应键。比如在教室内，晚上要演示幻灯片，现实条件是室内有人，自然亮度不满足工作要求，按照系统的自动控制程序，是不会灭灯的，但我们确实需要灯灭，这时就可以按下强制关灯按键。设计该系统的理念是：第一，“以人为本，人使用灯”;第二，“节能环保”。系统总体框图流程图硬件电路设计------电源模块由于整个系统采用的电源电压需+5V和+12V电压，把频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定的5V直流电压。其主要经过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流电压。电源电路得到+5V的直流电压供AT89C51,热释红外芯片RE200B,传感器信号处理芯片BISS0001,电压比较器，LED等器件使用，+12V为继电器提供电压。硬件电路设计------执行模块-继电器电路使用了一个三极管Q1来控制继电器电路，继电器RL1线圈一端接+12V直流电源另一端与三极管集电极相连。当单片机引脚输出高电平时，继电器RL1开关动作，电灯电路接通。二极管D5起续流作用。12v硬件电路设计------LED指示电路任何仪器设备，如果有实时的信号指示，不仅能够帮助人们分析该系统是否在正常工作。而且具有一种心理暗示，能够让人觉得踏实愉悦。该照明系统设置了两个LED灯作指示灯，绿色LED亮时，表示系统处于自动监控状态：黄色LED灯亮时，表示系统处于键盘强制控制状态，等待退出键S3使其退出强制状态。硬件电路设计------人体红外检测电路人体红外检测电路框图硬件电路设计------人体红外检测电路人体辐射的红外线中心波长为9-10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20um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7-10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，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。该模块由三部分组成，包括：菲涅尔透镜，热释电红外传感器以及相应的传感器信号处理电路。人体热释红外信号通过菲涅尔透镜聚焦，传给热释电红外传感器PIR，然后PIR将物理信号转换为微弱电信号，接着PIR信号处理电路将微弱电信号进行处理，生产单片机可识别的数字信号。最终有人时，PIR输出为高电平；无人时PIR输出为低电平。这就是该电路模块要实现的功能。硬件电路设计------人体红外检测电路人体红外检测电路图硬件电路设计------可见光检测模块感光器件为光敏电阻RL，R1为精密电阻。光敏电阻RL一端接+5V电源，另一端与R1的电阻分压。当有光照射时，光敏电阻阻值下降，三级管VT进入饱和状态，输出为低电平；当无光照时，三极管VT截止，输出为高电平。集电极输出经非门整形后直接与单片机I/O口连接。使用一个光敏电阻作为光线传感器检测环境的光照度,光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻硬件电路设计------按键电路该系统设计了三个独立式按键，它们的功能分别为S1强制控制照明系统的灯全亮、S2强制灯全灭、S3可以使系统退出这种强制程序，使系统回到自动监控的状态中。这三个按键是分别接在单片机的P0.0、P0.1、P0.2三个端口上，由于P0口内没有上拉电阻，故外接三个上拉电阻。按照图中接法，这几个端口是低电平有效。主电路原理图申伟光照检测模块按键模块人体红外检测模块电源模块继电器模块LED指示模块照明电路申伟软件设计主程序流程图软件设计按键流程图本设计中，按键程序采用扫描方式的来判断是否有键。按键流程里设计了10ms延时子程序来消抖。总结与评价智能照明控制系统是通过使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，智能照明控制系统于手动照明控制系统相比有很多优点：（1）实现照明控制人性化，通过控制调解，来实现场景控制、定时控制、多点控制等多种控制方案，以保证照明质量。（2）改善工作环境，提高了工作效率，延长了灯具的使用寿命。（3）节约能源，智能照明管理系统采用设置照明工作状态的方式，通过智能化管理使系统能最大限度地节约能源。（4）提高管理水平：将大大减少使用者的运行维护次数。总结与评价然而，科技是把双刃剑。不得不说，智能照明系统仍然存在缺陷与不足：（1）与传统照明系统相比，价格较昂贵。（2）使用场景存在局限性，目前只适用于学校教室，图书馆，家居方面。（3）系统结构比传统照明系统复杂，维护费用较高。电子设备回收费用较高，且难度较大