【正文】 基于單片機(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究基于單片機(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II1 引言 1 本課題研究的意義 1 國內(nèi)外教室燈光控制器研究的現(xiàn)狀及其存在的問題 1 本課題研究的內(nèi)容和目標(biāo) 3 研究?jī)?nèi)容 3 研究目標(biāo) 3 本課題擬解決的關(guān)鍵問題 42．教室燈光控制器簡(jiǎn)介及控制方案的分析 5 教室燈光控制器簡(jiǎn)介 5 系統(tǒng)控制方案的分析 53．系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 6 控制模塊的硬件構(gòu)成 6 控制系統(tǒng)的主要硬件電路 7 系統(tǒng)主控電路 7 日光強(qiáng)度檢測(cè)模塊電路 8 熱釋電紅外人體檢測(cè)模塊電路 9 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 12 15 遙控鍵盤管理模塊電路 17 超時(shí)報(bào)警電路 19 系統(tǒng)供電電路 204 控制模塊軟件設(shè)計(jì)與開發(fā) 21 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊 21 22 定時(shí)中斷處理 23 數(shù)據(jù)采集模塊 24 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn) 24 人體存在傳感器的安裝要求 25 時(shí)鐘模塊 26 26 系統(tǒng)鍵功能 28 遙控鍵盤 28 鍵功能處理程序 305 結(jié)論與建議 32 32 32致 謝 33參考文獻(xiàn) 34附錄………………………………………………………………………………………………………………………………………..36461 引言 本課題研究的意義 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，導(dǎo)致用電負(fù)荷的加劇，又由于世界性的能源危機(jī)，能源缺乏已成為世界所面臨的嚴(yán)峻問題。而此問 題對(duì)我國來說尤為嚴(yán)重。隨著各類大、中專院校的擴(kuò)招，教室的擴(kuò)建，教室照明的需求也越來越多，而教室照明的管理不到位，往往造成電能的巨大浪費(fèi)，這樣，提高教室用電效率就成為首要考慮的問題。 目前對(duì)燈光的智能控制，國內(nèi)外已經(jīng)開始采用，但對(duì)教室燈光的控制，尤其是我國教室燈光的智能控制尤為缺乏和不完善，依然是傳統(tǒng)式的人工管理。各類大、中專院校不斷擴(kuò)招，教室不斷擴(kuò)建，教室的用電負(fù)荷不斷加大，教室用電管理不善，造 成學(xué)校電能浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失，這種的浪費(fèi)與當(dāng)今的節(jié)約能源理念楣違背。再者，現(xiàn)代自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。例如摟道燈光的自動(dòng)控制等等。所有這些使得教室燈光控制也應(yīng)該朝著智能的方向發(fā)展。于是，開發(fā)簡(jiǎn)便，實(shí)用的教室燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)便具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 國內(nèi)外教室燈光控制器研究的現(xiàn)狀及其存在的問題 世界各地發(fā)電的主要原料是煤炭、石油和天然氣，面丹麥在能源利用方面的成功經(jīng)驗(yàn)提供了很好的借鑒。從1974年以來，盡管丹麥國民收入增長(zhǎng)了50%。丹麥總的能源消費(fèi)量并沒有增加。丹麥?zhǔn)荗ECD成員國中能源消耗量和國民收入比值最小的國家。他們不斷地提供一些節(jié)能供熱系統(tǒng)。例如丹麥熱電周供熱電廠(CHP)。兩且，他們盡可能的有效利用資源。這樣，他們的能源使用總效率達(dá)到了90%。丹麥政府很重視住房空同用電的節(jié)簏，并設(shè)立了對(duì)新建房屋節(jié)能的諸多要求。數(shù)據(jù)顯示，居民入住有節(jié)能裝置的房子時(shí)，他們要支付比沒有節(jié)能方案房屋高出8%的費(fèi) 用。其節(jié)能項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)在歐盟國家中廣為流傳。還有，歐司朗一斯維尼亞公司不斷的推出新型高輸出的熒光燈，節(jié)約6%的總系統(tǒng)功率，并具有更高的光通量和平均光通量。飛利浦照明公司推出的陶瓷金鹵燈代替過去的鹵鎢燈，可節(jié)能60%的電能。種種跡象表明世界各國都在采取不同方式 來節(jié)約能源，節(jié)約電能。中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)多年的高速發(fā)展讓能源問題日益突出。雖然我國能源總儲(chǔ)量不低，但由于我國人口眾多，所以人均儲(chǔ)量少，單位產(chǎn)值的能耗 是發(fā)達(dá)國家的310倍。能源問題已成為制約我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵 問題。從環(huán)境和自然資源角度出發(fā)，能源問題也是我國長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略中一個(gè)關(guān)鍵因素。此外，能源問題不僅關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境生態(tài)，在特定情況下還會(huì)對(duì)社會(huì)穩(wěn)定有很大影響。鑒于能源問題的重要性，我 國在綠色照明工程新聞發(fā)布，綠色照明工程未來五年問將在公用設(shè)旅、 賓館、商廈、節(jié)電290億度電。上海、河北等一些地方采取政府對(duì)節(jié)能燈大宗采購每只補(bǔ)貼3 至4元的方式進(jìn)行推廣。從普通白熾燈到高效節(jié)能燈，使我國的電光源 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步向節(jié)電型轉(zhuǎn)變，熒光燈與普通白熾燈的比例由1995年的1：：。目前，我國照明用電約占社會(huì)總用電量12%，采用高效照明產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低效照明產(chǎn)品可節(jié)電60%80%。如今，北京正在大力推行綠色照明工程，己推出上百萬只綠色照明光源和部分節(jié)能電器，據(jù)估算年節(jié)約用電可達(dá)3442萬千瓦時(shí)。政府已經(jīng)在商廈、學(xué)校、醫(yī)院等更換24萬只節(jié)能燈具。在奧運(yùn)工程的建設(shè)上、也大量運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，北京的奧運(yùn)廠館“水立方”，通過采用大量的節(jié)能燈具，裝備新技術(shù)，通過增強(qiáng)透光性白天可節(jié)約照明能耗50%。我們黨在2000年10月11日黨第十五屆中央委員會(huì)第五次會(huì)議通過 的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃的建議》中明確指出： “加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是今后五年至十年一項(xiàng)十分重要的任 務(wù)?！逼渲刑岬降幕A(chǔ)設(shè)施建設(shè)就包括了能源建設(shè)?！督ㄗh》還強(qiáng)調(diào)了能源建設(shè)要發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高利用效率，加強(qiáng)環(huán)境保 護(hù)。面臨如此緊迫的能源問題，我們應(yīng)該把著眼點(diǎn)放在“高效”利用“清 潔”能源上。由此可見，節(jié)能照明用電，對(duì)節(jié)能具有重要的意義。目前國內(nèi)各類院校中，由于同學(xué)們的自覺節(jié)能意識(shí)薄弱，在光線足夠強(qiáng)時(shí)也開燈，課上完離開教室后燈還亮著的現(xiàn)象普遍存在；而且，節(jié)能規(guī)劃極為欠缺，教室的燈光 控制由管理人員手工代替，教室極多，管理人員忙不過來,這樣就造成不必要的電能 浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失?；谝陨戏N種原因，提高教室用電效率就成為學(xué)校節(jié)能的重要且主要的措施之一，因此節(jié)能技術(shù)的重要手段之一就是教室燈關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無疑就成為其中一項(xiàng)重要課題。 本課題研究的內(nèi)容和目標(biāo) 研究?jī)?nèi)容 本課題的研究?jī)?nèi)容有如下幾點(diǎn)： (1) 了解教室照明光強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn) 。 (2) 調(diào)研教室燈光照明需求以及環(huán)境光強(qiáng)弱與開、關(guān)燈的關(guān)系； (3) 研究人體存在探測(cè)技術(shù)，探測(cè)角度與范圍； (4) 研究傳感器在教室分布、安放問題，是否一燈一個(gè)傳感器或多燈公用傳感器等； (5) 研究確定人體傳感器的有關(guān)參數(shù)； (6) 研究燈光控制器電源問題；(7) 研究控制器參數(shù)值設(shè)定的要求及方案；(8) 研究人工設(shè)置參數(shù)、掉電保存參數(shù)的問題； (9) 研究使用遙控器控制燈光控制器技術(shù)；(10) 研究與現(xiàn)有教室照明相兼容，易替代，不易被偷盜、被仿制，易于維護(hù)、維修等控制技術(shù)； (11) 研究報(bào)警等附加功能問題 研究目標(biāo) 研究的教室燈光控制系統(tǒng)能用于現(xiàn)有教室照明系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)燈光控制相兼容，以降低成本；通過 反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，最終達(dá)到可靠性、實(shí)用性、推廣性較好的目標(biāo)。 本課題擬解決的關(guān)鍵問題 本課題擬通過試驗(yàn)研究教室燈光的各種控制方案解決如下關(guān)鍵問題：(1) 照明回路的控制回路與控制器本身的節(jié)能問題； (2) 傳感器與教室燈配合安裝的問題； (3) 環(huán)境光參數(shù)輸入采集問題 (4) 人存在傳感器參數(shù)輸入采集問題： (5) 開、關(guān)燈的自動(dòng)與手動(dòng)兼容措施；2．教室燈光控制器簡(jiǎn)介及控制方案的分析 教室燈光控制器簡(jiǎn)介 教室燈光控制器可實(shí)現(xiàn)有效的教室燈光智能控制。其輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)等的外界因素，環(huán)境光的強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)不開燈,環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且有人存在時(shí)開燈，理論和實(shí)驗(yàn)證明用這種方式來對(duì)教室燈進(jìn)行智能控制 可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。 教室燈光控制器一般安裝在教室內(nèi)避開電燈直射的位置，且人體傳感器安置時(shí)應(yīng)使人體活動(dòng)方向與人體傳感器中兩個(gè)熱釋電元連線方向垂直，這樣可使人體存在信號(hào)采集更加靈敏、可靠，同時(shí)還要盡可能避免外界風(fēng)直接吹向人體傳感器。 系統(tǒng)控制方案的分析 所研制的控制器以自然光強(qiáng)度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無論人是否存在，都不開燈。在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人存在且超過一定時(shí)間，控制器自動(dòng)打開電燈，直到人離開 后再延時(shí)一定時(shí)間后關(guān)燈。同時(shí)，還要按作息時(shí)間來控制，夜晚超過12點(diǎn)，若還有人存在，則關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改用遙控器或機(jī)械開關(guān)來手動(dòng)控制，以解決因特 殊情況下，自動(dòng)控制器的不人性化運(yùn)行。 本文所研究的教室燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提,是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ),它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。而軟件部分，是對(duì) 硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功 能，達(dá)到控制器自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的教室照明智能控制。3．系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 考慮到本