智能灯光控制系统

.测量与控制系统课程设计题目基于单片机智能灯光控制系统姓名学号专业年级指导教师实验教室机械工程学院2018年12月20日1目录摘要.................................................................2....................................................错误!未定义书签。1绪论..............................................................31.2课题现状......................................................31.3课题意义......................................................32总体方案设计......................................................42.1热释电传感器的简介.........................................52.1.1信号采集处理模块.........................................72.2光检测电路设计...............................................92.3单片机部分...................................................92.3.1STC89C52单片机简介.......................................92.3.2单片机的引脚功能描述....................................102.3.3单片机的时钟电路与复位电路设计..........................112.3.4单片机最小系统.........................................122.5电源模块....................................................133软件的程序实现...................................................143.1软件设计语言的选择...........................................144硬件调试和遇到的问题以及本人任务分工进行情况.....................155电路的调试.......................................................156总结评价与心得体会...............................................16参考文献............................................错误!未定义书签。附件一：总体原理图设计..............................................17附件二：元器件清单..................................................17附件三：程序源代码..................................................182摘要随着现在社会的发展，时代进步，高新技术的快速融入，人们的生活发生了巨大的改变，人们置购了大量高新技术的产品，许多高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律。智能灯光控制系统由单片机最小系统、人体感应模块、关照强度模块、灯光控制模块、电源模块和灯泡组成。本文以STC89C52单片机为核心，通过利用光照度和红外人体感应相结合主动与被动的探测方法，现了室内无人或者关照充足时灯光自动光灯，有人到来且光照不足时自动开启灯光。当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时一分钟后会自动熄灭。在白天，即使有人走过时，灯也不会亮，可以达到节能的目的。关键词：人体感应、智能灯光控制、光强度检测31绪论1.1课题研究的目的与意义能源问题和环境问题一直是人类社会面对的重大问题，特别是到了二十一世纪，对降低能耗和保护环境的要求更成了国家长期发展的重中之重，我国也提出了“节能减排”的号召。而在众多的能源问题中，电能的短缺是束缚经济发展和民生活的重要能源问题之一。据报道，用于照明的能源消耗占整个办公大楼能源消耗的20％~60％，这部分能耗的多少很程度上取决于照明的控制效果。在现代建筑的楼宇自动化系统中，照明控制也是其中一个重要分支。现代建筑对照明的要求很高，除了应该满足为建筑内人们在工作、学习、生活时对视觉环境的要求以外，还应该利用照明设备的不同类型及光线的变换为人们提供一个舒适、有美感的办公、学习和生活环境，此外，还应该提高能源的利用率，实现节能的目的。而传统的照明系统由于其管理落后、能源浪费、舒适性差、布线复杂以及灯具寿命短的缺点，己不能满足人们的这种需求，所以研究新型照明控制系统，对减少这部分能源消耗、减少环境污染，同时更好的满足人们对照明质量的要求，都有极其重要的意义。新型的照明控制系统主要指综合了照明、自动化控制、计算机技术、电力电子技术和网络技术等的智能照明控制系统。最根本的是通过充分利用自然光来减少人工照明带来的能源消耗。1.2课题现状公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关,由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象,故使灯泡寿命短,浪费电量,为国家、单位、个人造成经济损失。因此，设计一个基于单片机的智能灯光控制系统，使公共场所和居民居住区的公共楼道灯在白天时不亮，晚上闻声自亮，待人走后，1分钟后自动关闭，既方便，又省电。1.3课题意义（1）利用单片机作为中央处理器；（2）实现了室内无人或者关照充足时灯光自动光灯，有人到来且光照不足时自动开启灯光。4（3）延时关灯；（5）所设计的开关系统应做到节能、智能、耐用、可靠性高以及维护方便。2总体方案设计智能灯光控制系统由单片机最小系统、人体感应模块、关照强度模块、灯光控制模块、电源模块和灯泡组成。本系统采用了光敏电阻检测白天黑夜，红外热释电传感器感应人体信号，经过单片机分析处理后判断是否控制灯光亮灭情况，实现了室内无人或者关照充足时灯光自动光灯，有人到来且光照不足时自动开启灯光，如果光照度和人体感应都不满足时，单片机延时1分钟，关掉灯光。实现了一个节能的效果。该系统制作简单、成本低，安装比较方便，而且比较稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：电路总原理图如图1所示：图1总体设计框图光照控制电路电源模块电路STC89C52单片机复位电路灯泡继电器人体感应电路52.1热释电传感器的简介基于红外线技术的自动控制产品,灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式,广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品。实物图片：电气参数：电气参数DYP-ME003人体感应模块工作电压范围DC4.5-20V静态电流50uA电平输出高3.3V/低0V触发方式L不可重复触发/H重复触发延时时间5S(默认)可制作范围零点几秒-几十分钟封锁时间2.5S(默认)可制作范围零点几秒-几十秒电路板外形尺寸32mm*24mm感应角度100度锥角感应距离7米以内工作温度-15-+70度感应透镜尺寸直径:23mm(默认)6功能特点：1.全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。2.光敏控制（可选择，出厂时未设）：可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。3.温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至30～32℃，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。4.两种触发方式：（可跳线选择）a.不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平；b.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。5.具有感应封锁时间(默认设置:无封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒—几十秒钟)。6.工作电压范围宽：默认工作电压DC4.5V-20V。7.微功耗:静态电流50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。8.输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。感应范围：72.1.1信号采集处理模块图3-5信号处理模块8图3-6实物图本电路是将人体辐射的红外线转变为电信号。热释红外感应2脚输入到前置放大器OP1进行放大，然后由C4耦合给运算放大器OP2进行第二级放大。再经过电压比较器COP1和COP2构成双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延时时间定时器输出信号在经过R3进入单片机部分进行处理。延时周期可通过R12来调节输出，在延时时间内只要Vs发生上跳变，Vo就会从Vs上跳变时刻起继续延长一个周期，而电路中的电容为了能够更好的控制了芯片内的定时器，若Vs一直保持为高电平，这样就可以通过P10传输到单片机内进行下一步处理。而根据不同的距离要求来调节R13，最大可以调节到7米左右。图中BISS0001中1脚用跳线连连接住一个接高电平后，在延时时间段内如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才将高电平变为低电平，本电路设计就是可触发方式。2.1.2人体感应模块电路设计人体感应模块采用红外热释电传感器，有三个引脚，一个电源，一个地，一个信号脚，默认为低电平，当检测到人体时，第二脚信号脚为高电平，送到单片机做判断，并设有人体感应信号指示灯D2，当有人体信号时，发光二极管点亮发光，无信号时，熄灭，其中R2为限流电阻，防止信号灯D1烧死。具体电路图如国2所示：123P1Header3VCCP112KR2D1LEDP12图2人体感应电路原理图92.2光检测电路设计智能灯光控制系统除了人体感应以外还有光线强度检测，只有这两种添加同时满足的情况下才能控制灯光的亮。可以实现室内无人或者关照充足时灯光自动光灯，有人到来且光照不足时自动功能，实现了一个节能的效果。这就必须设计一个光控电路，原理图如图3所示。GR？1光敏电阻R710kVCC10KR5R62KP1312D323841U2Alm393_T光敏电路模块图3光信号判断电图中GR1为光敏电阻器，光敏电阻器的主要功能是，当没有光照或光线不足时，其阻值较大，达到兆欧级以上，相当于处于短路状态，此时R9上端输出为低电平。而当有光照时，光敏电阻阻值下降，阻值相当小，此时电位器R9的上端输出为高电位。LM393和电位器R5组成一电压比较器，当同相输入端电位高于反相输入端时，LM393输出一高电平，反之，当反相输入端电位高于同相输入端时，LM393输出一低电平，输出信号送到单片机，由单片机进行检测，判断是否有光照。2.3单片机部分2.3.1STC89C52单片机简介STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU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、超有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2