【正文】 x1226 [2] 張云莉，周曉平，朱雙霞 .基于單片機的教室節(jié)能控制系統(tǒng)設計研究 .制造業(yè)自動化， 20xx， 2（下） .33:103105 [3] 安鶴男 .張雷 .徐建等 .一種新穎的教室節(jié)能控制系統(tǒng)設計 .桂林電子科技大學學報， 20xx,34（ 1） :1115 [4] 張詩樸 .照明節(jié)電的意義和推廣節(jié)能燈的現(xiàn)狀分析 .能源工程 .1995年第四期 [5] 陶資 .謝艷新 .趙東等 .基于單片機的教室燈光智能控制系統(tǒng)的研究， 20xx年 6月，第 23卷第二期： 3435 [6] 美國加利福尼亞州節(jié)電的新方法 . [7] 顏小河，董玲嬌，蘇紹興 .光電傳感器的發(fā)展及其應用， 20xx,132:5962 [8] 王建功 .從國際節(jié)電動態(tài)看中國節(jié)電走向 .中國電力報 .1994:1443： 4243 [9] 郇玉龍 .單片機實驗教學仿真系統(tǒng)的設計與開發(fā) .碩士學業(yè)論文 .山東：山東師范大學， 20xx0425 [10] 徐金增 . 單片機編程仿真實驗系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) .碩士學業(yè)論文 .山東：山東師范大學， 20xx0415 [11] 葛毓，程玲 .基于單片機的教室節(jié)能控制系統(tǒng)設計研究，科技資訊， 20xx,31:50 [12] 陳晶 .基于單片機的教室燈光自動控制器的研究 .碩士學業(yè)論文 .福建：福建農(nóng)林大學， 20xx0401 [13] Adriana Diaz Arias, Cees van subsidies, structure of el。謹此向?qū)熤乱宰畛绺叩木匆夂妥钪孕牡母兄x ！ 在本課題進行期間，也感謝 茍騰飛、童孝偉 等人對 本人 的幫助，使課題能夠順利地完成，在此對他們表示感謝 ！ 最后，衷心感謝所有關心、幫助和支持過我的老師、同學和朋友們。在這個過程中遇到了很多困難，也有很多時候自己會焦頭爛額，但現(xiàn)在，一切都可以跑到九霄云外。這次設計中所獲得的知識和經(jīng)驗必將為我今后的工作和學習打下堅實的基礎。 系 統(tǒng)各區(qū)域的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給主機后，有看門狗系統(tǒng)對系統(tǒng)進行復位，以保證系統(tǒng)的正常運行。該系統(tǒng)以光強、是否有人和人數(shù)多少作為控制依據(jù)，可以通過人工設置參數(shù)來改變這些依據(jù)的默認值 ，在擴大系統(tǒng)的應用范圍的同時，增加了系統(tǒng)的人性化。則實際效果是當無人通過時，指示燈滅，有人通過時，指示燈亮。 //按鈕松開 關閉繼電器 } 測試代碼經(jīng)編譯無誤，燒寫進單片機后，按下按鈕繼電器吸合負載亮，松開按鈕繼電器斷開負載滅。由于繼電器在低電平時吸合從而驅(qū)動負載，編寫如下代碼進行檢測： /*************************************************************/ /* 繼電器測試 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 26 /*************************************************************/ include //51的端口和各特殊寄存器定義在此文件中 sbit RELAY = P1^4。放大倍數(shù)可通過電位器RP2調(diào)節(jié)，放大倍數(shù)從 100~200倍。經(jīng)測試光敏電阻工作穩(wěn)定，精度高 。測試時，在單片機的引腳接接蜂鳴器，程序編譯無誤，燒寫進單片機后，系統(tǒng)工作正常，蜂鳴器響。 程序調(diào)試完畢后，利用在線編程器將程序固化到單片機中，使整個系統(tǒng)運行起來。 應 用系統(tǒng)各電路板調(diào)試成功后，將用戶程序加載到在線仿真器上，這時就能單步、多步或連續(xù)地執(zhí)行目標程序，同時也可以根據(jù)需要分段設置斷點執(zhí)行用戶西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 24 程序。在軟件調(diào)試時采用軟件模擬開 發(fā)系統(tǒng)對程序進行調(diào)試，這種模擬開發(fā)系統(tǒng)是在計算機上利用模擬軟件實現(xiàn)對單片機的硬件模擬、指令模擬及運行狀態(tài)模擬，從而完成應用軟件開發(fā)的全過程。在焊接后，查看焊接是否牢固，有無虛焊或短路等。 在對系統(tǒng)進行實際調(diào)試時，首先應對硬件進行靜態(tài)調(diào)試，同時對系統(tǒng)軟件進行初步調(diào)試，此后再對軟件和硬件進行動態(tài)調(diào)試，最后才能使系統(tǒng)進入正常工作。 LCD顯示的流程圖如圖 。最后按照鍵號轉(zhuǎn)至相應的發(fā)射程序。若想使系統(tǒng)處于人為控制模塊，則可通過遙控器上的模式轉(zhuǎn)換鍵來切換系統(tǒng)的控制狀態(tài)，當系統(tǒng)處于人為控制模塊時，可通過遙控器上的按鍵來人為的控制相應燈管的亮滅。 如圖 為系統(tǒng)主程序流程圖，該流程圖描述的是整個流程的控制情況。軟件的開發(fā)與系統(tǒng) 的硬件是密不可分的 。 它還具有 低電壓低功耗 的優(yōu)點 。 本設計 選用 的是 帶中文西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 17 字庫的 LCD12864。開機時，單片機初始化 ，三極管 會 截止，所以 當 開機后 ， 繼電器 會處于釋放狀態(tài)；如果 ， 就會 拉低 三極管的基極 從而產(chǎn)生足夠的基極電流， 三極管 就會 導通，繼電器得電吸合， 然后 驅(qū)動負載 開燈 。接收電路如圖 。 圖 WD6122編碼芯片管腳 表 WD6122編碼芯片管腳說明 管腳號 符號 輸入輸出 功能描述 2 2 1～ 6 KI0KI7 I 鍵掃描輸入端 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 15 7 REM O 數(shù)據(jù)輸出管腳（遙控輸出） 8 Vdd 1 電源正極 9 SEL I 選擇管腳 10 OSCO O 振蕩器管腳（輸出） 11 OSCI I 振蕩器管腳（輸入） 12 Vss 2 電源正極 13 LMP O 輸出 LED指示（呈閃爍狀態(tài)） 21～ 14 KI/～ KI/O7 I/O 鍵掃描輸入 /輸出管腳 22 CCS I 鍵掃描輸入 遙控接收電路 本設計的接收電路使用一體化的集成紅外接收器成品，一體化的紅外接收裝置將紅外信號的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機識別的 TTL信號，這樣大大簡化了接收電路的復 雜程度和電路的設計工作，方便使用。紅外線遙控裝置 的優(yōu)點是 具有結(jié)構(gòu)簡單 、工作可靠性高 、制作方便、 抗干擾能力強、 成本低廉等。圖中 ， C C6和 C7的作用是濾除電源的雜波， 目的是不 影響電源的穩(wěn)定性； D3為 作用是 用以穩(wěn)定電源。單片機將 接收 統(tǒng) 計 到 的人數(shù)與遙控器設定 好的的人數(shù)閾值比較，在光照強度不滿足要求的前提下 ，如果統(tǒng)計的人數(shù)小于閾值 時 ，則 教室就 打開一 定 數(shù)量的燈， 如果統(tǒng)計人數(shù) 大于設定的閾值，則打開更多的燈或是 全部的燈。 圖 菲涅爾透鏡信號采集敏感區(qū) 人體計數(shù)電路 教室內(nèi)的人數(shù) 是決定 開燈數(shù)量的重要因素 。 當人 體 進入感應范圍，人體釋放的紅外光 就會 透過鏡片被聚集在遠距離 A區(qū)或中距離 B區(qū)或近距離 C區(qū)的某個段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個適當?shù)慕咕?，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號變成電信號送入電子電路驅(qū)動負載工作。輸出延遲 的 時間 Tx就 由外部的 R15 和 C1 調(diào)整， 而 觸發(fā)封鎖 的時間 Ti 就 由外部的 R18 和 C15 的大小調(diào)整。 圖 熱釋電紅外檢測模塊 圖中， R14 是 光敏電阻，用來檢測環(huán)境 光強 。 在 信號處理端我們選用的處理芯片 是 BISS0001。 圖 光強檢測電路 圖中 的 R5 為光敏電阻， AR1 是 滑線變阻器， 其作用是 確定光強 檢測的臨界電壓。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 11 圖 最小系統(tǒng)原理圖 光強檢測電路 教 室的環(huán)境光 強 是系統(tǒng)主要參數(shù) 之一 。 在本設計中， 電容選擇 30pF， 振蕩晶體選擇 12MHz，石英晶振的兩端 可以 直接接單片機的時鐘輸入輸出 管 腳。 X5045 芯片還帶著 一個 秒的看門狗定時器 ，這樣就 可用來監(jiān)控單片機的工作。 表 X5045狀態(tài)寄存器 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP WD0=0， WD1=0，預置時間為 ； WD0=1， WD1=0，預置時間為 ； WD0=0， WD1=1，預置時間為 ； WD0=1， WD1=1，禁止看門狗工作。 其特點如下： 可編程的看門狗定時器； 低電壓檢測和復位信號提供； 5種標準復位端電壓； 使用特殊編程序列可重復對低 VCC 復位電壓編程； 低功耗。西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 9 圖 電源模塊原理圖 復位電路 在 單片機工作 的 過程中，會 因為 外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛、死機 、 甚至 說整機癱瘓等情況， 這種情況 會 時有發(fā)生， 為了 使 單片機 能夠 正常 的 工作， 就 必須采用復位的方法。 電源模塊 單片機工作電壓需要 5V，而我們?nèi)粘Ｓ秒妱t是 220V，所以我們需要變壓器進行轉(zhuǎn)換。 3 系統(tǒng)硬件 8 3 系統(tǒng)硬件 單片機最小系統(tǒng) 單 片機最小工作系統(tǒng)由 復位電路、 電源、晶振電路組成 。 本系統(tǒng) 采用雙元探頭熱釋電紅外傳感器，而在搭建電路時應該注意其靈敏度和探測距離的選擇，靈敏度過高可能出現(xiàn)誤操作，過于遲鈍也不行。它可在室溫下使用、光譜響應寬、工作頻率寬，靈敏度與波長無關，容易使用。當系統(tǒng)判斷如果光強大于 3001x時不會開燈，而如果小于 3001x時，則會進行是否有人的判斷 [9]。而這些器件一般在光照度不同的情況下響應有 一定的 離散性（光敏電阻在同樣光照度下阻值可能不同），效果不甚理想。 單片機的前置信號輸入端主要有，光照因素、人體紅外探測以及人為控制端。系統(tǒng)產(chǎn)生 信號，將信號輸入到單片機， 并 結(jié)合遙控器設定 出相應的 光照強度閾值 、人數(shù)閾值 和工作時間等參數(shù)，單片機經(jīng)過判斷輸出信號，通過控制繼電器進而控制日光燈的亮滅。通過光強傳感器采集照度信號，將數(shù)據(jù)采集主控制器；最后依據(jù)設置的控制模式 和采集到的數(shù)據(jù)對燈組進行開關控制。 需要完成的任務： 方案選擇：設計系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，選擇合適的紅外熱釋電傳感器、單片機和系統(tǒng)需要的外圍模塊； 硬件設計：根據(jù)設計的系統(tǒng)方案，設計系統(tǒng)的硬件原理圖，用 Altium Designer繪制電路原理圖和 PCB板圖，焊接電路，并調(diào)試通過； 軟件設計：分析 系統(tǒng)的功能要求，采用 C51語言在 Keil開發(fā)環(huán)境上設計系統(tǒng)的軟件，并在焊接的電路板上調(diào)試通過。 本課題研究的內(nèi)容 該系統(tǒng)采用遙控模式，由遙控器和教室節(jié)電控制器兩個部分組成。 光強傳感器研究現(xiàn)狀 在目前的光 強檢測的現(xiàn)行方案中， 人們 大都采用光敏電阻、光敏二極管或三極管 來實現(xiàn) 將光信號 與 電信號 的轉(zhuǎn)換 ， 并 通過光電流的大小 作為判斷依據(jù) 來衡量光照強度的大小。 熱釋電紅外傳感器的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)，對熱釋電紅外傳感器的研究已 有 20幾年 之久 ，但大多 都 無法兼顧探測的 準確性 和靈敏度 ，在干擾 情況 下，信號識別率有所下降，誤報率 相對較 高。而隨著電子技術的發(fā)展，人們對建筑內(nèi)照明舒適度的要求越來越高，人們都希望照明系統(tǒng)既省電又能提供合適的照度環(huán)境。 與前幾年相比 ， 智能燈具的亮相頻率 得到了 極大提高，科技含量也越來越高。此外 ,還有新穎的電子燈泡等新燈泡。 不過，普通 的二極管燈泡過去只能用紅燈中，因為它發(fā)出的紅 光 會很強烈，而綠 光 就 很微弱。 美國加州自 從 20xx 年以來一直面臨 著 電力危機，因此 政府 格外重視節(jié)能措施 的研發(fā)。美國一家 電力公司為用戶安裝一個 18 瓦的燈泡 ,其節(jié)電成本 可以達到15 美元 (成本 =批發(fā)價 +其他費用 )。單的人力是很難控制的。按照教室等公共區(qū)域的照明設計規(guī)范可知，教室照明功率密度通常按照 10W/m2進行設，也就是說如果一個標準教室按照 96m2 進行設計，則按照其照明系統(tǒng)從早晨 8 點到晚上 9 點正常運行 13 個小時 ，每個教室每個教學年度按 160kw Saving electricity 目錄 摘要 ..................................................................................................... I Abstract ............................................................................................. II 1 緒論 .......................................................................................... 1 本課題的背景及意義 ................................................................................ 1 國內(nèi)外相關研究情況 ......................................................................... 1 國內(nèi)外節(jié)電現(xiàn)狀 ......................................