基础课程设计（论文）教室灯光节能控制专业：指导教师：小组成员：……注：学生甲为主要完成者2011年11月16摘要本研究针对教室灯光的控制方法，尤其是教室灯光的智能控制方面的发展现状，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应软件。
该系统以AT89C52单片机作为控制装置的智能部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度;根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。
该系统具有体积小，控制方便，可靠性高，专用性强，性价比合理等优点，可以满足各类大、中专院校教室灯光控制的要求，很大程度的达到节能目的。
关键词：人体；红外线；传感器；自动控制AbstractCurrently light intelligent control systems are not efficiently used in the classroom.In order to improve the system,based on control and current methods of how to keep control,developing intelligent classroom light control system and developed the hardware and software system.This classroom light intelligent control system the theory of the light put forward methods ofon the basis of AT89C52 is developed, which machine of AT89C52 is a major part,and the environment of development is better than before.This system can satisfy the following functions,such as controlling the circuit of illumination,testing and processing daylight signal,testing and processing the signal of human body that illuminates the back track exists,reporting to the warning devices,etc.In order to satisfy these functions,the system adopted the homologous methods respectively,and to the gearing of the system, analyzing how to install,test and run the system.The microcontroller software was developed based on assemble language.Assemble language is one kind of structured program languages,it has more advantages than other high-level languages.This system had many advantages. For example, the physical volume was small,the system was conveniently controlled, the credibility was high,the appropriation was strong,and its price proportion was ideal,etc.The experiment proved that the system can satisfy the control command of the classroom' s light device, so it could largely reduce the consuming of energy resources.Key words:Human body, infrared ray, sensor, automatic control目录目录 01 绪论 (1)1.1 本课题研究的意义 (1)1.2 本课题研究的目标 (1)2 总体方案设计 (2)2.1 硬件方案论证 (2)2.2 系统总体设计 (4)3 硬件系统单路的设计 (6)3.1 主控制器的电路设计 (6)3.2 分控制器电路的设计 (6)3.3 RS485通信电路设计 (7)3.4 信号采集电路的设计 (8)3.5 输出驱动电路设计 (9)4 系统的软件设计 (11)4.1 系统监控主程序模块 (11)4.2 系统自检初始化 (11)4.3 定时中断处理 (12)4.4 多任务操作系统的构建 (12)5 总结 (14)参考文献 (15)1绪论1.1本课题研究的意义随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。
而此问题对我国来说尤为严重。
随着各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费，这样，提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。
目前对灯光的智能控制，国内外己经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。
各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室的用电负荷不断加大，教室用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。
再者，现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。
例如楼道灯光的自动控制等等。
所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。
于是，开发简便、实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。
1.2本课题研究的目标研究的教室灯光控制系统能用于现有教室照明系统的改造，实现对照明系统的人性化智能管理，提高用电效率;实现自动、手动灯光控制相兼容，以降低成本;通过反复试验和改进，最终达到可靠性、实用性、推广性较好的目标。
2总体方案设计教室灯光控制器可实现有效的教室灯光智能控制。
其输入参数主要是人体存在信号和环境光信号等的外界因素，环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯，理论和实验证明用这种方式来对教室灯进行智能控制可以实现上述目标。
教室灯光控制器一般安装在教室内避开电灯直射的位置，且人体传感器安置时应使人体活动方向与人体传感器中两个热释电元连线方向垂直，这样可使人体存在信号采集更加灵敏、可靠，同时还要尽可能避免外界风直接吹向人体传感器。
2.1硬件方案论证2.1.1微处理器的选择本系统的主控模块主要采用Atmel公司的AT89C52作为主控芯片，它是一种低功耗，8位CMOS工艺处理器，具有8K在线可编程Flash存储器，片内的Flash可多次编程，为在线编程提供了方便。
片内有128字节的RAM, 4KB的EEPROM，由于合理的安排使用片内RAM空间，所以没有扩展的片外RAM，使电路结构简捷。
因为设备的设置参数是根据实际需要进行更改的，又要求是断电能够保存下来，所以本设备用一片EEPR0M来存储系统的设置参数。
2.1.2传感器的选择根据本设计的要求，该控制系统需要两种传感器：一种是人体信号采集传感器，另一种是光信号强度采集传感器。
用于人体信号采集的传感器和光信号强度采集的传感器有很多，这里根据设计的要求采用了以下传感器：一、热释电红外传感器：热释电红外传感器是一种基于热电效应原理的热电型红外传感器，它是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器件，现在已得到越来越广泛的应用。
热释电红外传感器由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。
二、光敏电阻式传感器：光敏电阻会感应光照强度的变化，自己电阻随着光强度的增加而减小，进而通过电阻上的电压变化来反应光照强度的变化。
传感器输出变化的电压信号给控制器，控制器根据接收到的信号的变化来决定下一步将要执行的动作。
光敏电阻是一种非常常用的光电元件。
它可以十分快捷的反正出光照的变化，应用电路也十分的简单、实用。
2.1.3显示器的选择LED数码管显示器动态显示方式下，将所有位的段选线并联在起，由位选线控制哪位接收字段码。
采用动态扫描显示，也就是在显示过中，轮流向各位送出字形码和相应的字位选择，同一时刻只有一位显示，其他各位熄灭。
利用显示器的余辉和人眼的视觉暂留现象，只要每一位显示足够短，则人看到的就是无为数码管同时显示。
在动态显示方式下电路设计简单，故采用此方式。
本系统采用了四位共阳极七段数码管，共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起，通常公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。
2.1.4通信方式和总线接口的选择串行通信是指一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通信方式。
串行通信的特点是：数据位传送，按位顺序进行，最少只一需根传输线即可完成，成本低但传送速度慢。
串行通信的距离可以从几米到几千米。
由于串行通信方式具有使用线路少、成本低、特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用，因此本设计采用串行通信。
在串行通信时，要求通信双方都采用一个标准接口，是不同的设备可以方便地连接起来进行通信。
当前流行的接口有：RS-232-C和RS-485。
RS-485总线，通信距离为几十米到上千米时，因此长距离要求时被广泛采用。
RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。
RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此发送电路须由使能信号加以控制。
RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。
应用RS一485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。
故本系统采用RS-485接口。
2.2系统总体设计2.2.1系统的设计思路本系统主要由三部分组成：（1）上位机系统；（2）下位机系统；（3）通信系统。
上位机系统：系统的主控制器通过RS-485总线将数据或命令发送给分控制器，同时将信息送给数码显示单元进行显示，并有看门狗电路对运行程序进行有效监视。