单片机的教室灯光控制系统设计与制作
一、绪论 1
(一)课题背景 1
(二)高等学校教室照明现状 1
(三)本课题研究的价值 1
(四)本课题研究的主要内容 1
二、总体设计 1
三、硬件设计 2
(一) STC89C52主控模块 2
(二)单片机的最小系统 2
1.时钟电路 2
2.复位电路 3
(三)教室人体检测模块 3
1.DYP-ME003原理 3
2.热释电红外传感器信号处理方式 4
3.红外人体感应传感器的布局 5
(四)光照传感器模块设计 6
1.光敏电阻的结构 6
2.电路设计 6
(五)模数转换电路 6
1.ADC0809芯片介绍 6
(六) 指示灯模块 7
1.日光灯 7
2.灯光指示 7
四、照明灯具和控制特性分析 8
(一) LED的现况 8
五、软件设计 9
(一)主程序设计 9
(二)人体红外模块设计 10
六、系统调试 10
总结 11
附录 12
附录一 原理图 12
附录二 PCB图 13
附录三 实物图 14
附录四 源程序 15
参考文献 20
致谢 21
一、绪论
(一)课题背景
时代在进步,社会在发展,但是也出现了社会资源浪费的现象,社会资源利用率低。如此看来,能源问题对于个人,对于社会已经不容小觑。
在众多的能源问题中,照明系统问题显得尤为突出。随着中国的学校在不停的增加,学校的照明用电也会增加,资源能否充分利用,其中能够最大化利用资源的又有多少,学校的图书馆、大教室等等能否有效利用,学校的管理者能否明确自己的责任来避免资源浪费。所以能源利用最大化已经成为学校的重点问题之一。
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也出现了社会资源浪费的现象,社会资源利用率低。如此看来,能源问题对于个人,对于社会已经不容小觑。
在众多的能源问题中,照明系统问题显得尤为突出。随着中国的学校在不停的增加,学校的照明用电也会增加,资源能否充分利用,其中能够最大化利用资源的又有多少,学校的图书馆、大教室等等能否有效利用,学校的管理者能否明确自己的责任来避免资源浪费。所以能源利用最大化已经成为学校的重点问题之一。
(二)高等学校教室照明现状
如今的大学教室都是以集体上课为主的,且是公共的。而且教室很多,也没有特定的人管理教室的灯。在没有人在课堂上的时候,所有的灯都是打开的。因此,有必要对灯具在课堂上的智能控制情况进行分析,从而节能省电。经过分析与研究,一种就是采用高效益节能灯具;另一种就是在现有的基础上进行智能化控制,避免无人时资源的浪费。
(三)本课题研究的价值
经过现场调查发现,在大型场所,到目前还没有智能控制,大部分主要以人员管理为主。但是场所多,不利之处就得以体现。可想而知,在中国将有大部分浪费。如果智能化,将对资源利用更上一层楼,所以研究资源利用最大化有了重要意义。
(四)本课题研究的主要内容
1.光照强度变化的侦测;
2.室内人体侦测;
3.模拟信号的连续变化和模拟数字化;
4.开、关灯具的自动化控制问题。
二、总体设计
根据实际情况,本设计选用STC89C52单片机,用光敏检测光强的变化,热释电红外传感器的电位变化检测人的存在,以此为依据按照环境光照强度和人的存在对灯具进行控制。最后系统集成光照室内强度、识别和智能判断控制室内照明开关。系统总体框图如图2-1所示。
图2-1系统总体框图
三、硬件设计
(一) STC89C52主控模块
STC89C52是STC公司出产的微控制器,在其单片机上,可以在应用系统中进行编程等,但具有传统51单片机不具备的功能,其功能如下:
STC89C52与MCS-51兼容性高;
单片机重复编程效率高;
所有全静态工作;
加密,可靠性强;
8*128位内部RAM;
三十二位双向输入输出线;
两个16位定时器/计数器
一个全双工的异步串行口;
掉电和间歇两种工作方式。
STC89C52可以组成真正的单片机最小应用系统,体积小,成本低,可靠性强。程序长度小,四个I/O口全部提供给用户。就可以用5V电压编程,擦写时间短,与8751/87C51的12V电压擦写相比较,保护器件,不易损坏。没有两种电源的要求,改写时不用拔下芯片,运用方面广,工作电压范围宽(2.7V~6V),全静态工作,更具有灵活性,而且系统能快能慢。STC89C52芯片提供加密,所以提供了方便灵活而可靠的硬加密的手段,使其能够完全确保程序或系统不被仿制。
(二)单片机的最小系统
1.时钟电路
时钟电路如图3-1所示,STC89C52时钟电路自激振荡采用内部方式产生。有内部XTAL1和XTAL2的引脚上进行外接。
3-1时钟电路内部方式
2.复位电路
STC89C52单片机芯片在里面设有振荡器由一个反向放大器。这个放大器与外晶体谐振器一起组成一个自激振荡器。
单片机的复位是通常经过外部的复位电路来实现的。复位电路是使单片机的程序计数器初始化,片内复位电路的引脚RST借助一个斯密特触发器与复位电路相连,如图3-2所示。
单片机复位电路就像电脑的重启,当电脑在使用中死机,按下重启按钮电脑的程序从头开始执行。52单片机需要复位只需要在其第9引脚中接个高电平持续2uS就可以实现。
图3-2 复位电路
(三)教室人体检测模块
室内的灯光开关依据人体红外传感器的检测决定,对人体的信号进行检测,初始状态灯具全部关闭。当感应到人体时,打开灯。本设计选择红外人体感应传感器DYP-ME003
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