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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 毕业论文教室照明自动掌握器地设计学 院：专 业：同学姓名：学 号：指导老师： 201 年 月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘 要目前,国内学校教室地照明灯具大多采纳手动开关掌握,即使严格治理,仍是不行避 免地显现遗忘关灯地时候,特殊是在白天,情形更是如此,因而造成大量地能源铺张 .另 外,各种照明灯具都具有肯定地使用寿命,在光线充分地情形下仍连续使用,必定会缩短灯具地使用寿命.因此对教室照明系统进行自动化掌握具有重要意义.而现有成型地教室照明自动掌握器在应用中仍
2、存在一些问题,需要对其做进一步地改进本论文具体讨论了学校教室地使用特点和照明需要及存在地问题,提出了一种自动化 地教室照明掌握系统,采纳低功耗单片机和总线技术,通过光控、红外检测、声控等芯片地运行来掌握照明灯地开关.该系统有数据采集模块、串口通信、执行模块等地电路设计.通过硬件和软件地协同设计,该系统最终实现了在白天光照充分地情形下,教室无论有没 有人照明灯都不开；在光照不充分地情形下,通过红外检测与声响检测来判定教室是否有 人以此对比明灯进行掌握,并在灯亮地情形下,该系统进入监控状态,如连续五次探测都 没有人,就发出熄灯警告,灯具亮灭闪耀,教室里地人在提示情形下会有所动作,从而灯 具不熄灭,
3、如无反应就关闭电源 .关键词：照明掌握,单片机,自动化,红外检测名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - AbstractAt present, the manual switch mostly used in domestic, lighting control, primary school classroom, even if the strict management, there will inevitably forget to turn off the lights when, especially in t
4、he daytime, the situation is more serious, resulting in a waste of energy. In addition, various lighting has certain use, still continue to use in a well-lit conditions, life will certainly shorten lamp. But the existing molding classroom lighting control system has some problems in the application,
5、 need to do research and development in the further.In this paper, a detailed study of the characteristics and needs of school classroom lighting and the existing problems, put forward a kind of automatic lighting control system, using low power microcontroller and field bus technology, on the basis
6、 of the improvement, such as switching the light, infrared detection, voice chip operation to control the lamp. The system has the circuit design of data acquisition module, serial communication module, execution etc. Finally the system is realized in the day light, the classroom regardless of wheth
7、er anyone lights are not open. In the light is not sufficient, the infrared detection and noise detection to judge whether a person to control classroom lamp control. And in the light of the circumstances, the system enters the surveillance state, if five consecutive detection are not people, a warn
8、ing flashing lights, lamps and lanterns, the classroom will have to move in the prompt circumstances, thus the lamp does not go out, if no response is to turn off the power.Key words ： Lighting control,SCM ,Automation, Infrared detection名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录摘 要
9、 ABSTRACT II2.1 学校教室自动掌握地现状 . - 2 -2.2 系统地整体设计方案 . - 2 -4.1 软件地实现原理 . - 24 -该自动掌握器要求实现以下功能：当有光（自然光）时,不管教室是否有人和声响,都将关闭电源,全部灯具不会点亮. 当无光（自然光）时,如有人或者邻近有反常声响时 . 就开启电源,点亮灯具,并使掌握系统程序进入监控状 态,如连续五次探测都无人,就发出熄灯警告,灯具亮灭闪在警告状态下,如 此时教室有人静止不动,在灯具亮灭闪耀地提示下,自认会有所动作,热释红 外探测器就会探测到这一变化,从而终止警告,式灯具连续点亮,掌握器回到 监控状态 . 仍无人无声,就
10、关闭灯具电源,从而实现照明灯有人自启无人自熄 地目地 . - 24 -4.2 软件地流程框图 . - 24 -通过对该自动掌握器系统地设计可以画出该系统地流程框图如图 4.1 所示,该 系统地设计思路是先开头初始化,在第三步信号为基本地前提下,与预先设定 地数据做比较,如成立产生了高信号,就进入第五步地红外与声响地检测模 块,通过信号地高低来判定是否有人,当有高信号输出地时候,通过单片机与电磁铁地关系来掌握灯地开启. 并在此时红外模块进入监测模式,如是有人动名师归纳总结 作就会散发红外然后被红外模块所发觉. 以此来阻挡灯地关闭 . . - 24 -第 4 页,共 40 页4.3 软件地程序编写
11、 . - 26 -依据此流程框图,我们可以写出该系统地软件编程. . - 26 -终止语 . - 28 -致谢 . - 29 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1 学校教室自动掌握地现状 . - 2 -2.2 系统地整体设计方案 . - 2 -4.1 软件地实现原理 . - 24 -该自动掌握器要求实现以下功能：当有光（自然光）时,不管教室是否有人和声响,都将关闭电源,全部灯具不会点亮. 当无光（自然光）时,如有人或者邻近有反常声响时 . 就开启电源,点亮灯具,并使掌握系统程序进入监控状 态,如连续五次探测都无人,就发出熄灯警告,灯具亮灭闪在警告状
12、态下,如 此时教室有人静止不动,在灯具亮灭闪耀地提示下,自认会有所动作,热释红 外探测器就会探测到这一变化,从而终止警告,式灯具连续点亮,掌握器回到 监控状态 . 仍无人无声,就关闭灯具电源,从而实现照明灯有人自启无人自熄 地目地 . - 24 -4.2 软件地流程框图 . - 24 -通过对该自动掌握器系统地设计可以画出该系统地流程框图如图 4.1 所示,该 系统地设计思路是先开头初始化,在第三步信号为基本地前提下,与预先设定 地数据做比较,如成立产生了高信号,就进入第五步地红外与声响地检测模 块,通过信号地高低来判定是否有人,当有高信号输出地时候,通过单片机与电磁铁地关系来掌握灯地开启.
13、并在此时红外模块进入监测模式,如是有人动作就会散发红外然后被红外模块所发觉 . 以此来阻挡灯地关闭 . . - 24 -4.3 软件地程序编写 . - 26 -依据此流程框图,我们可以写出该系统地软件编程 . . - 26 -终止语 . - 28 -致谢 . - 29 -2.1 学校教室自动掌握地现状 . - 2 -名师归纳总结 2.2 系统地整体设计方案. - 2 -第 5 页,共 40 页4.1 软件地实现原理 . - 24 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 该自动掌握器要求实现以下功能：当有光（自然光）时,不管教室是否有人和声响,都将关闭电源,全
14、部灯具不会点亮. 当无光（自然光）时,如有人或者邻近有反常声响时 . 就开启电源,点亮灯具,并使掌握系统程序进入监控状态,如连续五次探测都无人,就发出熄灯警告,灯具亮灭闪在警告状态下,如此时教室有人静止不动,在灯具亮灭闪耀地提示下,自认会有所动作,热释红外探测器就会探测到这一变化,从而终止警告,式灯具连续点亮,掌握器回到监控状态 . 仍无人无声,就关闭灯具电源,从而实现照明灯有人自启无人自熄地目地 . - 24 -4.2 软件地流程框图 . - 24 -通过对该自动掌握器系统地设计可以画出该系统地流程框图如图 4.1 所示,该系统地设计思路是先开头初始化,在第三步信号为基本地前提下,与预先设定
15、地数据做比较,如成立产生了高信号,就进入第五步地红外与声响地检测模块,通过信号地高低来判定是否有人,当有高信号输出地时候,通过单片机与电磁铁地关系来掌握灯地开启. 并在此时红外模块进入监测模式,如是有人动作就会散发红外然后被红外模块所发觉 . 以此来阻挡灯地关闭 . . - 24 -4.3 软件地程序编写 . - 26 -依据此流程框图,我们可以写出该系统地软件编程 . . - 26 -终止语 . - 28 -致谢 . - 29 -2.1 学校教室自动掌握地现状 . - 2 -2.2 系统地整体设计方案 . - 2 -4.1 软件地实现原理 . - 24 -该自动掌握器要求实现以下功能：当有光
16、（自然光）时,不管教室是否有人和声响,都将关闭电源,全部灯具不会点亮. 当无光（自然光）时,如有人或者名师归纳总结 邻近有反常声响时. 就开启电源,点亮灯具,并使掌握系统程序进入监控状第 6 页,共 40 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 态,如连续五次探测都无人,就发出熄灯警告,灯具亮灭闪在警告状态下,如 此时教室有人静止不动,在灯具亮灭闪耀地提示下,自认会有所动作,热释红外探测器就会探测到这一变化,从而终止警告,式灯具连续点亮,掌握器回到 监控状态 . 仍无人无声,就关闭灯具电源,从而实现照明灯有人自启无人自熄 地目地 . - 24 -4.2 软
17、件地流程框图 . - 24 -通过对该自动掌握器系统地设计可以画出该系统地流程框图如图 4.1 所示,该 系统地设计思路是先开头初始化,在第三步信号为基本地前提下,与预先设定地数据做比较,如成立产生了高信号,就进入第五步地红外与声响地检测模 块,通过信号地高低来判定是否有人,当有高信号输出地时候,通过单片机与电磁铁地关系来掌握灯地开启. 并在此时红外模块进入监测模式,如是有人动作就会散发红外然后被红外模块所发觉 . 以此来阻挡灯地关闭 . . - 24 -4.3 软件地程序编写 . - 26 -依据此流程框图,我们可以写出该系统地软件编程 . . - 26 -终止语 . - 28 -致谢 .
18、- 29 -2.1 学校教室自动掌握地现状 . - 2 -2.2 系统地整体设计方案 . - 2 -4.1 软件地实现原理 . - 24 -该自动掌握器要求实现以下功能：当有光（自然光）时,不管教室是否有人和声响,都将关闭电源,全部灯具不会点亮. 当无光（自然光）时,如有人或者邻近有反常声响时 . 就开启电源,点亮灯具,并使掌握系统程序进入监控状 态,如连续五次探测都无人,就发出熄灯警告,灯具亮灭闪在警告状态下,如 此时教室有人静止不动,在灯具亮灭闪耀地提示下,自认会有所动作,热释红 外探测器就会探测到这一变化,从而终止警告,式灯具连续点亮,掌握器回到名师归纳总结 - - - - - - -第
19、 7 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 监控状态 . 仍无人无声,就关闭灯具电源,从而实现照明灯有人自启无人自熄地目地 . - 24 -4.2 软件地流程框图 . - 24 -通过对该自动掌握器系统地设计可以画出该系统地流程框图如图 4.1 所示,该系统地设计思路是先开头初始化,在第三步信号为基本地前提下,与预先设定地数据做比较,如成立产生了高信号,就进入第五步地红外与声响地检测模块,通过信号地高低来判定是否有人,当有高信号输出地时候,通过单片机与电磁铁地关系来掌握灯地开启. 并在此时红外模块进入监测模式,如是有人动作就会散发红外然后被红外模块所发觉 . 以此来
20、阻挡灯地关闭 . . - 24 -4.3 软件地程序编写 . - 26 -依据此流程框图,我们可以写出该系统地软件编程 . . - 26 -终止语 . - 28 -致谢 . - 29 -1致 谢 错误！未定义书签；附 录 .33名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 绪 论1.1 课题地背景和意义铺张始终是人类社会面对地重大问题,特殊是到了二十一世纪,环保和可连续进展更成了国家长期进展地重中之重,我国也提出了“ 节能减排 ” 地号召 .然而在众多地能源问题中,电能地短缺是束缚经济进展和人民生活改善地重要问题之一
21、.能源地充分利用与合理分 配对我们国家地现状地改进有重要意义,从身边地小事做起,在照明灯地掌握上实行智能化地掌握,在保证照明强度地前提下,对于爱护同学地视力和削减能源铺张方面有重要意 义 .现在学校地教室照明灯存在治理落后,爱护性差,布线复杂,能源铺张等问题 .现在地教室照明灯自动掌握已经不能满意我们现在地生活学习需求.因此设计一款新地教室照明灯掌握器对教室照明、削减能源铺张、满意人们地日常生活需求等方面有及其深远地意义 .在本设计中,对教室地人员情形在不同时间不同光照条件下进行了调查,同时发觉了在白天有个别教室仍旧是显现了在光照条件充分地情形下开灯甚至教室无人地情形下开灯地现状,对能源造成了
22、铺张 .本设计采纳以单片机为主体地设计思路,通过单片机与各个模块之间地信息沟通来实现对灯地亮灭掌握 .1.2 采纳教室照明自动掌握系统地优势传统地教室照明灯都是通过人手来掌握,无论我们怎么样地留意都会显现遗忘关灯等现象,从而造成能源地铺张,这与国家提倡地节能减排大相庭径 来自动掌握照明灯灯地开关,具体地优越性有以下几方面：.而该系统通过光照强度等挺高了教室照明地智能化程度,解放了人手,使教室地智能化程度更高,更人性化 .削减了能源地铺张,通过具体地情形来确定灯地亮灭,从而有效地抑制了在白天光照充分地情形下仍旧开灯地情形 .具有良好地节电成效 .解放了教室工作人员,提高了工作效率 .提高了教室地
23、治理水平,教室照明由原先地手动掌握变为智能化掌握,削减了爱护,巡查费用 .本论文旨在设计一个基于单片机技术地教室照明灯自动掌握器.通过各模块电路、控制电路及掌握方法地设计与挑选,软硬件地协同设计,最终实现了教室照明系统自动掌握 地目地,即在白天光照充分地情形下,教室无论有没有人照明灯都不开；在光照不充分地名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 情形下,通过红外检测与声响检测来判定教室是否有人以此对比明灯进行掌握,并在灯亮地情形下,该系统进入监控状态,如连续五次探测都没有人,就发出熄灯警告,灯具亮灭闪耀,教室里地人在提示情
24、形下会有所动作,从而灯具不熄灭,如无反应就关闭电源 .本设计以单片机为中心,通过红外模块,声响模块以及光敏模块地信号输入单片机,并通过单片机对继电器地掌握来掌握灯地亮灭.红外模块对人体地红外信号进行监测并能输出高信号来判定是否有人,在此基础上协作光敏与声响模块对教室照明灯自动掌握器进行 了设计 .名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 教室照明自动掌握器地总体设计分析2.1 学校教室自动掌握地现状学校地教室白天是同学们上课学习地地方,白天地光中情形一般充分,中午地人较少,晚上不管是上课仍是上自习同学们都需要一个
25、良好地光照条件,来爱护眼睛与看清书本.教室地灯具一般为荧光灯,能很好地满意光照条件,但是不行防止地显现白天开灯地情况,造成能源地铺张 .实现照明节能一般是通过两方面：一方面是通过使用高效地灯具,如节能灯 .另一方面是通过掌握系统地改进来实现智能化 成效 .2.2 系统地整体设计方案.即通过优化照明系统来达到节能地考虑教室地照明节能,改进照明系统地运行,主要应关注两个方面,合理利用自然光 作为帮助光源和依据室内是否有人打算灯地开关,这样能够在保证照明质量地同时有效避 免能源地铺张 .在自然光充分地情形下,由于照光明度已经达到要求,所以无论教室是否有 人都不开灯 .从而达到节能地成效,并且延长了灯
26、管地寿命,削减了灯具地更换和修理费用 .针对教室主要用于同学上课和自习学习地特点,本论文提出一种智能化地掌握器设计,其结构框图如图1 所示红外检测模块音响检测模块光电检测模块单片机继电器图 1 结构框图名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 系统硬件设计3.1 单片机地介绍本文挑选地单片机为AT89S51,其引脚图如图3.1所示图 3.1 AT89S51 地引脚图各引脚说明如下：电源引脚电源引脚介入单片机地工作电源.VCC （40 脚）：接 +5V 电源（直流电源正端）.VSS（20脚）：接地（直流电源负端）时
27、钟引脚时钟引脚（ 18、19 脚）： XTAL1 和 XTAL2 引脚,该单片机可以使用外部时钟也可以 是使用内部时钟,当使用内部时钟时,此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用名师归纳总结 外部时钟时,用于接外部时钟信号,假如是外部时钟由XTAL1 引入, XTAL2X悬空 .第 12 页,共 40 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - XTAL1 （18 脚）：接外部晶体地一个引脚.在单片机内部,它是一个反相放大器地输入端,这个放大器构成了片内振荡器 .当采纳外部时钟是,对于 HMOS 单片机,此引脚接地：对于 CHOMS 单片机,此引脚作为外部
28、振荡器信号地输入端 .XTAL219 脚：接外部晶体地另一端,在单片机内部接至反相放大器地输入端 .如采纳外部时钟,对于 CHOMS 单片机,该引脚作为外部振荡信号地输入端：对于 CHOMS 单片机,该引脚悬空不接 .输入 /输出引脚输入 /输出（ I/O）接口引脚包括P0 口、 P1 口、 P2 口和 P3 口 .P0 口：为双向 8 位三态 I/O 接口 .在不接片外储备器或不扩展 I/O 接口时,可作为准双向输入 /输出口；在接有片外储备器或扩展 I/O 接口时, P0 口地址总线低 8 位及数据总线分时复用口,一般作为扩展是地址 /数据总线口使用 .P1 口：为 8 位准双向I/O 接
29、口,它地每一位都可以分别定义为输入线或输出线（作为输入时,口锁存器必需置 1）.P2 口：为 8 位准双向 I/O 接口,但作为 I/O 接口使用时,可直接连接外部 I/O 设备；在皆有片外储备器或扩展 I/O 口且寻址范畴超过 256B 时, P2 口用做高 8 位地址总线,一般作为扩展时地址总线地高 8 位使用P3 口： P3 口地每一条引脚都能够独立定义为第一功能地输入 /输出或其次功能 .P3 地其次功能如表 3-1 所示 .掌握引脚RST：即为RESET,VPD 为备用电源 .该引脚位单片机地上电复位或掉电爱护端.它是施密特触发输入,当振荡器起振后,该引脚上显现两个机器周期以上地高电
30、平,使器件复位,只要 RST 保持高电平,单片机就保持复位状态 .ALE/PROG ：地址锁存有效输出端 .ALE 在每个机器周期内输出两个脉冲 .在拜访外部储存器时, ALE 输出脉冲地下降沿用于锁存 16 位地址地低 8 位.即使不拜访外部储备器,ALE 端仍有周期性正脉冲输出,其频率为振荡频率地1/6.但是,每当拜访外部数据储备器名师归纳总结 时,在两个机器周期中ALE 只显现一次,即丢失一个ALE 脉冲 .ALE 端可以驱动8 个 TTL第 13 页,共 40 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 负载 . /PSEN：外部程序储备器地选通信号.
31、在由外部程序储备器取指期间,每个机器周期两次/PSEN 有效 .但在拜访外部数据储备器时,这两次有效地 /PSEN 信号将不显现 . /EA/VPP ：当 /EA 保持低电平常,就在此期间外部程序储备器（0000H-FFFFH ）,不管是否有内部程序储备器 .留意加密方式 1 时, /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平常,此间内部程序储备器 .在 FLASH 编程期间,此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP）.31 脚为片外程序储存区选用端 .表 3-1 P3 口地其次种功能说明表引脚号其次功能P3.0RXD （串行输入）P3.1TXD 串行输出 P3.2INT0 （
32、外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0定时器 0 外部输入 P3.5T1定时器 1 外部输入 P3.6WR 外部数据储备器写选通P3.7RD 外部数据储备器写选通3.2 单片机与继电器地设计本模块功能是依据单片机地输出信号掌握照明设备工作 故需要电路电压地隔离,防止强电串入弱电,损坏单片机 安全性高,使用寿命长、体积小等优点,使用历史悠久.此模块使用弱电掌握强电,.继电器具有动作快、工作牢靠、.在工业中,它广泛地使用于电力保护,开关掌握等场合.继电器可以直接隔离强电与弱电,无需另外附加光耦隔离电路.单片机输出无法直接驱动继电器,可以对单片机输出地信号进行简洁地放大,然后驱动继电名师归纳
33、总结 器,掌握照明设备工作.AT89S51 单片机地I/O 口来说仍是比较第 14 页,共 40 页继电器地低压掌握端工作于低压直流,但对于- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 大地,所以我们通常使用图3.2 来实现三极管开关实现单片机I/O 与继电器地低压掌握端接口 .图 3.2 单片机与继电器地连接图继电器由衔铁、铁芯、触点簧片、线圈等组成地.只要在线圈两端加电压,线圈中就会流过电流,从而产生电磁效应,继电器线圈只有两个头,加上额定电压后线圈流过额定电 流,产生地电磁力就克服弹簧力,通过电磁机构使常开触点闭合、常闭触点断开 .通常只有接触器才分主触点和
34、帮助触点 和掌握回路中,完成掌握任务.继电器使用时通常就是把一般触点串联或者并联用在主回路 .吸引衔铁地电磁力,克服弹簧地张力被吸引到铁芯,主触点名师归纳总结 与衔铁驱动地帮助触点（常开触点）吸合.当线圈断电时,吸力消逝,弹簧地反作用力将使第 15 页,共 40 页衔铁返回到原先位置置,从而使可动触点与原先地静止触点（常闭触点）释放.通过吸合、释放,从而达到电路地导通、断开地目地.对于继电器地“ 常开,常闭 ”触点,它可以懂得为继电器线圈不通电时处于断开状态地静触点称为“ 常开触点 ”；在接通状态,静触点是“常闭- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 触点 ” .技术参数：1 额定工作电压是指在继电器线圈正常运行所需地电压 电磁继电器可以用沟通电压,也可以是直流电压 .依据继电器地型号有所不同,2 直流电阻是指继电器线圈地直流电阻,由万用表测量 .3 产生地最小电流是继电器通电吸合电流.在正常使用中,电流必需稍大于一个给定地上拉电流,使继电器可以产生稳固地成效.对于所施加地线圈电压,一般不超过1.5 倍地额定电压,否就会产生较大地电流导致线圈烧毁.4 放电电流是继电器产生地最大脱扣动作时地电流.继电器闭合状态地电流减小到肯定程度时,继电器就会复原到未通电地释放状态.此时电流远小于上拉电流.5