【正文】 用方便的智能燈光控制系統(tǒng)的普及也是大勢所趨。它的智能化無疑會給生活帶來深刻的影響。智能家居涵蓋了家具生活的各個方面，包括電視、電腦、電冰箱、窗簾及燈光等，在工作壓力越來越繁重的今天，人們更希望有一個智能化的家，在勞累一天回家之后，燈光自動打開歡迎主人回家，家用電器能夠自動給的燒水，喜歡的電視節(jié)目也會自己播放，完全不用自己動手收拾。 現(xiàn)代照明除了滿足人們基本的生活、學(xué)習(xí)要求之外，將更注重能源的節(jié)省和使用上的便利，從而滿足人類工程照明學(xué)個性方面的要求。 42 附錄 D：元器件清單 37 附錄 C：部分程序清單 31 附錄 B：外文文獻(xiàn)譯文 30 附錄 A：外文文獻(xiàn)原文 26 結(jié)束語 25 硬件調(diào)試 22 系統(tǒng)按鍵功能 9 單元電路設(shè)計 5 CAN 總線方案 3 應(yīng)用領(lǐng)域 1 此外，系統(tǒng)還增加了特殊需要時所必須的手動控制模式與報警電路，增強(qiáng)系統(tǒng)性能。 畢業(yè)設(shè)計成果要求： 程序代碼、硬件實(shí)物和論文，論文要求計算機(jī)打?。?A4 紙），論文有不少于 3000 詞的相關(guān)英文中文翻譯。 畢業(yè)設(shè)計時間安排： 1— 4 周：查閱相關(guān)資料，熟悉題目內(nèi)容，掌握設(shè)計原理，提交開題報告； 5— 10 周：根據(jù)設(shè)計原理，進(jìn)行相應(yīng)軟、硬件設(shè)計； 11— 12 周：完善設(shè)計功能，整理資料并進(jìn)行結(jié)果測試及分析； 13— 14周： 畢業(yè)設(shè)計驗(yàn)收； 15— 16周：撰寫、修改、提交畢業(yè)論文，畢業(yè)答辯。本系統(tǒng)體積小、成本低、性價比高、控制便捷、可靠性高、應(yīng)用范圍廣，避免了電能的巨大浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的目的，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價值。 2 發(fā)展前景 4 5 方案設(shè)計 6 單片機(jī)方案 8 9 系統(tǒng)組成 12 按鍵控制電路 25 軟件仿真 25 系統(tǒng)仿真 28 致謝 47 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 1 頁 共 46 頁 引言 物換星移，幾多騰飛，世界已不再是油燈燭火的時代，射燈、玄關(guān)燈、霓虹燈等各種燈光充斥于世界的每個角落，展示著她們妖嬈的身姿和炫麗的色彩。特別是近年來，商業(yè)大廈內(nèi)利用計算機(jī)工作的人員比例大幅度上升，不同視覺要求的復(fù)雜程度大大增加。伴隨著智能化服務(wù)體系的進(jìn)入，智能燈光控制研究的必要性也就不言而喻了 。它不僅大大方便了我們的生活，也許它還會從一定程度上改變?nèi)藗兊纳罘绞?，從而提高人們的生活質(zhì)量。本研究就是 從節(jié)能、便捷和個性化的目的出發(fā)， 針對解決用電量浪費(fèi)的現(xiàn)象和室內(nèi)燈光控制的現(xiàn)狀，在兼容傳統(tǒng)控制方式的同時，運(yùn)用單片機(jī)控制原理 [3]，將熱釋紅外傳感器、光強(qiáng)檢測采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理 [4]，根據(jù)邏輯算法，決定燈光在什么時候，什么情況下，自動開啟那些燈光場景， 研究該系統(tǒng)的需求應(yīng)用及控制方式，希望將從各方面達(dá)到人性化的控制要求。從生態(tài)環(huán)境和自然資源角度出發(fā)，能源問題也是制約我國長期可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的一個關(guān)鍵性因素 [5]。各類高校不斷地擴(kuò)招，教室不斷地擴(kuò)建，用電負(fù)荷不斷加大，加之用電管理不善，同學(xué)們自覺節(jié) 能意識薄弱，電能浪費(fèi)現(xiàn)象隨處可見 [6]。 研究現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì) 60 年代白熾燈的問世，再到 20 世紀(jì) 90 年代國外新型照明控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得建筑照明由傳統(tǒng)手的動控制走向計算機(jī)控制或無人控制的新世界。在國內(nèi)，智能燈光系統(tǒng)與其他生活智能產(chǎn)品一樣，推廣力度往往不夠，而人們的消費(fèi)觀念又比較傳統(tǒng)，所以大部分科研單位及商家都不敢投注過多的精力和財力 [8]。近幾年，高層建筑飛速發(fā)展，這種智能型 照明控制系統(tǒng)已悄然無聲的進(jìn)入了我國建筑行業(yè)。D 智能燈光控制系統(tǒng)是由一套低壓繼電器配電盤構(gòu)成的，可按客戶需求獨(dú)立設(shè)置每一個回照 的時間、地點(diǎn)、方式，也可直接手動控制系統(tǒng)。 發(fā)展前景 智能燈光控制系統(tǒng)是信息時代的產(chǎn)物，它以科學(xué)計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，并且與現(xiàn)代建筑相結(jié)合，希望的曙光即將顯現(xiàn)。 （ 3）網(wǎng)絡(luò)化。 （ 6） 品牌 化。 應(yīng)用領(lǐng)域 在交流和溝通越來越頻繁的現(xiàn)代信息社會，會議室、多媒體教室等已不再是昔日僅有的講臺和椅子了，取而代之的是各種先進(jìn)的科技設(shè)備。 （ 1）家居領(lǐng)域 快節(jié)奏的現(xiàn)代生活將逼迫傳統(tǒng)一關(guān)一開的手動燈光控制模式淘汰，人們對家庭的照明工程提出了新的要求，不僅要控制光源的發(fā)光時間、亮度，還應(yīng)與家居子系統(tǒng)配合，對不同場景營造不同的燈光亮度，更要考慮管理智能化、簡單化以及靈活性方面的控制方式和變更要求等。這一切，系統(tǒng)都可自動控制，真是一鍵在手，夢幻燈光隨心調(diào)，豈不美哉？ （ 2）辦公領(lǐng)域 現(xiàn)代化的辦公室不僅僅只是做為辦公場所，它也是公司形象的代名詞，更應(yīng)符合時代發(fā)展的潮流。高品質(zhì)的自動燈光控制系統(tǒng)進(jìn)駐辦公室，乃大勢所趨。 本文研究內(nèi)容 室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)是一項以節(jié)能環(huán)保，人性化控制為目的，為人們生活帶來諸多便利的一個系統(tǒng)。 鑒于該系統(tǒng)所安裝的室內(nèi)環(huán)境比較復(fù)雜，影響因素也比較多，而且控制設(shè)備中的人體紅外傳感器、光強(qiáng)檢測模塊等會因環(huán)境情形的變化有時會出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況。 系統(tǒng)方案分析電子元器件分析選擇軟件分析軟件仿真硬件設(shè)計系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)整合 圖 系統(tǒng)整體設(shè)計思路 系統(tǒng)整體設(shè)計首先是從方案著手處理的，分析其具有何種功能，需要哪些模塊，然后根據(jù)功能模塊再決定選擇什么樣的元器件可達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。 由上可知，本系統(tǒng)研究的主控器把自然光照強(qiáng)度和人體存在狀況作為控制器的兩大主要輸入?yún)?shù)。所以必須設(shè)計報警電路，在室內(nèi)用電出現(xiàn)故障時，及時的提醒用戶，以保證生命財產(chǎn)的安全。 方案設(shè)計 CAN 總線方 案 CAN 總線室內(nèi)燈光自動控制系統(tǒng)其實(shí)就是通過計算機(jī)監(jiān)控和跟蹤各個照明回路，使控制器能夠自動地調(diào)節(jié)電壓，電流幅度及電路開關(guān)，以此來改善照明電路中不必要的電能浪費(fèi)，并且能夠通過場景控制器選擇所需的燈光效果，達(dá)到最優(yōu)化供電和最自如控制的目的。此控制陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁 共 46 頁 方式既能體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制的優(yōu)勢，又能輕松展現(xiàn) CAN 總線系統(tǒng)分布控制、節(jié)約資源、集中管理、易于維護(hù)的特點(diǎn)。 輸入傳感器調(diào)光輸出輸入傳感器調(diào)光輸出輸入傳感器調(diào)光輸出最 多 接 1 1 0 個 節(jié) 點(diǎn)●●● ●●● ●●● 最 多 接 1 1 0 個 節(jié) 點(diǎn) 最 多 接 1 1 0 個 節(jié) 點(diǎn)1 路 C A NN 路 C A N2 路 C A N● ● ● 圖 智能照明系統(tǒng)總體框圖 CAN 現(xiàn)場總線是由計算機(jī)控制 N 路 CAN 總線，可對任一個回路進(jìn)行控制，但是每路總線最多接入 110 個節(jié)點(diǎn)，故而同一路節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)相同。光遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)就是利用 GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且其月費(fèi)用的數(shù)據(jù)流量包相對低廉，從而贏得更多客戶的青睞，是當(dāng)前照明系統(tǒng)最佳的小數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳通訊方式 [11]。從而對整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況做到全方位的監(jiān)控。 在單片機(jī)方案構(gòu)想中，該 系統(tǒng)硬件設(shè)計的控制單元是以單片機(jī)主控為核心，其它主要外圍電路有 :系統(tǒng)供電模塊、硬件時鐘模塊、看門狗模塊、定時器模塊、燈光驅(qū)動模塊、 LCD 液晶顯示模塊、環(huán)境光檢測模塊、 EEPROM 存儲模塊、人體紅外檢測模塊、報警模塊。兩路信號同時檢測，送給單片機(jī)集中處理，再將處理結(jié)果通過 LCD顯示器和室內(nèi)燈光展現(xiàn)出來， 其設(shè)計方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖 所示。 方案選擇 CAN 現(xiàn)場總線它能夠通過網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時的監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)， 其優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時性和靈活性，主要表現(xiàn)在 CAN 為多主方式工作； CAN 總線將節(jié)點(diǎn)劃分成不同的優(yōu)先級；使用非破壞仲裁技術(shù)；報文采用短幀形式結(jié)構(gòu)，所以數(shù)據(jù)出錯率極低；節(jié)點(diǎn)可在錯誤嚴(yán)重的情況下能夠自動關(guān)閉輸出。還有， CAN 現(xiàn)場總線無論是在通信距離還是通信速率方面都無法和以太網(wǎng)相媲美。 譬如 導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置 ，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸， 工業(yè)自動化 過程 中 的實(shí)時控制和數(shù)據(jù)處理，各種智能 IC 卡的廣泛使用，全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物 等等，這些都離不開單片機(jī) ，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更使其價格十分低廉，其性能價格比極高。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁 共 46 頁 一個完整系統(tǒng)的運(yùn)作，首先必須建立在硬件基礎(chǔ)之上，硬件設(shè)計要充分考慮到系統(tǒng)所應(yīng)用的環(huán)境狀況，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的溫濕度，電磁干擾等，再據(jù)其功能選擇性能可靠，性價比高，抗干擾強(qiáng)且精度較高的元器件。同時定時器、人工控制、報警控制等功能據(jù)人性化需求都要加入到系統(tǒng)中。而且通過合理安排使用片內(nèi) RAM空間，就不需要擴(kuò)展片外 RAM，這樣不僅電路結(jié)構(gòu)簡單，還降低了系統(tǒng)的成本。在AT89C52 的片內(nèi)存儲器中，將 80HFFH 共 128 個單元作為特殊功能寄存器（ SFE ) , 但并非所有的地址空間都被定義，從 0HFFH 共 128 個字節(jié)里，實(shí)際上只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分字節(jié)沒有定義。 52系統(tǒng)模塊燈光驅(qū)動LCD 液晶顯示紅外人體檢測電源模塊報警模塊環(huán)境光強(qiáng)檢測定時器鍵控模塊陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁 共 46 頁 表 AT89C52 的引腳功能 引腳 /接口 功能 VCC 電源電壓 GND 接地線 P0 口 P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 1/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 P1 口 P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， Pl 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫“ l，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 IIL。 P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口還接收一些用于 FLASH 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號，并且擁有第二功能。 ALE/PROG 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 即地址鎖存允許信號，輸出的脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)．一般， ALE 仍輸出為時鐘振蕩頻率 1/6 的固定脈沖信號，因此它可用于定時目的或?qū)ν廨敵鰰r鐘。 XTAL1 晶體振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。在本系統(tǒng)中，復(fù)位時光強(qiáng)重新檢測，人數(shù)顯示為 0，控制方式為自控控制。它由若干個 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位構(gòu)成，顯示每個字符也只需要一個點(diǎn)陣字符位，每位點(diǎn)陣字符之間有一個點(diǎn)距的間隔，且每行之間也有間隔，起到了字符間距和 行間距 的作用。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文