【正文】 過 程 ， 包 括 ： 鍵 盤 與 LED 顯 示 電 路 、 RS485 通 信 電 路 、 照 明 燈 控制 電 路 以 及 看 門 狗 電 路 等 。系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 包 括 硬 件 設(shè) 計(jì) 和 軟 件 設(shè) 計(jì) 兩 部 分 。本 文 介 紹 了 基 于 AT89C51 的 室 內(nèi) 燈 光 控 制 系 統(tǒng) 及 其 原 理 ， 提 出 了 有 效 的 節(jié) 能 控 制方 法 。題 目 ： 基 于 單 片 機(jī) 的 照 明 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn)二 級(jí) 學(xué) 院 （ 直 屬 學(xué) 部 ） ： 計(jì) 算 機(jī) 信 息 工 程 學(xué) 院 摘 要基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要隨 著 電 子 技 術(shù) 的 飛 速 發(fā) 展 ， 基 于 單 片 機(jī) 的 控 制 系 統(tǒng) 已 廣 泛 應(yīng) 用 于 工 業(yè) 、 農(nóng) 業(yè) 、 電力 、 電 子 、 智 能 樓 宇 等 行 業(yè) ， 微 型 計(jì) 算 機(jī) 作 為 嵌 入 式 控 制 系 統(tǒng) 的 主 體 與 核 心 ， 代 替 了傳 統(tǒng) 的 控 制 系 統(tǒng) 的 常 規(guī) 電 子 線 路 。 同 時(shí) 樓 宇 智 能 化 的 發(fā) 展 與 成 熟 ， 也 為 基 于 單 片 機(jī) 的照 明 控 制 系 統(tǒng) 的 普 及 與 應(yīng) 用 奠 定 了 堅(jiān) 實(shí) 的 基 礎(chǔ) 。 該 系 統(tǒng) 采 用 了 當(dāng) 今 比 較 成 熟 的 傳 感 技 術(shù) 和 計(jì) 算 機(jī) 控 制 技 術(shù) ， 利 用 多 參 數(shù) 來 實(shí) 現(xiàn)對(duì) 學(xué) 校 教 室 室 內(nèi) 照 明 的 控 制 。 該 照 明 控 制 系 統(tǒng) 的 主 控 制 器 、 分 控 制器 分 別 是 以 AT89C51 單 片 機(jī) 為 基 礎(chǔ) ， 實(shí) 現(xiàn) 了 通 信 、 控 制 與 顯 示 等 功 能 。 對(duì) 于 軟 件 設(shè) 計(jì) 主 要 有 主 控 制 器 、 分 控 制 器 的 有 線 通 信 程 序設(shè) 計(jì) 以 及 燈 光 控 制 、 定 時(shí) 控 制 、 鍵 盤 掃 描 與 LED 顯 示 等 程 序 設(shè) 計(jì) 。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 current 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 AT89c51. The system can do many jobs, such as wired munication, wireless data transmitting, controlling and display. The paper describes the designing process of the circuit at length, including: keyboard and LED display circuit, RS485 munication circuit, wireless transmitting circuit, control circuit of lighting, watchdog circuit, etc. The designing of software mainly includes the several programming, such as wired munication, lamplight controlling, timed controlling, keyboard scanning and LED displaying. The wired munication programming function is that through Masterslave munication method based on RS485 the host controller sends orders to the all auxiliary controllers or each one, including: turning on lighting, turning off lighting, regulating brightness of lighting, controlling timed lighting, etc. Key words:lighting control system。 Singlechip microputer； energy saving。 為 使 師 生 有 舒適 的 教 學(xué) 和 學(xué) 習(xí) 的 環(huán) 境 ， 無 論 是 教 室 的 面 積 、 設(shè) 施 和 照 度 ， 校 方 在 力 所 能 及 的 范 圍 內(nèi) ，都 付 出 了 十 分 的 努 力 。 夜 間 許 多 教 室 ， 即 使 僅 有 幾 個(gè) 學(xué) 生 在 教室 自 習(xí) ， 但 室 內(nèi) 照 明 全 部 開 啟 ， 絕 不 會(huì) 有 師 生 因 為 只 有 少 數(shù) 人 而 僅 開 幾 盞 燈 。 這 種 有 形 和 無 形 的 浪 費(fèi) ， 給 校 方 的 水 電 支 出帶 來 了 沉 重 的 負(fù) 擔(dān) 。 其 中 主 要 能 耗 浪 費(fèi) 較 大 的 是 ： 教 室 照 明 和 空 調(diào) 的 使 用 。能 源 短 缺 是 21 世 紀(jì) 國(guó) 際 面 臨 的 新 課 題 。 所 以 學(xué) 校 如 何 來 節(jié) 省 電 力 能 源 也 成 為 了 一 個(gè) 迫 切 需 要解 決 的 問 題 。單 片 機(jī) 的 出 現(xiàn) 至 今 已 經(jīng) 有 30 多 年 的 歷 史 了 。 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) 就是 將 中 央 處 理 單 元 、 存 儲(chǔ) 器 、 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 和 多 種 接 口 都 集 成 到 一 塊 集 成 電 路 芯 片 上 的微 型 計(jì) 算 機(jī) 。 它 已 成 為 工 業(yè) 控 制 領(lǐng) 域 、 智 能 儀 器儀 表 、 尖 端 武 器 、 日 常 生 活 中 最 廣 泛 使 用 的 計(jì) 算 機(jī) 。 本系 統(tǒng) 是 以 單 片 機(jī) 為 控 制 器 的 核 心 ， 其 中 上 位 機(jī) 和 下 位 機(jī) 都 是 以 AT89C51 為 基 礎(chǔ) ， 再 連接 外 圍 電 路 ， 通 過 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 RS485 通 信 方 式 實(shí) 現(xiàn) 照 明 燈 具 的 智 能 控 制 。第 一 章 概 述2第 一 章 概 述 課 題 研 究 背 景隨 著 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 、 通 信 、 控 制 等 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ,智 能 建 筑 的 發(fā) 展 越 來 越 迅 猛 。 就 智 能 建 筑 的 照 明 系 統(tǒng) 來 說 ， 許 多地 方 的 燈 經(jīng) 常 是 從 早 到 晚 開 著 的 ， 不 管 這 些 房 間 或 樓 道 是 否 有 人 ， 也 不 管 有 多 少 人 。 這 種 照 明 方 式 ， 不 僅 造 成 能 源 的 浪 費(fèi) ， 而 且 不 能 滿 足 人對(duì) 照 明 的 基 本 需 求 ， 同 時(shí) 也 給 人 的 視 力 造 成 了 很 大 的 影 響 。 特 別 是 近 年 來 大 廈 內(nèi) 利 用 計(jì) 算 機(jī) 工 作 的 人 員 比 例 上 升 ， 不 同 視 覺要 求 的 工 作 的 數(shù) 量 和 復(fù) 雜 程 度 大 大 增 加 。 因 此 ， 適 應(yīng) 不 同 個(gè) 人 和 工作 需 要 ， 結(jié) 合 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 與 手 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 的 智 能 化 照 明 系 統(tǒng) 已 經(jīng) 成 為 必 不 可 少 了 。 相 對(duì) 商 業(yè) 樓 宇 而 言 ， 大 學(xué) 校 園 里 的 大 功 率 動(dòng) 力 和 制 冷 設(shè) 備 比 重 較 少 ， 照 明 燈 具則 相 對(duì) 比 重 更 多 ， 所 以 控 制 教 室 照 明 是 節(jié) 能 的 關(guān) 鍵 。 課 題 研 究 的 目 的 與 意 義 良 好 的 節(jié) 能 效 果 和 延 長(zhǎng) 燈 具 壽 命節(jié) 能 是 照 明 控 制 系 統(tǒng) 的 最 大 優(yōu) 勢(shì) 。 而 采 用 了 智 能 照 明 控 制 系 統(tǒng) 后 ， 可 以 根 據(jù) 不 同 場(chǎng) 合 、 不 同 的 人 流量 ， 進(jìn) 行 時(shí) 間 段 、 工 作 模 式 的 細(xì) 分 ， 把 不 必 要 的 照 明 關(guān) 掉 ， 在 需 要 時(shí) 自 動(dòng) 開 啟 。 控 制 系 統(tǒng) 實(shí) 現(xiàn) 了 不 同 工 作 場(chǎng) 合 的 多 種照 明 工 作 模 式 ， 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(zhǎng) 了 燈 具 的 壽 命 。 合 理 地 選 用 光 源 、 燈 具 及 性 能優(yōu) 越 的 照 明 控 制 系 統(tǒng) ， 都 能 提 高 照 明 質(zhì) 量 。 同 時(shí) ，系 統(tǒng) 能 根 據(jù) 不 同 的 時(shí) 間 段 ， 人 們 的 不 同 需 要 ， 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 照 度 。 在 一 般 的 情 況 下 ，不 需 要 有 人 的 參 與 ， 照 明 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 實(shí) 現(xiàn) 開 關(guān) 和 調(diào) 光 功 能 ， 既 大 大 減 少 了 管 理 人 員 的 數(shù)量 ， 也 排 除 了 由 于 人 為 因 素 而 出 現(xiàn) 的 不 定 時(shí) 開 關(guān) ， 影 響 學(xué) 校 的 正 常 教 學(xué) 、 生 活 秩 序 的情 況 。 根 據(jù) 一 般 的 辦 公 大 樓 運(yùn) 營(yíng) 的 經(jīng) 驗(yàn) 來 看 ， 節(jié) 能 效 果 能 達(dá) 到 40％ 以 上 ， 一 般 的 商 場(chǎng) 、酒 店 、 地 鐵 站 等 節(jié) 能 效 果 也 能 達(dá) 到 25％ ～ 30％ 。硬 件 設(shè) 計(jì) 部 分 包 括 電 路 原 理 圖 、 合 理 選 擇 元 器 件 、 繪 制 線 路 圖 ， 然 后 對(duì) 硬 件 進(jìn) 行調(diào) 試 、 測(cè) 試 ， 以 達(dá) 到 設(shè) 計(jì) 要 求 。 硬 件 電 路 的 設(shè) 計(jì) 最 重 要 的 選 擇 用 于 控 制 的 單 片 機(jī) ， 并 確 定與 之 配 套 的 外 圍 芯 片 ， 使 所 設(shè) 計(jì) 的 系 統(tǒng) 既 經(jīng) 濟(jì) 又 高 性 能 。軟 件 設(shè) 計(jì) 部 分 ， 首 先 在 總 體 設(shè) 計(jì) 中 完 成 系 統(tǒng) 總 框 圖 和 各 模 塊 的 功 能 設(shè) 計(jì) ， 擬 定 詳細(xì) 的 工 作 計(jì) 劃 ； 然 后 進(jìn) 行 具 體 設(shè) 計(jì) ， 包 括 各 模 塊 的 流 程 圖 ， 選 擇 合 適 的 編 程 語(yǔ) 言 和 工具 ， 進(jìn) 行 代 碼 設(shè) 計(jì) 等 ； 最 后 是 對(duì) 軟 件 進(jìn) 行 調(diào) 試 、 測(cè) 試 ， 達(dá) 到 所 需 功 能 要 求 。 本 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(gè) 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 。1． 通 信 系 統(tǒng)該 多 機(jī) 通 信 系 統(tǒng) 采 用 RS485 半 雙 工 主 從 式 通 信 系 統(tǒng) ， 主 機(jī) 可 以 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 或 命 令 到從 機(jī) ， 從 機(jī) 主 要 負(fù) 責(zé) 對(duì) 分 布 的 照 明 燈 具 進(jìn) 行 控 制 ， 用 中 斷 的 方 式 接 收 主 機(jī) 發(fā) 來 的 命 令第 一 章 概 述4或 數(shù) 據(jù) 并 做 出 回 應(yīng) 。 主 控 制 器 硬 件 電路 結(jié) 構(gòu) 如 圖 所 示 。圖 12 主 控 制 器 硬 件 電 路 結(jié) 構(gòu) 框 圖 位 機(jī) 系 統(tǒng)分 控 制 器 硬 件 電 路 結(jié) 構(gòu) 如 圖 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 時(shí)關(guān) 燈 ， 晴 天 時(shí) 關(guān) 燈 ， 休 息 時(shí) 間 關(guān) 燈 。根 據(jù) 上 述 要 求 ， 可 以 畫 出 控 制 系 統(tǒng) 邏 輯 功 能 表 ， 如 表 11 所 示 。則 表 11 可 以 轉(zhuǎn) 化 為 表 12。B圖 21 系 統(tǒng) 硬 件 總 述 圖 CPU 性 能 介 紹本 系 統(tǒng) 采 用 了 ATMEL 公 司 MCS51 系 列 單 片 機(jī) 中 的 AT89C51 芯 片 ， 它 是 低 壓 高 性能 CMOS 8 位 微 處 理 器 ， 帶 有 4k 字 節(jié) Flash 閃 速 存 儲(chǔ) 器 ， 128 字 節(jié) 內(nèi) 部 RAM， 15 個(gè)I／ O 口 線 ， 兩 個(gè) 16 位 定 時(shí) ／ 計(jì) 數(shù) 器 ， —個(gè) 5 向 量 兩 級(jí) 中 斷 結(jié) 構(gòu) ， 一 個(gè) 全 雙 工 串 行 通信 口 。主 控 制 器 系 統(tǒng) 的 外