毕业设计_灯光控制系统设计

灯光控制系统设计

摘要：本设计主要从节能的角度出发，以A T89C52单片机为核心，多路传感器探测监控，实现了对教室灯光的智能化控制。结果证明基于单片机的灯光自动控制系统的设计是正确的，并具有较广泛的用途，而且使用方便，更节省能源。

关键词：灯光控制；光控；热释电红外传感；DS1302；AT89C52；单片机

Light Automatic Control System

Based on SCM

Abstract：This design , mainly from the Angle of energy saving, AT89C52 SCM as the core, multi-channel sensor monitoring, realize the intellectualized control of the light.Results show that the light control system based on single chip design is correct, and widely used , easy to use, more energy efficient.

Key words：light control；optical；Pyroelectric infrared sensor；ds1302；A T89C52；

目录

1 绪论 (1)

1.1 课题研究的背景和意义 (1)

1.2 国内外研究现状、发展动态 (2)

1.3 研究内容和目的 (4)

2 硬件设计 (5)

2.1 设计思路 (5)

2.2 硬件电路 (6)

2.2.1 单片机及基本外围电路 (6)

2.2.2 硬件时钟电路 (8)

2.2.3 键盘电路 (10)

2.2.4 光控模块 (10)

2.2.5 热释电红外传感模块 (11)

2.2.6 时钟显示模块 (13)

2.2.7 被控LED电路 (14)

3 软件设计 (15)

3.1 软件设计主要流程 (15)

3.2 对时钟芯片DS1302进行读写 (16)

3.3 扫描四个按键 (19)

3.4 时钟显示电路 (19)

4 系统调试 (21)

4.1 硬件调试 (21)

4.2 软件调试 (21)

4.3 功能测试 (22)

5结论 (23)

参考文献 (24)

致谢 (25)

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

随着计算机科学技术的发展,在智能建筑的方面的应用也越来越广泛。目前,效率低、能耗高是国内大多数智能建筑的不合理的地方[10]。就智能建筑中灯光控制系统的应用仍然存在一些问题,比如灯是从早到晚开着的,不管这些房间或楼道是否有人,即使光线已经足够亮。或者,当照度很高时,灯不能及时关闭; 反之,当自然光照度难以满足人的需求时,又不能及时打开灯光。这种照明方式,造成大量能源的浪费,还不能满足人对照明的基本需求。现代照明系统主要解决能源的尽可能节省和方便使用办法[9]。以及满足人类工程学的个性方面的要求。特别是近年来大厦内利用计算机工作的人员比例上升,不同视觉要求的工作的数量和复杂程度大大增加[1]。所以,要做到合理、经济、节能,首先应采用先进成熟的技术和产品,如电光源、灯具、照明控制设备等,另外,还要选择合适的照明方式和照明控制系统。因此,适应不同个人和工作需要,结合自动调节与手动调节的的智能化照明系统已经成为必不可少了[1]。

目前国内各类院校中，由于同学们的自觉节能意识薄弱，在光线足够强时也开灯，课上完离开教室后灯还亮着的现象普遍存在;而且，节能规划极为欠缺，教室的灯光控制由管理人员手工代替，教室极多，管理人员忙不过来，这样就造成不必要的电能浪费和经济损失[2]。再者，每所院校不断的扩招，教室不断的扩建，若再没有改进教室的用电管理设备，那么用电负荷可想而知，浪费的电能就更惊人了[3]。

因此，对照明电路的有效控制也就成了节约电能的首要方法。于是，开发一种简单、实用而又节能的灯光自动控制系统便具有了十分重要的意义[4]。（本设计主要针对教室灯光的自动控制）。

热释电红外传感器：被动式热释电红外探

头的工作原理及特性：在自然界，任何高于绝

对温度（- 273度）时物体都将产生红外光谱，

不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是

不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关

的[5]。图1-1 热释电红外传感器在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PIR)，它能将波长为8一12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进入警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物

体的温度的差异[5]。

另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在PIR 上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号[7]。

人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10微米左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10微米左右的红外线而进行工作的。人体发射的10微米左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上[8]。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号[11]。

(1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10微米左右的红外辐射必须非常敏感。

(2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

(3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

(4)人一旦侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警[12]。

(5)菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

1.2 国内外研究现状、发展动态

当今的灯光艺术已经成为了一门走在时代前沿的时尚艺术。灯具的种类也由以前构造简单、功能有限的白炽灯、荧光灯、聚光灯等发展为今天的镜片反射式电脑灯、摇头式电脑灯、变色灯、电脑追光灯激光灯等构造复杂、精密，功能丰富多样的现代灯具。像我们经常在电视节目上看到的舞台灯光、城市景观灯、舞厅的各种闪光灯、街道上的霓虹灯等，其艺术性和表现力都产生了质的飞跃。在基本光满足必要的照度和色调的基础上，根据场景气氛的需要可以自由地组合出千姿百态、绚丽多彩、变幻无穷的灯光景观。实现了艺术上的创新与突破，不断创造出令人惊叹、叫绝的视觉艺术效果，给人们带来了美的享受和心灵上的震撼。就连我们最常见的楼道灯也一改过去那种人不开不亮，不关不灭的形象。在我们生活的小区和工作的办公楼等地，每到晚上我们上下楼梯时，只要我们用手轻轻一摸开关上的按钮，灯就亮人走后没一会灯又自动熄灭。或是天黑走过楼梯通道时，当有脚步声或其它声音时，楼