【正文】 0”。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。空閑方式下CPU 停止工作，但允許 RAM、定時／計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。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。它片內(nèi)具有 4K 可重復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 8KB 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）。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。 圖 系統(tǒng)硬件電路組成 通過產(chǎn)品性價比，功能需求，抗干擾等多方位綜合考慮： LCD 液晶顯示選擇大家常用的 1602型號；燈光驅(qū)動芯片選擇 74HC595；紅外人體檢測選擇航抗干擾較好的 NPN 常開型光電對管；環(huán)境光強(qiáng)檢測選用光敏模塊；其他電路都是最常見的器件。 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。對于自身的學(xué)習(xí)來說， GPRS 和 CAN 總線方面知識存在一定的欠缺，沒有單片機(jī)那樣的熟練。 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?？墒?，任何事物都具有兩面性， GPRS 的應(yīng)用也會沖擊現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)容量，實際傳輸速度比理論低得多； GPRS 標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了無線封包技術(shù)，并采用數(shù)據(jù)整合和再傳方法，傳輸延遲大；而且沒有儲存和轉(zhuǎn)發(fā)功能。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。 CAN 現(xiàn)場總線作不能同 Inter 互連，不能共享遠(yuǎn)程信息。 方案選擇 CAN 現(xiàn)場總線它能夠通過網(wǎng)絡(luò)，實時的監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(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)點可在錯誤嚴(yán)重的情況下能夠自動關(guān)閉輸出。因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計中使用看門狗電路，能夠產(chǎn)生復(fù)位信號給單片機(jī)，使系統(tǒng)復(fù)位重新執(zhí)行程序； 主控系統(tǒng)模塊：是系統(tǒng)的 CPU，控制系統(tǒng)各個命令的執(zhí)行，對外界的要求作出判決和仲裁； 環(huán)境光檢測模塊：感受自然光的 強(qiáng)度，采集光信息，以便于系統(tǒng)及時控制燈光系統(tǒng)的關(guān)閉與否； 燈光驅(qū)動模塊：在檢測到外界光強(qiáng)很弱時，又有人體存在，需要自動打開燈光系統(tǒng)，就需要有驅(qū)動燈光啟動的模塊； 硬件時鐘模塊：根據(jù)室內(nèi)燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時間的限制，控制系統(tǒng)的時間應(yīng)和人們作息時間行對應(yīng)，還應(yīng)具有掉電保護(hù)電路，保證系統(tǒng)的智能化運行。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。 在軟件設(shè)計過程中，總體設(shè)計采用自頂而下的設(shè)計思想，先對系統(tǒng)運行的大體步驟有一個定義，便于主程序編寫，同時在編程的過程中又用到了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思路。 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。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 7 頁 共 46 頁 圖 系統(tǒng)總體方案圖 通過方案圖，可明顯的看出 GPRS 系統(tǒng)是用計算機(jī)作為監(jiān)控中心，以網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)通信的媒介來控制各個測控節(jié)點，從而控制燈光 的開關(guān)狀態(tài)。從而對整個系統(tǒng)的運行狀況做到全方位的監(jiān)控。監(jiān)控中心使用固定 IP 連接的方式接入 Inte 網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)關(guān) GGSN 接入 GPRS 網(wǎng)絡(luò)。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]。通俗地講， GPRS 是一項遠(yuǎn)距離的高速數(shù)據(jù)處理技術(shù) [9]。 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●●● ●●● ●●● 最 多 接 1 1 0 個 節(jié) 點 最 多 接 1 1 0 個 節(jié) 點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，故而同一路節(jié)點的狀態(tài)相同。與此同時，多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方式可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境靈活搭建，適用于多種復(fù)雜環(huán)境。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。 實現(xiàn)上述系統(tǒng)的自動控制效果，必須選擇合適的通訊方式和控制方式，這樣整個系統(tǒng)方可長時間穩(wěn)定地運行。 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，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。對于人們來說，不愿看見像黑匣子一樣的系統(tǒng)，一點反應(yīng)也沒有，而是希望它能夠給予足夠多的信息。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。然而在現(xiàn)實生活中，意外之事十有八九，因此還需要按照作息時間實現(xiàn)手動控制，超過午夜 12 點，即使還有人體存在，自動控制器也會關(guān)閉，換用手動控制模式，以解決特殊環(huán)境下，自動控制系統(tǒng)的不人性化的一面。 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)。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 5 頁 共 46 頁 方案論證是對室內(nèi)燈光自動控制系統(tǒng)的構(gòu)思，分析用何種方法可以實現(xiàn)，該方法有哪些好處及局限性，并 根據(jù)功能要求，性價比，實現(xiàn)難易程度等作以綜合比較，選擇一個最優(yōu)的解決方案。 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)。 鑒于上述研究背景，本系統(tǒng)將利用光電傳感器，統(tǒng)計室內(nèi)的光線和人數(shù)，再根據(jù)人數(shù)和光照強(qiáng)度變化，實時地調(diào)整室內(nèi)燈光來適應(yīng)人們的視覺。 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。 本研究通過硬件實體，預(yù)設(shè)不同的燈光場景，隨意地改變各區(qū)域的燈光亮度，來適應(yīng)不同的室內(nèi)主題和主人需求。 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)。根據(jù)不同的時間 段、人流量、節(jié)日需要，自動控制燈光自動調(diào)節(jié)光效果，力求最大限度地為顧客提供一個舒適、優(yōu)雅、端莊的光環(huán)境。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。當(dāng)你走進(jìn)會議室時，稱心的燈光通過預(yù)先編程的照明系統(tǒng)自動開啟，將室內(nèi)光照亮度 調(diào)整到最合適的開會狀態(tài)；在會議結(jié)束人員離開房間后，燈光自動關(guān)閉；室內(nèi)的燈光隨窗外的自然光線的變化而變化，自覺地節(jié)約電能??在快節(jié)奏的今天，辦公人員幾乎忙于繁忙的工作，而干凈、靈活、舒適的辦公環(huán)境，會給他們愉悅的享受，工作效率也就有效地提高了。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。在家居生活中，智能化燈光設(shè) 備可通過預(yù)設(shè)，儲存不同的燈光場景，根據(jù)主人的不同需求來自動調(diào)節(jié)房間內(nèi)的燈光亮度。 （ 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。這些設(shè)備使用過程中必定帶來繁冗的各項操作，像燈光不時的開關(guān)，音視頻信號、投影 畫面的頻頻切換，這種情況下，自動控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)環(huán)境情景，選擇適合目前場景的燈光亮度，讓操作瞬間方便簡單。 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。 在未來的照明工程中，照明系統(tǒng)必然與新光源、智能技術(shù)、電子鎮(zhèn)流器等新照明光源和照明技術(shù)相結(jié)合，將構(gòu) 筑新興照明技術(shù)平臺。 （ 6） 品牌 化。其功能強(qiáng)大、體積小、應(yīng)用靈活被越來越多的人所關(guān)注，現(xiàn)已是多種智能設(shè)備的核心元件； （ 5）可擴(kuò)展性。 （ 3）網(wǎng)絡(luò)化。必須要統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，來實現(xiàn)多設(shè)備無障礙連接； （ 2）人性化。 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)。 陪伴著電子信息技術(shù)的發(fā)展和人們生活習(xí)慣的改觀，室內(nèi)燈光自動控制系統(tǒng)將在更廣闊的空間中發(fā)揮更大的作用。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，可按客戶需求獨立設(shè)置每一個回照 的時間、地點、方式，也可直接手動控制系統(tǒng)。 在無電不能正常生活的今日，自然資源環(huán)境形勢又是那么的嚴(yán)峻，世界各國都在采取不同的方式方法來研究燈光系統(tǒng)的智能控制，旨在降低能耗，節(jié)約能源。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)。故而造成了對照明效果的忽視。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]。但是，智能燈光控制系統(tǒng)受到技術(shù)水平、產(chǎn)品價格、消費意識、市場環(huán)境等因素的影響，其發(fā)展一直處于原地踏步或起色不大的狀態(tài) [7]。 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。其次，自動化程度也在不斷提高，由于計算機(jī)技術(shù)的普及，燈光管理也應(yīng)朝著自動化、智能化的方向發(fā)展。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，電能浪費現(xiàn)象隨處可見 [6]。在尋找替代品、提高能源利用率和節(jié)約能源等幾種緩解能源危機(jī)的途徑中，節(jié)能無疑是最符合可持續(xù)發(fā)展要求的。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]。我國的能源總儲量雖然不低，但是人口眾多，再加上單位產(chǎn)值的能耗是發(fā)達(dá)國家的 3 至 10 倍，所以人均儲量就少得可憐。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。因此，適應(yīng)不同個人、不同工作需要，結(jié)合自動調(diào)節(jié)與手動調(diào)節(jié)的