【正文】 種種 ，皆 表明 能源問題已經(jīng)被越來越多國家所重視， 各國都在 致力于對能源的合理運用與開發(fā)，提高 能源的利用率， 來節(jié)約能源。目前能源問題已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的強大阻力。能 從 粗多 角度出發(fā)，能源問 題也是我國長期可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中一個關(guān)鍵因素。為了提倡節(jié)能意識， 綠色照明工程 漸漸的走進了人們的視線 ， 他是以綠色環(huán)保節(jié)能為理念的希望工程。 有些地方為了推廣節(jié)能燈，人們在購買節(jié)能等的同時，將會的到一定的經(jīng)濟補貼，這樣就帶動了群眾節(jié)能的積極性，有助于節(jié)能燈的普遍推廣?，F(xiàn)在，現(xiàn)在人們再也不拘泥于僅僅是為了照明，更重要的是為了我們的國家能過發(fā)展的更快，更穩(wěn)，我們應(yīng)該從節(jié)能入手，改善我們的生活質(zhì)量。政府已經(jīng)在學(xué)校、醫(yī)院、商廈等更換 了24 萬只節(jié)能燈。如今，大多數(shù)家庭都是獨生子女，同學(xué)們大多是從小嬌生慣養(yǎng)，無所謂浪費與不浪費 ， 很多情況下，當老師上完課，學(xué)生離開教室后，教室內(nèi)的燈依然亮著，再加上大多數(shù)學(xué)校都配別了專門的人來關(guān)燈鎖門，學(xué)校里的教室眾多，一個管理員顯然忙不過來，這就照成了很多電能沒必要的浪費，怎么能減少這些浪費？這是個很值得我們深思的話題。 因此教室燈關(guān) 的智能 控制系統(tǒng)設(shè)計無疑就成為 了 其中一項重要課題。 本課題通過試驗 和 研究教室燈光的控制方案 來 解決如下關(guān)鍵 性 問題 : (1)照明 系統(tǒng)中的 控制回路 以及 控制器 自 身節(jié)能 的 問題； (2)教室燈 與傳感器的 配合安裝問題； (3)環(huán)境光 檢測 參數(shù)輸入 和 采集問題； (4)人體紅外傳感器的 參數(shù)輸入 和 采集問題； (5)開 燈及 關(guān)燈的自動與手動 相 兼容 的 措施。 自動照明控制系統(tǒng)可實現(xiàn) 實際 的教室燈光 人性化 智能控制，輸入?yún)?shù)主要是環(huán)境光信號 于 人體存在信號的外界因素。 方案一： 運 用模擬電子和數(shù)字電子器件 來 實現(xiàn) 自動照明燈控制 。當有人經(jīng)過該開關(guān)附近時，紅外傳感器檢測到人體信號把節(jié)電開關(guān)啟動，燈亮，當人離去時，延時 40～ 50 秒后節(jié)電開關(guān)自動關(guān)閉、燈滅。 4 圖 1 教室感應(yīng)自動照明控制電路的原理方框圖 方案二：采用 AT89S51 單片機進行控制，采用熱釋紅外人體傳感器作為人體紅外感應(yīng)模塊檢測人體的存在，采用光敏電阻作為光源檢測模塊構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強度，然后根據(jù)教室合理開燈的條件，通過對人體存在信號和環(huán)境光信號的識別與判斷，最后完成對教室燈光的智能控制，避免了教室用電的大量浪費。本系統(tǒng)還實現(xiàn)了 控制器自動與手動相結(jié)合的 教室照明智能控制，能更好的、有效的對教室燈光進行控制。 整個系統(tǒng)由中央控制 器 、 硬件時鐘模塊、光源檢測模塊 、 1602 液晶顯示模塊 、 人體紅外感應(yīng)模塊 和 繼電器驅(qū)動電路 6 個模塊組成。 整個系統(tǒng)的硬件框圖如圖 2 所示 5 圖 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本設(shè)計以 AT89S51 作為 控制 核心，采用熱釋紅外人體傳感器作為人體紅外感應(yīng)模塊 來 檢測 是否有 人體的存在，采用光敏電阻構(gòu)成的電路作為光源檢測模塊構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的 強弱程度 。本系統(tǒng)還實現(xiàn)了 控制器 手 動 和自動 相結(jié)合的教室照明控制，能 夠 更好的、 更 有效的對教室燈光進行 智能 控制。單片機 與電腦 中應(yīng)用的 的通用微 型 處理器相比， 單片機 更 注重 自供應(yīng) ，并且 節(jié)約 制作 成本。 單片機如今已經(jīng)運用在我們生活中的 各個方面，在每個智能化控制的機器里，你都會發(fā)現(xiàn)單片機的身影； 無論是簡單的，還是復(fù)雜的大型機器，里面都要用到單片機。雖然目前單片機的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛了，包含了生活中的各方各面，但仍然有很多可以用單片機來控制的項目還沒付諸實施，所以，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，自動化設(shè)備不斷被強調(diào)，單片機還具有很大的發(fā)展空間。 AT89S51 引腳圖如圖 4 所示 。 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個全雙工串行通信口， 2 個 7 16 位可編程定時計數(shù)器 ,128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器[5]。 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 4k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） ISP Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 工作電壓 2 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 時鐘頻率 033MHz 全雙工 UART 串行中斷口線 128x8bit 內(nèi)部 RAM 6 個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 三級程序加密鎖 看門狗（ WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 表 1 主要功能 表 特性 復(fù)位電路 系統(tǒng)的復(fù)位電路是將核心控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下，即使單片機的片內(nèi)電路初始化，使得單片機能夠從一種確定的默認的狀態(tài)下開始運行，它是每個微機系統(tǒng)必須執(zhí) 行的第一步。 復(fù)位電路工作原理 圖 如圖 5 所示， 在 VCC 上電 瞬間 ， 電容器 C3 隨之 充電，在電阻 R1 上出現(xiàn)電壓，使得單片機復(fù)位；幾個毫秒 之 后， 電容器 C3 充滿， 通過 電阻 R2上 的 電流 將 降為 0，電壓也為 0，使得單片機 進入工作狀態(tài) 。幾個毫秒 之 后，單片機進入工作狀態(tài)。電路圖 6 所示。其 工作原理如下： 正常人體會發(fā)出波長為 10μ M 的紅外線 ，被被探測到之后，先被 菲泥爾濾光片增強 ，然 后 被 聚集到紅外感應(yīng)源 ，引起感應(yīng)源溫度變化 ， 使得其向外 釋放電荷，后續(xù)電路 檢測到電荷后，就會顯示為有人體存在。當人進入 到最不敏感 的 移動方向時， 那么 人體傳感器所 檢測到 的信號就會不 理想 ，有 的 時會產(chǎn)生誤動作，所以 在安裝人體紅外傳感器 時 方向 要特別注意 。在設(shè)計電路 時 ，為了 增加 人體傳感器的工作 時的 可靠 性，在 引腳 2 與地引腳 3 之間加 入 一個 6800PF 的電容，此外 人體存在傳感器的引腳 2 和 單片機的 連 接在一起 ， 再接一個 100 千歐 的上拉電阻， 這樣就能使得 人體存在傳感器 的 輸出信號 更加的 可靠。傳感器選擇 的是 光敏電阻， 和 精密電阻串聯(lián) 串聯(lián)在一起， 分壓得到 的 電壓信號 傳 送 到 A／ D 如圖 10。 TLC549 采用 了 IinCMOSTM 技術(shù)并 且 以開關(guān)電容逐次逼近 的 原理 來 工作的 8 位串行 A／ D 芯片，可 以和通用微控制器、處理器通過 CS、 DATAOUT、 I／ OCLOCK 三條口線 來 進行串行 接口 的 ?？?的失調(diào)誤差最大 是 177。 TLC549 采用 的是 差分參考電壓高阻輸入，抗干擾 性強 ，可 以 按 照 比例量程 來 校準轉(zhuǎn)換 的 范圍， 因為當 VREF接地時 ， (VREF+)(VREF)≥ 1V， 所以 較小信號 就可以用它來 采樣， 另外 ，該芯片 的 電源供電 的 范圍 是 3～ 6v。工作原理 為 TLC549 帶有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘 和 I／ OCLOCK 是 彼此 獨立工作的，對于 特殊速度 和 相位匹配 沒有要求 。這種 CS 的 控制作用允許在使用多片 TLc549 時，共用 I／ OCLOCK， 來 減少多路 (片 )A／ D 使用時 I／ O 控制端口。 1602液晶模塊字符在內(nèi)存 (CGROM)有 160 個不同的點陣字符圖形存儲 ,這些字符 包括 阿拉伯數(shù)字和英文字母和常用的符號 ,和日本的假名 ,每個 字符 有一個固定的代碼 ,如英文字母 “A”資本的代碼是 01000001 B,顯示模塊取 41 H 點陣字符圖形顯示地址 ,我們可以看到字母 “A”。 引腳分布和接口信號說明 (1)引腳分布 1602 液晶顯示共有 16 個引腳，其引腳分布如圖 11 所示。繼電器都有一對觸點， 它們都可以常開常閉。 13 圖 15 繼電器驅(qū)動電路圖 系統(tǒng)供電電路 本系統(tǒng)的供電電源采用直流穩(wěn)壓電源供電。其所對應(yīng)方框圖 2 所示，以下就各部分的作用加以介紹。在選取變壓器的時候也要注意銘牌的選取。變壓器二次側(cè)輸出的交流電壓對后面直流電也有著一定的影響。由于整流之后的直流電中均含有較大的交流分量，這樣將會對負載電路的造成一定的沖擊；例如，交流分量將混入輸入信號被放大電路放大，甚至在放大電路的 輸出端所混入的電源交流分量大于有用信號；因此不能將此直流電源電子電路的供電電源。在理想情況下，交流分量應(yīng)當全部濾除，使輸出的電壓就為穩(wěn)定的直流電。 交流電壓經(jīng)過了上述的處理之后，雖然直流電壓中交流分量較小，但當市電波動或者負載變化時，其直流電壓還會隨之變化。 D1Bridge1Vin1Vout3GND3L17805470uFC4104C6470uFC5104C7123P1Header 3GNDVCC 圖 16系統(tǒng)供電電路 14 系統(tǒng)的監(jiān)控觀測 程序按模塊 可 分 成中斷 子程序和 監(jiān)控觀測 主程序。 為了保證整個控制系統(tǒng)能夠正常運行 ， 系統(tǒng)的自檢初始化是很必要的條件。初始化主要對一些數(shù)