【正文】 等。工 作時(shí) ,光信號取樣電路采集光照強(qiáng)弱、人體信號采集電路采集室內(nèi)是否有人、是否為工作時(shí)間等信息并將信號送到單片機(jī) ,單片機(jī)根據(jù)這些信息通過控制電路對照明設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作 ,從而實(shí)現(xiàn)照明控制 ,以達(dá)到節(jié)能的目的。 In this paper,the Indoor Lighting Control System Based on AT89C51 and its principle are introduced. Some effective and energy saving control strategys of lighting system are brought forward. The curre nt system uses a relatively mature sensor technology and puter control technology ， using multiparameter to achieve the school classroom indoor lighting control. The system includes hardware and software design in two parts. The host controller of the control system for lighting is based on AT89C51 singlechip microputer, and the auxiliary ones are based on AT89c2051. The system can do many jobs, such as wired munication, Signal Acquisition,wireless data transmitting, controlling and of electonic ballasts。從最初只提供亮度的基本功能到現(xiàn)在產(chǎn)了多方面的需求：除了提供適宜的環(huán)境亮度以外，還要營造優(yōu)雅舒適的氛圍；用戶方要求控制方式靈活方便，能實(shí)現(xiàn)按需配置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降低運(yùn)行費(fèi)用；施工方要求安裝簡單、維護(hù)方便；設(shè)計(jì)方要求系統(tǒng)能提供滿足用戶多樣性要求的各種技術(shù)手段。能源短缺是 21 世紀(jì)國際面臨的新課題。所以如何來節(jié)省電力能源也成為了一個迫切需要解決的問題。 目前常用的節(jié)電方式為手工控制，聲控型，太陽能燈等。聲控型往往判斷不準(zhǔn)確，不需要的時(shí)候也也會經(jīng)常亮。因此市場上迫切需要一種操作方便、價(jià)格低廉、 便于大面積推廣的新型節(jié)能方案。而在樓宇大廈建設(shè)熱潮中各公司和企業(yè)也意識到了智能照明的重要性。而照明器具則比較多。傳統(tǒng)樓宇公共區(qū)域的照明模式，只能是白天關(guān)燈、晚上開燈，河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 2 而采用智能照明控制系統(tǒng)后，用戶可以根據(jù)不同場合、不同的人流量，對時(shí)間段和工作模式進(jìn)行劃分，把不 必要的照明燈具關(guān)掉，在需要時(shí)自動開啟；同時(shí)，系統(tǒng)還能充分利用自然光，在保證必要照明的同時(shí)，有效減少了燈具的工作時(shí)間，節(jié)省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命。 智能照明控制系統(tǒng)減少燈具使用時(shí)間，能有效節(jié)約能源，由于我國以前的粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式已經(jīng)導(dǎo)致資源匱乏，這種一味地靠資源和犧牲環(huán)境來換取 GDP 的增長的外延擴(kuò)展方式 已經(jīng)走到盡頭，所以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 1． 3 智能控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀 智能控制技術(shù)發(fā)展方向主要有基于人工智能技術(shù)的智能控制方向、智能控制的模糊控制方向和智能控制的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方向，在智能控制的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方向上，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯有機(jī)結(jié)合的神經(jīng)模糊技術(shù)，已成為近年來的一個熱門課題。 人工智能技術(shù)在建筑與照明中的應(yīng)用趨勢不斷擴(kuò)大。在智能建筑中的智能照明、供熱、空調(diào)、通訊及辦公設(shè)備將全部由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制與管理。此外計(jì)算機(jī)在照明設(shè)計(jì)和測試方面也得到廣泛應(yīng)用。 1． 5 智能照明系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 智能照明控制系統(tǒng)是指用計(jì)算機(jī)技術(shù)并輔助以其它手段，對電力照明實(shí)行自動控制，提供合適照明光環(huán)境的同時(shí)降低照明系統(tǒng)電能消耗和其它使用費(fèi)用。 1． 6 智能照明控制系統(tǒng)的組成 智能照明控制系統(tǒng)主要由輸入裝置、處理器和執(zhí)行器三個部分組成。輸入裝置包括傳感器、定時(shí)裝置和控制面板或遙控器。 執(zhí)行器與燈具直接連接，控制燈光回路的閉合或斷開和調(diào)節(jié)燈光到相應(yīng)的水平，包括手動開關(guān) 1． 7 現(xiàn)有智能照明系統(tǒng)的分析 澳大利亞邦奇開發(fā)的 Dynalite 分布式智能照明控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是模塊化結(jié)構(gòu)和分布式控制，各功能模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)總線直接相互通信，當(dāng)系統(tǒng)中某個模塊出現(xiàn)故障時(shí)不會影響其它模塊，可靠性高。D 智能照明控制系統(tǒng)是一套由計(jì)算機(jī)微處理器控制的低壓繼電器配電盤組成，按照客戶對室內(nèi)外照明的具體要求，設(shè)定照明控制的時(shí)間、區(qū)域、方法來控制每一個獨(dú)立的回路，也有手動開關(guān)直接控制。 但是，國內(nèi)外智能照明系統(tǒng)的研究存在著如下問題： （ 1）現(xiàn)有國外智能照明系統(tǒng)主要控制照度這個數(shù)量指標(biāo)，國外的研究主要集中于辦公室照明，以節(jié)能為主要目的，但據(jù)照明科技最新研究成果表明，非定量指標(biāo)（如舒適性和藝 術(shù)性等）對室內(nèi)照明光環(huán)境質(zhì)量影響更大。 （ 3）針對住宅照明光環(huán)境研制的智能照明控制系統(tǒng)產(chǎn)品很少，還有很大的開發(fā)前景。 2． 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和 技術(shù)性能，將硬件和軟件分開設(shè)計(jì)。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法保證設(shè)計(jì)電路的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。硬件電路設(shè)計(jì)還包括輸入輸出接口設(shè)計(jì)，畫出詳細(xì)電路圖，標(biāo)出芯片的型號、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)及時(shí)修改，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的。本河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，先編寫各個功能模塊子程序，然后進(jìn)行組合與調(diào)整，經(jīng)過調(diào)試后，達(dá)到設(shè)計(jì)功能要求。這三部分共同完成了主控制器通過有線通信方式與分控制器進(jìn)行信息交換，達(dá)到控制照明燈具的目的。如圖 21 所示 2． 2． 2 上位機(jī)系統(tǒng) 系統(tǒng)的主控制器通過 RS485 總線將數(shù)據(jù)或命令發(fā)送給分控制器，同時(shí)將信息送給數(shù)碼顯示單元進(jìn)行顯示，并有看門狗電路對運(yùn)行程序進(jìn)行有效監(jiān)視。分控制器接收主控制器的發(fā)來的數(shù)據(jù)和命令，通過可控硅電路對照明燈具進(jìn)行開關(guān)控制，并且利用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片對照明燈具進(jìn)行定時(shí)開河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 6 關(guān)控制 2． 2． 3 下位機(jī)系統(tǒng) 分控制器硬 件電路結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。這些程序是系統(tǒng)的靈魂，是負(fù)責(zé)完成硬件電路實(shí)現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護(hù)系統(tǒng)正常工作的工具。做到光線暗時(shí)開燈，雨天陰天時(shí)開燈，無人時(shí)關(guān)燈，光線亮?xí)r關(guān)燈，晴天時(shí)關(guān)燈。根據(jù)上述要求 ，可以畫出如表 21 所示控制系統(tǒng)邏輯功能表。 由真值表可得出系統(tǒng)邏輯函數(shù)表達(dá)式為： D=A 非在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外 STC89X52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位。 主控室電路設(shè)計(jì) 主控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由鍵盤、數(shù)碼顯示及驅(qū)動電路、晶振、看門狗電路、通信接口電路等幾部分組成。 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 10 鍵盤接口設(shè)計(jì) 鍵盤的結(jié)構(gòu)形式有兩種，即獨(dú)立式按鍵和矩陣式鍵盤。該形式的鍵盤，每個按鍵開關(guān)位于行列的交叉處，采用逐行掃描的方法識別鍵碼。每當(dāng)按下一個鍵時(shí)，對應(yīng)的行線與列線就會連通，這樣單片機(jī)就能檢測出信號，并通過鍵盤掃描程序?qū)︽I盤進(jìn)行掃描，以識別被按鍵的行、列位置。顯示器把 LCD 控制器、點(diǎn)陣驅(qū)動器、字符存儲器集成在一河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 11 起，字符型液晶顯示模塊由內(nèi)置 192 個字符，所以使用起來非常的方便，而且顯示界面非常清晰，能較好的顯示當(dāng)前的年、月、日、時(shí)、分、秒及相關(guān)信息。 MR 與 WDO 經(jīng)過一個二極管連接起來， WDI 接單片機(jī)的 口， RESET 接單片機(jī)的復(fù)位輸入腳 RESET， MR 經(jīng)過一個復(fù)位按鈕接地。 （ 2）對 +5V 電源進(jìn)行監(jiān)視：當(dāng) +5V 電源正常時(shí)， RESET 為低電平，單片機(jī)正常工作；當(dāng) +5V 電源電壓降至 + 以下時(shí)， RESET 輸出高電平，對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。 （ 4）手動復(fù)位：如果需要對系統(tǒng)進(jìn)行手動復(fù)位，只要按下手動復(fù)位按鈕，就能對系統(tǒng)進(jìn)行有效的復(fù)位。 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 12 光信號取樣電路 光信號取樣電路如圖 37 所示，圖中主要由光信號采集電路和比較輸出電路組成。 電路中電位器可調(diào)節(jié) B 端的輸入電壓，從而調(diào)節(jié)在不同光強(qiáng)下設(shè)置開關(guān)燈門限。 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 13 人體信號采集模塊 人體信號采集由人體紅外檢測探頭和比較電路組成，本設(shè)計(jì)中直接使用夠買的成品人體紅外感應(yīng)報(bào)警模 塊。熱釋電傳感器具有成本低、不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動安裝等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明 ,熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡 ,則其檢測距離僅為 2 m左右 。 靜態(tài)情況下空間存在紅外光線，由于雙源式探頭采用互補(bǔ)技術(shù)，不會產(chǎn)生電信號輸出。 信號處理電路 本設(shè)計(jì)采用 BIS0001 來完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。 圖 310 中 ,熱釋電傳感器 S 極輸出信號送入 BIS0001 的 14 腳 ,經(jīng)內(nèi)部第一級運(yùn)算放大器放大后 ,由 C3 耦合從 12 腳輸入至內(nèi)部第二級運(yùn)算放大器放大 ,再經(jīng)電壓比較器構(gòu)成的鑒幅器處理后 ,檢出有效觸發(fā)信號去啟動延遲時(shí)間定時(shí)器 ,最后從 12腳輸出信號 (Vo )送入單片機(jī)進(jìn)行照明控制。 BIS0001 的 1 腳接高電平 ,使芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式。觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 由外部 R9 和 C6 的大小調(diào)整。比較電路中的基準(zhǔn)電壓分別由兩個獨(dú)立的分壓電路得到，供 電路比較所用。 通過比較電路將相應(yīng)的電壓比較結(jié)果以數(shù)字信號輸出。探頭故障斷路時(shí)，則 “2 腳 ” 或 “5 腳 ” 的電壓降 為 0V。 探頭將會根據(jù)有無人體信號在 “2 腳 ” 產(chǎn)生 或 兩種電壓信號。 探頭將只會產(chǎn)生一種電壓信號 0V。 表 31 探頭采集信號輸出狀態(tài)表 通過比較電路，不僅解決了不同工作狀態(tài)時(shí)被動紅外探頭的對外界人體紅外信號的采集，而且也實(shí)現(xiàn)了僅通過被動紅外探頭的兩根電源線同時(shí)也傳輸了所采集的周圍環(huán)境 的紅外信號，一舉兩得。 是一個 7 路反向器電路，即當(dāng)輸入端為高電平時(shí) ULN2021 輸出端為低電 平， 當(dāng)輸入端為低電平時(shí) ULN2021 輸出端為高電平， 繼電器得電吸合。 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 17 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 軟件設(shè)計(jì)分主程序設(shè)計(jì)、子程序設(shè)計(jì)、中斷程序設(shè)計(jì)三大塊。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來定義的，如系統(tǒng)要控制分布的照明燈具，串行通信程序來完成控制功能，通過軟件定義鍵盤功能，通過編程完成 LED 數(shù)碼顯示等等，由此可見，軟件是控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分。本著軟件設(shè)計(jì)的基本方法，照明控制程序的軟件設(shè)計(jì)方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法來完成的。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)貫穿整個軟件設(shè)計(jì)過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 18 人機(jī)交互程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的人機(jī)交互程序設(shè)計(jì)，主要是解決按鍵的掃描與信息的顯示，讓操作者能夠靈活地控制系統(tǒng)工作。 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的鍵盤采用的是 4 4 矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上。矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，在進(jìn)行鍵盤掃描時(shí)，首先把矩陣鍵盤列線的第一根線置高，然后分別再檢測矩陣鍵盤行線是否有高電平的信號，如果有信號，那么就證明這根行線與