【正文】 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。 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?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。 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。 控制模塊的硬件構(gòu)成系統(tǒng)控制單元是以單片機(jī)主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：系統(tǒng)供電模塊、硬件時(shí)鐘模塊、看門狗模塊、環(huán)境光模塊、人體存在傳感器模塊、遙控器模塊、遙控器接收模塊及超時(shí)報(bào)警模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖31所示，系統(tǒng)時(shí)鐘模塊遙控器模塊遙控器接收模塊電源模塊人體存在傳感器模塊51系統(tǒng)模塊環(huán)境光模塊看門狗模塊圖31 結(jié)構(gòu)框框圖 控制系統(tǒng)的主要硬件電路 系統(tǒng)主控電路本系統(tǒng)的主控模塊主要采用ATMAL公司的AT89C2051作為主控芯片，AT89C2051是個(gè)低功耗，高性能的CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含2KB的可反復(fù)擦寫的只讀Flash程序存儲(chǔ)器和128KB的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMAL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。正是因?yàn)锳T89C2051單片機(jī)具有上述特點(diǎn)，尤其是自帶FLASH存儲(chǔ)器，并且能夠有效擦除1000次，使整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件電路變得很簡(jiǎn)單，大大縮短了開發(fā)周期。P1口輸出緩沖器可以吸收20mA電流并可以直接驅(qū)動(dòng)LED。、。 日光強(qiáng)度檢測(cè)模塊電路日光強(qiáng)度檢測(cè)模塊采用單片機(jī)作為控制處理核心，具有價(jià)格低、體積小等特點(diǎn)，滿足實(shí)際需求。TLC549具有4MHz的片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為17μs，允許的最高轉(zhuǎn)換速率為40000次/s?？傊琓LC549具有控制口線少，時(shí)序簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，價(jià)格便宜等特點(diǎn)，適用于低功耗袖珍儀器上的單路A/D采樣，也可將多個(gè)器件并聯(lián)使用。圖 32 A\D模塊圖 33 A/D轉(zhuǎn)換器 熱釋電紅外人體檢測(cè)模塊電路 自然界中存在的各種物體，如人體、木材、石頭、火焰、冰等都會(huì)發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外線，利用紅外傳感器可對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。本系統(tǒng)采用的是熱釋電紅外傳感器，人體存在傳感 器主要采用了紅外傳感器的原理，它是目前在防盜報(bào)警、火災(zāi)檢測(cè)、自動(dòng)門、自動(dòng)水 龍頭、自動(dòng)電梯、自動(dòng)照明等場(chǎng)合，及非接觸溫度測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。紅外感應(yīng)源采用 熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生由人體存在的信號(hào)。4) 一旦有人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦。若人體進(jìn)入最不敏感移動(dòng)方向時(shí)，則人體傳感器所體現(xiàn)的信號(hào)就會(huì)不理想，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，所以要特別注意人體傳感器的安裝方向。之間，適應(yīng)性強(qiáng)；(7) 靈敏度高，可靠性強(qiáng)。其電路原理圖如圖36.圖36 人體傳感器電路圖 系統(tǒng)時(shí)鐘電路根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時(shí)間的控制，控制系統(tǒng)的時(shí)間應(yīng)符合學(xué)校的作息時(shí)闖?？紤]到 本系統(tǒng)停電時(shí)只需對(duì)時(shí)鐘電路提供電源、且不需要占用太多單片杌資源，本系統(tǒng)采用美國(guó)DALLAS有充電能力的低功耗18的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM 寄存器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片OS1302的是串行通信方式，還可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。DS1302由Vcc1和Vcc2兩者中較大者供電。時(shí)鐘 ，進(jìn)行時(shí)鐘控制。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù) 據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302迸行操作．如果在傳送過程中RST置為低電平，就會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。SCLK始終是輸入端。 若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個(gè)SCLK周期的上升沿輸入 數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。如果斷電時(shí)間較短（幾小時(shí)或幾天），就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。 在單片機(jī)工作過程中，不可避免的回由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛，死機(jī)甚至照成整機(jī)癱瘓等情況，為了能夠恢復(fù)單片機(jī)的工作，只能采用復(fù)位的方法。X5045具有三種功能：看門狗定時(shí)器，復(fù)位控制和EEPROM集成在單個(gè)8引腳封裝的CMOS器件內(nèi)，將電源監(jiān)控和看門狗功能與高速三線非易失性存儲(chǔ)組合在一起，從而在很大程度上降低了系統(tǒng)成本減少了系統(tǒng)并減少了對(duì)電路板空間的要求，X5045的引腳排列如圖39。表32 狀態(tài)寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0XXWD1WD0BL1BL0WELWIPWD1=0,WD0=0,?？撮T狗電路的定時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時(shí)最大循環(huán)周期的時(shí)間略長(zhǎng)即可。X5045代表了新一代串行EEPROM的發(fā)展趨勢(shì)，它的運(yùn)用極大的節(jié)省了系統(tǒng)空間和資源，同時(shí)簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。我們采用市場(chǎng)上很容易就能買到，且信號(hào)較穩(wěn)定的JVC：RMC457型號(hào)遙控器作為燈光控制的鍵盤。表33 每個(gè)鍵的信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)單位：msX1值X2值由此可知當(dāng)一個(gè)鍵被按下延遲40ms時(shí)，這40ms發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼（）和一個(gè)16位數(shù)據(jù)碼（）組成。諾讀到電平為低、說明該位為“0”，反之則為“1”。遙控器信號(hào)的接收模塊與單片機(jī)的連接如圖312，ceiptl有三個(gè)引腳，為接收器的引腳。再經(jīng)過限流電阻100歐與三極管C945的基極相連。圖 314 供電原理圖在硬件時(shí)鐘模塊中，為了在斷電后硬件時(shí)鐘能夠正常運(yùn)行，故采用主從雙電源供電方式。在系統(tǒng)的硬件及輸入輸出方法的確定后，程序軟件就可以完全獨(dú)立的進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)。本系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊包括對(duì)系統(tǒng)外圍器件輸入、輸出參數(shù)的初始化自檢，看門狗的激活，多任務(wù)操作模塊的調(diào)用，實(shí)時(shí)中斷處理等。接口芯片的檢測(cè)主要檢查各芯片是否已處于準(zhǔn)備工作的就緒狀態(tài)，有無硬件故障等。定時(shí)中斷為周期中斷，每隔一定的時(shí)間會(huì)中斷一次。 數(shù)據(jù)采集模塊 本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集對(duì)象為環(huán)境光信號(hào)及人體存在信號(hào)，在程序設(shè)計(jì)中對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)的采集放置多任務(wù)模塊中實(shí)施定時(shí)采集。Signal of SensorAnl c,port37C c 。delay 5 minuteSensout: ret 人體存在傳感器的安裝要求人體存在傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系，正確的安裝應(yīng)滿足下列條件：1. 。 時(shí)鐘模塊在系統(tǒng)啟動(dòng)自檢初始化時(shí)，首先會(huì)對(duì)時(shí)鐘芯片DS1302的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，當(dāng)檢測(cè)到D1302處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)才對(duì)其進(jìn)行初始化啟動(dòng)的始終。BCD碼轉(zhuǎn)換二進(jìn)制；Function: DisTimeHexDisTimeHEX: Mov A,RO Mov B,10 Div AB Mov R1,B Inc R1 Mov R1,A Inc R1 Inc R0 Ret 系統(tǒng)鍵功能 遙控鍵盤鍵盤是系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)設(shè)備應(yīng)用最廣泛的一種，它也是人機(jī)交互對(duì)話。 鍵功能處理程序在執(zhí)行完鍵盤采集工作后，如果有鍵按下，程序轉(zhuǎn)入鍵處理功能程序。2 Ajmp Key3 。6 Ajmp key 。5．0％ ，測(cè)試效果良好，滿足實(shí)用的要求。該教室燈光系統(tǒng)的控制是以AT89C2051單片機(jī)主控單元為核心，通過相關(guān)電腦的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)系統(tǒng)設(shè)備（燈光）的控制，采用一個(gè)二極管閃爍顯示整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室燈光的自動(dòng)開燈、關(guān)燈控制。若教室面積很大，超過傳感器的輻射范圍，這樣采集的信號(hào)可能會(huì)不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而影響控制設(shè)備的運(yùn)行。首先我要感謝我的導(dǎo)師萬嵩老師。其嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力，與無微不至、感人至深的人文關(guān)懷，令人如沐春風(fēng)，倍感溫馨。最后，對(duì)我的父母以及所有親人給予我的理解、幫助和支持表示深