【正文】 照明控制系統(tǒng)利用照明配電箱通過手動開關來控制照明燈的關閉開啟，以實現(xiàn)遠程自動控制?，F(xiàn)代社會出現(xiàn)的樓宇自控系統(tǒng)，是以電氣繼電器來實現(xiàn)小區(qū)區(qū)域控制、電子監(jiān)控、定時通斷等功能。隨著計算機技術與自動化技術的發(fā)展，開發(fā)出了智能化水平更高的專業(yè)照明控制系統(tǒng)，從而可以延長燈具壽命、節(jié)約電能、提高生活質量。 根據(jù)客戶的使用經(jīng)驗，不僅可以降低照明管理與設備維修費用，還能起到改善環(huán)境、提高工作效率的顯德州學院 機電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 2 著效果。 本系統(tǒng)是以單片機為控制器的核心，其是以 MCS51為基礎，以人體釋熱紅外線傳感器和光敏三極管為信號采集單元 ,再連接外圍電路，通過單片機通信方式實現(xiàn)照明燈具的智能控制。 照明控制系統(tǒng)設計原理 以 MCS51 單片機作為主要控制部件，采用光敏三極管檢測環(huán)境光的強度 ,采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在，系統(tǒng)通過對人體的存在信號和環(huán)境光信號的識別，完成對房間照明回路的控制 [2]。在特殊情況下可以通過手動來控制燈的開 關。一號按鈕控制手動與自動，二號按鈕控制燈的開關盞數(shù)，按 0次沒燈開，按 1次開 1盞燈，按 2次開 2盞燈，按 3 次開 3 盞燈，按 4 次后返回到 0。硬件電路的設計最重要的是選擇系統(tǒng)所應用的單片機，并確定與之配套的外圍芯片，硬件電路設計包括輸入輸出接口設計，ＬＣＤ液晶顯示電路，電燈驅動電路，光敏三極管檢測電路等。軟件設計的方法：本系統(tǒng)采用 MCS51系列單片機，使用匯編語言進行開發(fā)。 控制系統(tǒng)的設計方案 系統(tǒng)的結構主要由單片機控制系統(tǒng)，電燈電源驅動系統(tǒng)， LCD顯示系統(tǒng)，信號采集處理系統(tǒng)四部分組成，以達到控制照明燈具的目 的。外接的傳感器（人體釋熱紅外線傳感器和光敏三極管）將信號傳送給單片機后，由單片機控制燈的開關和顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)在單片機的控制之下完成對數(shù)據(jù)的計算，處理，顯示，同時能夠控制照明燈具。硬件電路只是系統(tǒng)的實施工具，大量的工作是由軟件來完成的。這些軟件程序是系統(tǒng)的靈魂，是負責完成硬件電路實現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護系統(tǒng)正常工作的工具。 圖 1 控制系統(tǒng)結構示意圖 德州學院 機電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 3 控制系統(tǒng)的主要功能 單片機首先通過按鈕 1 判定是自動還是手動，自動時，根據(jù)人體存在信號采集電路和光敏三極管采光電路的檢測結果，先判定室內(nèi)是否有人 ，再判定室內(nèi)光照度，單片機再決定是否開燈，開幾盞燈，最后通過 LCD 顯示開了幾盞燈和關閉了幾盞燈。手動時，按鈕 2控制燈的開關盞數(shù)，按 0次沒燈開，按 1次開 1 盞燈，按 2次開 2盞燈，按 3次開 3盞燈，按 4次后返回到 0。 手動 /自動： （ 1）自動有三種模式： A 全關； B 開 2盞； C 開 3盞。 （ 2）手動有四種模式： A 全關； B 開 1盞； C 開 2盞； D 開 3盞。 2 硬件設備的介紹 MCS51 單片機的性能指標 本系統(tǒng)采用 MCS51系列的 8051單片機作為控制核心 [3]。 MCS51系列單片機是美國 Intel公司于 1980年推出的一種 8位單片機系列。 8051 的片內(nèi)程序存儲器（ ROM）是掩膜型的，即在制造芯片時已將應用程序固化進去。 8051具有良好的抗干擾性好，可以在惡劣環(huán)境下良好工作。 8051 CPU的時鐘頻率是 12MHZ，對傳感器的計數(shù)脈沖可以進行快速的處理。 805l有 32根輸入輸出 I／ O 口線，可以連接 LED顯示器、存儲器、光敏傳感器等各種外部器件。8051功耗低，可以在低電壓工作模式下工作，可以利用電池對系統(tǒng)供電 [4]。 8051單片機引腳說明 VCC：電源電壓。 GND：接地端。 P0口： P0口為一個 8位雙向 I/O口。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL門電流，當 P2 口被寫 1 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當用于外 部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 德州學院 機電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 4 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當P3口寫入后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示 ： P3口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖 存地址的地位字節(jié)。在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 德州學院 機電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 5 圖 2 8051 單片機引腳圖 人體釋熱紅外線傳感器 所用人體 熱釋電紅外傳感器型號為 HP208，它 是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。靜態(tài)電流極小， 50微安，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外感應器應用在自動燈光控制系統(tǒng)中。 HP208是由運算放大器、狀態(tài)控制器、電壓比較器、延遲定 時器等構成的數(shù)?；旌霞呻娐?。 人體存在傳感器的 1號引腳為電源信號端， 2號引腳為采集信號輸出端， 3號引腳為接地信號端 [5]。 光敏三極管介紹 該設計所用光敏三極管型號為 3DU5C，晶體三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。在家里安裝一個檢測電路，利用光敏三極管檢測光強度，當亮度達到一定程度的時候，使得家里面日光燈無法啟動，可以利用光敏三極管附加電磁繼電器來完成這個電路。并不是每一個居室的明亮程度都是相同的，因此采光點的選取是一個關鍵，可以采用多點取樣來達到這個要求。例 如在 3個居室中都安放光敏三極123456789101112EAVPP13XTAL114XTAL215RESET161718PSEN19GND20VCC40393837363534333231302928272625242322ALEP21德州學院 機電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 6 管，我們可以設置，如果他們?nèi)炕蛘叽蟛糠至炼榷己芨?，那么，日光燈就無法正常啟動 ，達到節(jié)約能源的目的。當陰天時，亮度不夠，那么日光燈可以開啟了，但是不久天氣放晴，日光燈不會自動關閉，同樣造成很大浪費。可以在采光點所在的家外面再安裝一個采光點，當室內(nèi)外強度的差值縮小到一定范圍時，我們可以認為日光燈的作用可以忽略，日光燈就會自動關閉。綜上所述，利用光敏三極管設計一個電路，使得日光燈無法正常啟動或者被強制關閉，通過光敏三極管的特性來得到節(jié)約的目的。 LCD 液晶顯示 該設計所用 LCD 液晶顯示器型號為 DM1602，該液晶顯示器具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。 1602采用標準的 16腳接口，其中 : 第 1腳： VSS為地電源 第 2腳： VDD接 +5V正電源 第 3腳： V0為液晶顯示器對比度調整端。對比度過高時顯示會模糊，使用時通過一個 10K的電位器可以調整對比度；接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高。 第 4腳： RS為寄存器選擇端，低電平時選擇指令寄存器，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器。 第 5腳： RW為讀寫信號端，高電平時 進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW為高電平時，讀忙信號，當 RS為高電平 RW為低電平時，寫入數(shù)據(jù)。 第 6腳： E端為使能端，由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)總線。 第 15～ 16腳：空引腳。 德州學院 機電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 7 VSS1VDD2V03RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714 圖 3 DM1602 引腳圖 看門狗 MAX813L MAX813L是一帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復位芯片 ,它具有使用方便，體積小、功耗低的特點。它的復位信號為高電平，在復位信號為高電平場合，它是單 片機控制系統(tǒng)的理想芯片。 MAX813L，引腳簡單介紹如下：第 (1)腳為手動復位輸入，低電平有效；第 (2)為電源電壓；第 (3)腳為接地端；第 (4)腳為電源故障輸入；第 (5)腳為電源故障輸出；第 (6)腳為看門狗輸入，第 (7)腳為復位輸出，第 (8)腳為看門狗輸出。 (如圖 4 所示 MAX813L) 圖 4 看門狗電路圖 MAX813L芯片的主要功能特點： 德州學院 機電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 8 （ 1）手動復位輸入。第 (1)腳輸入一個低電平，第 (7)腳產(chǎn)生復位輸出。 （ 2）復位輸出。當系統(tǒng)掉電，上電或者供電電壓降低時，第 (7)腳復位產(chǎn)生復位輸出。 （ 3）看門狗電路輸出。如果在 ，即第 (6)步無脈沖輸入，則第 (8)腳輸出低電平信號。 （ 4） ，第 (5)腳輸出一個低電平信號。 3 家居照明控制系統(tǒng)的硬件電路設計 主控制器的電路設計 本系統(tǒng)采用 MCS51系列的 8051單片機作為控制核心 [6]。 MCS51系列單片機是美國 Intel公司于 1980年推出的一種 8位單片機系列。 8051 的片內(nèi)程序存儲器（ ROM）是掩膜型的，即在制造芯片時已將應用程序固化進去。 8051具有良好的抗干擾性好，可以在惡劣環(huán)境下良好工作。 8051 CPU的時鐘頻率是 12MHZ，對傳感器的計數(shù)脈沖可以進行快速的處理。 805l有 32根輸入輸出 I／ O 口線，可以連接 LED顯示器、存儲器、光敏傳感器等各種外部器件。8051 功耗低，可以在低電壓工作模式下工作，可以利用電池對系統(tǒng)供電。第 40 腳接電源電壓， MR與 WDO經(jīng)過一個二極管連接起來， WDI 接單片機的 ， RESET 接單片機的復位輸入腳 RESET， MR經(jīng)過一個復位按鈕接地。 德州學院 機電工程系 2022 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 9 123456789101112EAVPP13XTAL114XTAL215RESET1617