教室照明自动控制器的设计

毕业论文教室照明自动控制器的设计

学院：

专业：

学生姓名：

学号：

指导教师：

201年月

摘要

目前，国内学校教室的照明灯具大多采用手动开关控制，即使严格管理，还是不可避免的出现忘记关灯的时候，尤其是在白天，情况更是如此，因而造成大量的能源浪费。另外，各种照明灯具都具有一定的使用寿命，在光线充足的情况下仍继续使用，必然会缩短灯具的使用寿命。因此对教室照明系统进行自动化控制具有重要意义。而现有成型的教室照明自动控制器在应用中还存在一些问题，需要对其做进一步的改进。

本论文详细研究了学校教室的使用特点和照明需要及存在的问题，提出了一种自动化的教室照明控制系统，采用低功耗单片机和总线技术，通过光控、红外检测、声控等芯片的运行来控制照明灯的开关。该系统有数据采集模块、串口通信、执行模块等的电路设计。通过硬件和软件的协同设计，该系统最终实现了在白天光照充足的情况下，教室无论有没有人照明灯都不开；在光照不充足的情况下，通过红外检测与声响检测来判断教室是否有人以此对照明灯进行控制，并在灯亮的情况下，该系统进入监控状态，若连续五次探测都没有人，则发出熄灯警告，灯具亮灭闪烁，教室里的人在提示情况下会有所动作，从而灯具不熄灭，若无反应则关闭电源。

关键词：照明控制，单片机，自动化，红外检测

I

Abstract

At 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 the 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, 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 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 whether 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 warning 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

II

目录

摘要······························································································································ I

A BSTRACT ····················································································································I II

2.1学校教室自动控制的现状 (3)

2.2系统的整体设计方案 (3)

4.1 软件的实现原理 ............................................ - 26 -该自动控制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，所有灯具不会点亮。当无光（自然光）时，若有人或者附近有异常声响时。则开启电源，点亮灯具，并使控制系统程序进入监控状态，若连续五次探测都无人，则发出熄灯警告，灯具亮灭闪在警告状态下，若此时教室有人静止不动，在灯具亮灭闪烁的提示下，自认会有所动作，热释红外探测器就会探测到这一变化，从而结束警告，式灯具继续点亮，控制器回到监控状态。仍无人无声，则关闭灯具电源，从而实现照明灯有人自启无人自熄的目的 ........................................................ - 26 -4.2 软件的流程框图 ............................................ - 26 -通过对该自动控制器系统的设计可以画出该系统的流程框图如图 4.1所示，该系统的设计思路是先开始初始化，在第三步信号为基本的前提下，与预先设定的数据做比较，若成立产生了高信号，则进入第五步的红外与声响的检测模块，通过信号的高低来判断是否有人，当有高信号输出的时候，通过单片机与电磁铁的关系来控制灯的开启。并在此时红外模块进入监测模式，若是有人动作就会散发红外然后被红外模块所发现。以此来阻止灯的关闭。 ...... - 26 -4.3软件的程序编写............................................. - 28 -根据此流程框图，我们可以写出该系统的软件编程。 ................ - 28 -结束语 ........................................................ - 30 -致谢 .......................................................... - 32 -

III

2.1学校教室自动控制的现状 (3)

2.2系统的整体设计方案 (3)

4.1 软件的实现原理 ............................................ - 26 -该自动控制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，所有灯具不会点亮。当无光（自然光）时，若有人或者附近有异常声响时。则开启电源，点亮灯具，并使控制系统程序进入监控状态，若连续五次探测都无人，则发出熄灯警告，灯具亮灭闪在警告状态下，若此时教室有人静止不动，在灯具亮灭闪烁的提示下，自认会有所动作，热释红外探测器就会探测到这一变化，从而结束警告，式灯具继续点亮，控制器回到监控状态。仍无人无声，则关闭灯具电源，从而实现照明灯有人自启无人自熄的目的 ........................................................ - 26 -4.2 软件的流程框图 ............................................ - 26 -通过对该自动控制器系统的设计可以画出该系统的流程框图如图 4.1所示，该系统的设计思路是先开始初始化，在第三步信号为基本的前提下，与预先设定的数据做比较，若成立产生了高信号，则进入第五步的红外与声响的检测模块，通过信号的高低来判断是否有人，当有高信号输出的时候，通过单片机与电磁铁的关系来控制灯的开启。并在此时红外模块进入监测模式，若是有人动作就会散发红外然后被红外模块所发现。以此来阻止灯的关闭。 ...... - 26 -4.3软件的程序编写............................................. - 28 -根据此流程框图，我们可以写出该系统的软件编程。 ................ - 28 -结束语 ........................................................ - 30 -致谢 .......................................................... - 32 -

2.1学校教室自动控制的现状 (3)

2.2系统的整体设计方案 (3)

4.1 软件的实现原理 ............................................ - 26 -

V

该自动控制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，所有灯具不会点亮。当无光（自然光）时，若有人或者附近有异常声响时。则开启电源，点亮灯具，并使控制系统程序进入监控状态，若连续五次探测都无人，则发出熄灯警告，灯具亮灭闪在警告状态下，若此时教室有人静止不动，在灯具亮灭闪烁的提示下，自认会有所动作，热释红外探测器就会探测到这一变化，从而结束警告，式灯具继续点亮，控制器回到监控状态。仍无人无声，则关闭灯具电源，从而实现照明灯有人自启无人自熄的目的 ........................................................ - 26 -4.2 软件的流程框图 ............................................ - 26 -通过对该自动控制器系统的设计可以画出该系统的流程框图如图 4.1所示，该系统的设计思路是先开始初始化，在第三步信号为基本的前提下，与预先设定的数据做比较，若成立产生了高信号，则进入第五步的红外与声响的检测模块，通过信号的高低来判断是否有人，当有高信号输出的时候，通过单片机与电磁铁的关系来控制灯的开启。并在此时红外模块进入监测模式，若是有人动作就会散发红外然后被红外模块所发现。以此来阻止灯的关闭。 ...... - 26 -4.3软件的程序编写............................................. - 28 -根据此流程框图，我们可以写出该系统的软件编程。 ................ - 28 -结束语 ........................................................ - 30 -致谢 .......................................................... - 32 -

2.1学校教室自动控制的现状 (3)

2.2系统的整体设计方案 (3)

4.1 软件的实现原理 ............................................ - 26 -该自动控制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，所有灯具不会点亮。当无光（自然光）时，若有人或者附近有异常声响时。则开启电源，点亮灯具，并使控制系统程序进入监控状

VI

态，若连续五次探测都无人，则发出熄灯警告，灯具亮灭闪在警告状态下，若此时教室有人静止不动，在灯具亮灭闪烁的提示下，自认会有所动作，热释红外探测器就会探测到这一变化，从而结束警告，式灯具继续点亮，控制器回到监控状态。仍无人无声，则关闭灯具电源，从而实现照明灯有人自启无人自熄的目的 ........................................................ - 26 -4.2 软件的流程框图 ............................................ - 26 -通过对该自动控制器系统的设计可以画出该系统的流程框图如图 4.1所示，该系统的设计思路是先开始初始化，在第三步信号为基本的前提下，与预先设定的数据做比较，若成立产生了高信号，则进入第五步的红外与声响的检测模块，通过信号的高低来判断是否有人，当有高信号输出的时候，通过单片机与电磁铁的关系来控制灯的开启。并在此时红外模块进入监测模式，若是有人动作就会散发红外然后被红外模块所发现。以此来阻止灯的关闭。 ...... - 26 -4.3软件的程序编写............................................. - 28 -根据此流程框图，我们可以写出该系统的软件编程。 ................ - 28 -结束语 ........................................................ - 30 -致谢 .......................................................... - 32 -

2.1学校教室自动控制的现状 (3)

2.2系统的整体设计方案 (3)

4.1 软件的实现原理 ............................................ - 26 -该自动控制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，所有灯具不会点亮。当无光（自然光）时，若有人或者附近有异常声响时。则开启电源，点亮灯具，并使控制系统程序进入监控状态，若连续五次探测都无人，则发出熄灯警告，灯具亮灭闪在警告状态下，若此时教室有人静止不动，在灯具亮灭闪烁的提示下，自认会有所动作，热释红外探测器就会探测到这一变化，从而结束警告，式灯具继续点亮，控制器回到

VII

监控状态。仍无人无声，则关闭灯具电源，从而实现照明灯有人自启无人自熄的目的 ........................................................ - 26 -4.2 软件的流程框图 ............................................ - 26 -通过对该自动控制器系统的设计可以画出该系统的流程框图如图 4.1所示，该系统的设计思路是先开始初始化，在第三步信号为基本的前提下，与预先设定的数据做比较，若成立产生了高信号，则进入第五步的红外与声响的检测模块，通过信号的高低来判断是否有人，当有高信号输出的时候，通过单片机与电磁铁的关系来控制灯的开启。并在此时红外模块进入监测模式，若是有人动作就会散发红外然后被红外模块所发现。以此来阻止灯的关闭。 ...... - 26 -4.3软件的程序编写............................................. - 28 -根据此流程框图，我们可以写出该系统的软件编程。 ................ - 28 -结束语 ........................................................ - 30 -致谢 .......................................................... - 32 -1

致谢 ...................................................................................................错误！未定义书签。附录 (33)

VIII

第一章绪论

1.1 课题的背景和意义

浪费一直是人类社会面对的重大问题，特别是到了二十一世纪，环保和可

持续发展更成了国家长期发展的重中之重，我国也提出了“节能减排”的号召。然而在众多的能源问题中，电能的短缺是束缚经济发展和人民生活改善的重要问题之一。能源的充分利用与合理分配对我们国家的现状的改进有重要意义，从身边的小事做起，在照明灯的控制上采取智能化的控制，在保证照明强度的前提下，对于保护学生的视力和减少能源浪费方面有重要意义。现在学校的教室照明灯存在管理落后，保护性差，布线复杂，能源浪费等问题。现在的教室照明灯自动控制已经不能满足我们现在的生活学习需求。因此设计一款新的教室照明灯控制器对教室照明、减少能源浪费、满足人们的日常生活需求等方面有及其深远的意义。在本设计中，对教室的人员情况在不同时间不同光照条件下进行了调查，同时发现了在白天有个别教室仍然是出现了在光照条件充足的情况下开灯甚至教室无人的情况下开灯的现状，对能源造成了浪费。本设计采用以单片机为主体的设计思路，通过单片机与各个模块之间的信息交流来实现

对灯的亮灭控制。

1.2 采用教室照明自动控制系统的优势

传统的教室照明灯都是通过人手来控制，无论我们怎么样的注意都会出现忘记关灯等现象，从而造成能源的浪费，这与国家倡导的节能减排大相庭径。而该系统通过光照强度等来自动控制照明灯灯的开关，具体的优越性有以下几方面：

挺高了教室照明的智能化程度，解放了人手，使教室的智能化程度更高，更人性化。

减少了能源的浪费，通过具体的情况来确定灯的亮灭，从而有效的抑制了在白天光照充足的情况下仍然开灯的情况。具有良好的节电效果。

解放了教室工作人员，提高了工作效率。

提高了教室的管理水平，教室照明由原来的手动控制变为智能化控制，减

- 1 -

少了维护，巡查费用。

本论文旨在设计一个基于单片机技术的教室照明灯自动控制器。通过各模块电路、控制电路及控制方法的设计与选择，软硬件的协同设计，最终实现了教室照明系统自动控制的目的，即在白天光照充足的情况下，教室无论有没有人照明灯都不开；在光照不充足的情况下，通过红外检测与声响检测来判断教室是否有人以此对照明灯进行控制，并在灯亮的情况下，该系统进入监控状态，若连续五次探测都没有人，则发出熄灯警告，灯具亮灭闪烁，教室里的人在提示情况下会有所动作，从而灯具不熄灭，若无反应则关闭电源。

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的信号输入单片机，并通过单片机对继电器的控制来控制灯的亮灭。红外模块对人体的红外信号进行监测并能输出高信号来判断是否有人，在此基础上配合光敏与声响模块对教室照明灯自动控制器进行了设计。

- 2 -

第二章教室照明灯自动控制器的总体设计分析

第二章教室照明自动控制器的总体设计分析

2.1 学校教室自动控制的现状

学校的教室白天是同学们上课学习的地方，白天的光中情况一般充足，中午的人较少，晚上不管是上课还是上自习同学们都需要一个良好的光照条件，来保护眼睛与看清书本。教室的灯具一般为荧光灯，能很好的满足光照条件，但是不可避免的出现白天开灯的情况，造成能源的浪费。实现照明节能一般是通过两方面：一方面是通过使用高效的灯具，如节能灯。另一方面是通过控制系统的改进来实现智能化。即通过优化照明系统来达到节能的效果。

2.2 系统的整体设计方案

考虑教室的照明节能，改进照明系统的运行，主要应关注两个方面，合理利用自然光作为辅助光源和根据室内是否有人决定灯的开关，这样能够在保证照明质量的同时有效避免能源的浪费。在自然光充足的情况下，因为照明亮度已经达到要求，所以无论教室是否有人都不开灯。从而达到节能的效果，并且延长了灯管的寿命，减少了灯具的更换和维修费用。

针对教室主要用于学生上课和自习学习的特点，本论文提出一种智能化的控制器设计，其结构框图如图1所示

光电检测模块红外检测模块音响检测模块

单片机

继电器

图1 结构框图

3

第三章系统硬件设计

3.1 单片机的介绍

本文选择的单片机为AT89S51，其引脚图如图3.1所示

图3.1 AT89S51的引脚图

各引脚说明如下：

电源引脚

电源引脚介入单片机的工作电源。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；当使用外部时钟时，用于接外部时钟信号，如果是外部时钟由

4

XTAL1引入，XTAL2X悬空。

XTAL1（18脚）：接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟是，对于HMOS 单片机，此引脚接地：对于CHOMS单片机，此引脚作为外部振荡器信号的输入端。

XTAL2(19脚)：接外部晶体的另一端，在单片机内部接至反相放大器的输入端。若采用外部时钟，对于CHOMS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端：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。

①P0口：为双向8位三态I/O接口。在不接片外存储器或不扩展I/O接口时，可作为准双向输入/输出口；在接有片外存储器或扩展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。

②P1口：为8位准双向I/O接口，它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线（作为输入时，口锁存器必须置1）。

③P2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；在皆有片外存储器或扩展I/O口且寻址范围超过256B时，P2口用做高8位地址总线，一般作为扩展时地址总线的高8位使用

④P3口：P3口的每一条引脚都能够独立定义为第一功能的输入/输出或第二功能。P3的第二功能如表3-1所示。

控制引脚

RST：即为RESET,VPD为备用电源。该引脚位单片机的上电复位或掉电保护端。它是施密特触发输入，当振荡器起振后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，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。在访问外部储存器时，ALE输出脉冲的下降沿用于锁存16位地址的低8位。即

- 5 -

使不访问外部存储器，ALE端仍有周期性正脉冲输出，其频率为振荡频率的1/6.但是，每当访问外部数据存储器时，在两个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ALE脉冲。ALE端可以驱动8个TTL负载。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。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口的第二种功能说明表

引脚号第二功能

P3.0 RXD（串行输入）

P3.1 TXD(串行输出)

P3.2 INT0（外部中断0）

P3.3 （外部中断1）

P3.4 T0(定时器0外部输入)

P3.5 T1(定时器1外部输入)

P3.6 WR(外部数据存储器写选通)

P3.7 RD(外部数据存储器写选通)

3.2 单片机与继电器的设计

本模块功能是根据单片机的输出信号控制照明设备工作。此模块使用弱电控制强电，故需要电路电压的隔离，避免强电串入弱电，损坏单片机。继电器具有动作快、工作可靠、安全性高，使用寿命长、体积小等优点，使用历史悠

- 6 -

久。在工业中，它广泛的使用于电力保护，开关控制等场合。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，可以对单片机输出的信号进行简单的放大，然后驱动继电器，控制照明设备工作。

继电器的低压控制端工作于低压直流，但对于AT89S51单片机的I/O口来说还是比较大的，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与继电器的低压控制端接口。

图3.2单片机与继电器的连接图

继电器由衔铁、铁芯、触点簧片、线圈等组成的。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，产生的电磁力就克服弹簧力，通过电磁机构使常开

- 7 -

触点闭合、常闭触点断开。通常只有接触器才分主触点和辅助触点。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和控制回路中，完成控制任务。吸引衔铁的电磁力，克服弹簧的张力被吸引到铁芯，主触点与衔铁驱动的辅助触点（常开触点）吸合。当线圈断电时，吸力消失，弹簧的反作用力将使衔铁返回到原来的位置，从而使可动触点与原来的静止触点（常闭触点）释放。通过吸合、释放，从而达到电路的导通、断开的目的。对于继电器的“常开，常闭”触点，它可以理解为继电器线圈不通电时处于断开状态的静触点称为“常开触点”;在接通状态，静触点是“常闭触点”。

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的电压。根据继电器的型号有所不同，电磁继电器可以用交流电压，也可以是直流电压。

2直流电阻是指继电器线圈的直流电阻，由万用表测量。

3产生的最小电流是继电器通电吸合电流。在正常使用中，电流必须稍大于一个给定的上拉电流，使继电器可以产生稳定的效果。对于所施加的线圈电压，一般不超过1.5倍的额定电压，否则会产生较大的电流导致线圈烧毁。

4放电电流是继电器产生的最大脱扣动作时的电流。继电器闭合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。此时电流远小于上拉电流。

5触电切换电压和电流是继电器装置允许施加的电压和电流。它决定了继电器控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。

继电器的选用：

1首先要了解的必要条件

①控制电路的电源电压，可提供的最大电流;

②所述控制电路的电压和电流;

③被控电路需要几组，什么样的形式的接触。继电器的选择，一般控制电

- 8 -

路的电源电压可以作为选择的依据。应该给继电器控制电路提供足够的电流，否则继电器不稳定。

2获得相关数据，以确定使用条件，可以找到相关信息，确定需求和规格的继电器型号。如果继电器已经在手，可以根据数据是否匹配。最后确认大小是否适当。

3本论文主要用于一般电器所以主要考虑小型继电器电路板安装布局。

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。继电器的作用是在电路中起着自动调节、安全保护、以弱控强，转换电路等作用。

继电器K1的控制端（4,5）有三极管Q1来驱动，只要单片机P0.7输出高电平则三极管Q1导通，继电器K1的控制端通过电流，电磁铁工作吸引衔铁，于是K1的接触端1,3导通，电灯L 工作。当P0.7为低电平时，三极管Q1截止，K1的控制端没有电流通过，电磁铁不工作，于是接触1,3断开，灯停止工作，可见继电器帮助单片机I/O口实现了低压5VDC控制高压220V AC的目的。

由于继电器K1的电磁铁有一定的电感，在断电瞬间可能会产生较大的反向电压对三极管Q1不利，因此在继电器K1控制端反接一个二极管D1用于放电。

3.3 光敏模块的设计

光敏二极管是光电转换半导体器件，与光敏电阻器相比具有灵敏度高、高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便等优点。

光电管在一个真空的玻璃泡内装有两个电极，光电阴极和阳极。光电阴极有的是贴附在玻璃泡内壁，有的是涂在半圆筒形的金属片上，阴极对光敏感的一面是向内的，在阴极前装有单根金属丝或环状的阳极，当阴极受到适当波长的光线照射时变发射电子，电子被带正电位的阳极所吸引，这样在光电内管就产生了电子流，在外电路中便产生了电流。

光敏二极管的结构与一般二极管相似，装在透明的玻璃外壳中，它的PN结装在管顶，可直接受到光照射，光电二极管在电路中一般是处于反向工作状态

- 9 -

- 10 -

的。在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，称为暗电流。当光照射在PN 结上，光子打在PN 结附近时，使PN 结附近产生光生电子和光生空穴对，使少数载流子的浓度大大增加，因此通过PN 结的反向电流也随之增加。如果入射光照度产生变化，光生电子-空穴对的浓度也相应变动，通过外电路的光电强度也随之变动。可见，光敏二极管能将光信号转换为电信号输出。照度为照射到表面一点处的面元上的光通量除以该面元的面积。照度的符号为E(Ev)；单位为勒克斯(流明／单位面积)，符号为

其中，?——光通量，A ——面积。

光通量的单位为“流明”。光通量通常用Φ来表示，在理论上其单位相当于电学单位瓦特，因视觉对此尚与光色有关。所以依标准光源及正常视力度量单位采用“流明”，符号：lm 。

1.光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能量。

2.光通量是灯泡发出亮光的比率。

流明 (lm) 是国际单位体系 (SI) 和美国单位体系 (AS) 的光通量单位。如果将光作为穿越空间的粒子（即光子），那么到达曲面的光束的光通量与 1 秒钟时间间隔内撞击曲面的粒子数成一定比例。

光通量的物理表达式为：

0d =d d K V λλλλ∞ΦΦ???

（）（）

式中： K ：光敏度、感光度（类比：胶卷的感光度）、人眼对于彩色的感知能力 K = 683.002 lm/W 。 K 值使光通量的单位与辐射功率的单位得到统一。

λ：波长，事实上人眼只对波长位于380nm~780nm 的可见光有反应，习惯d dA

E ?

=

上我们把低于380nm的光波称为紫外线(Ultraviolet，简称UV)，把高于780nm 的光波称为红外线(Infrared，简称IR)，这一点也反映在了视见函数V(λ)中。

V(λ)：称为人眼相对光谱敏感度曲线，亦作视见函数曲线，是总结了众多针对人眼的测试经验而得到的，它描述了人眼对不同波长的光的反应强弱。

人眼对亮度的敏感程度与颜色有关，在整个可见光范围内并不是均匀的.可以用相对敏感函数曲线进行描述.

在环境明亮时，人眼对于波长X=555nm（环境黑暗时为507nm）的光线最为敏感,我们定义这时的相对视敏度Vs(555)=1.当X为其它值时，Vs(X)均小于1.如果对于某一波长X的单色光,其辐射功率为P(X),相对视敏函数为Vs(X),则可以定义光通量为Y(X)=P(X)*Vs(X)。

当P(X)以瓦为单位时，Y(X)的单位为光瓦.只有当X=555nm时,1瓦光辐射功率产生683lm(流明）的光通量。

光敏电阻使用光电导体制成的光电器件，又称光导管，它是基于半导体内光电效应工作的。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时可见直流偏压，也可加交流电压。光敏电阻的工作原理是当无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减少，因此电路中的电流迅速增加。

光敏电阻的管心是一块安装在绝缘衬底上的带有两个欧姆接触电极的光电导体。半导体吸收光子而产生的光电效应，仅限于光照的表面薄层。虽然产生的载流子也有少数扩散到内部去，但深入厚度有限，因此光电导体一般都做成薄层。为了获得很高的灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状，所以提高了光敏电阻的灵敏度。

光敏电阻的灵敏度易受潮湿的影响，因此要将光电导体密封在带有玻璃的壳体中。光敏电阻具有很高的灵敏度、很好的光谱特性，光谱响应从紫外区一直到红外区，而且体积小、重量轻、性能稳定。

常用的光敏三极管型号有：3DU5C 3DU31 3DU33 3DU107 3DU303 L14C1 PT334 等3DU系列为金属壳封装，顶端为玻璃透光窗，对880nm的光线

- 11 -

- 12 -

灵敏度最高，常与红外发光二极管配套使用，具有灵敏度高，响应速度快的特点。

常用的红外发光二极管型号有：GL3S 2GLA LN303 5GLA 等

3.3.1 光敏元件的选择

LX1970，包含PIN 型光电二极管，高增益放大器和两个互补电流输出端。芯片特点：PIN 光电二极管光谱特性及灵敏度都与人的眼睛相似，可代替人眼感受亮度的明暗变化，并将接受的可见光装换成电流信号。光电二极管阵列峰值响应波长为520mm 电流灵敏度为0.38μA/lx,暗电流为10μA 。

⑴LX1970非线性误差小，无需使用蓝光滤光片，即可以有效的衰减紫外光及红外光。

⑵两个互补输出端电流不对称仅为±0.5％，可任选一段作为输出。

⑶微功耗，低压供电。采用+2～+5.5V 电源，电源电流低至85μA(典型值)工作温度范围是-40℃～+85℃，外型尺寸2.95mm ×3mm ×1mm ，其结构如图3.3所示。

图3.3 LX1970引脚图

51单片机的读写控制信号P3.6,P3.7分别与P2.7经过或非门连接到ADC0809的启动端START 和输出允许端OE 。计算得ADC0809端口地址为7FFFH 。

LX1970转换后的电压信号没有经过运算放大器放大，直接送A/D 转换。可采用延时的办法读取A/D 变化的电压数量一般来说，ADC0809

完成转换时间不

鸡舍灯光控制器系统设计

鸡舍灯光控制器 学院：机电学院 年级专业：2006级机械电子工程学号：07806036 姓名： 指导教师： 中国陕西杨凌

目录 中文摘要 (1) 英文摘要 (1) 引言 (2) 1．方案论证 (2) 2．系统设计 2.1系统功能 (2) 2.2总体设计 (3) 2.2.1系统框图 (3) 2.2.2各模块框图 (3) 2.3原理简述 (4) 2.3.1补光原理 (4) 2.3.2电路原理 (4) 2.4器件选择 (4) 3．电路设计 3.1直流稳压电源 (5) 3.1.1直流稳压电源电路图 (6) 3.1.2器件选择和参数计算 (6) 3.2光照控制电路 3.2.1光照控制电路电路图及原理 (6) 3.2.2器件选择和参数计算 (6) 3.3时钟控制电路 3.3.1电子钟电路 (7) 3.3.2逻辑控制电路 (9) 3.4主电路 3.4.1主电路图 (13) 3.4.2说明 (13) 3.5整体电路图 (13) 3.6结果分析 (14) 3.6.1直流稳压电源模块 (14) 3.6.2CP模块 (15) 3.6.3电子钟模块 (15) 3.6.4控制模块 (15) 4．结论 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18)

摘要 对鸡舍灯光控制方式进行分析，综合其优缺点提出一种合理的控制模式。运用电子技术相关知识设计了鸡舍灯光自动控制电路。采用光照控制电路和时钟控制电路组合控制，实现了对鸡舍进行自动补光。解决了不同天气、不同季节鸡舍灯光控制复杂的问题。核心部分是控制电路，其优劣决定了补光的合理性与准确性等整体性能。设计过程中采用了加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司的设计软件Multisim7.0，通过电脑仿真来设计电路图，并测试其各个模块的功能，最终实现设计要求。 关键词：鸡舍补光；光照控制；时钟控制 Abstract Sheds light on the analysis of control, its advantages and disadvantages of the integrated control of a reasonable model. Knowledge of the use of electronic technology designed sheds light automatic control circuit. Illumination using the clock control circuit and control circuit combination of control, the realization of automatic sheds light up. Solution of different weather, different seasons sheds light control of complex issues. The core of the control circuits, their advantages and disadvantages determine the reasonableness of premium light, such as overall performance and accuracy. The design process used in Canada, Interactive Image Technologies Ltd. The company's design software Multisim7.0, through computer simulation to design schematics, and test the functions of its various modules, and ultimately the design requirements. Keywords: sheds light up; light control; clock control

教室灯光智能控制系统

武昌理工学院 本科毕业设计(论文) 题目：教室灯光智能控制系统 学院：信息工程学院 专业：自动化 学号：20114224007 学生姓名：马克勤 指导教师：吕晓雁 二○一四年十月二七日

教室灯光智能控制系统 马克勤 摘要 随着社会的快速发展以及能源的消耗，为了有效利用教室灯光、节约能源，利用单片机设计作为控制核心的教室灯光智能控制系统，能根据学校作息时间、光照情况自动调节教室灯光的打开或关闭。该系统要具有很好的人机交互界面，能对教室灯光进行智能控制。本系统程序部分采用C语言编写，模块化结构设计、条理清晰、通用性好，便于改进和扩充。该系统具有体积小，控制方便，可靠性高，针对性强，性价比高等优点能够满足各种大、中专院校教室灯光控制的要求，也可以很大程度的达到节能目的。 关键词:红外线；传感器；单片机

The classroom lighting intelligent control system Ma ke Qin Abstract With the rapid development of society and the energy consumption, in order to effectively use the classroom lighting, saving energy, using single-chip microcomputer as a control core of the classroom light intelligent control system, can according to the school calendar, illumination condition automatically adjusts the classroom lights on or off.The system has good man-machine interface, can the classroom light intelligent control. This system is partially written using C language, modular structure design, clear, good commonality, is advantageous for the improvement and expansion. The system has small volume, convenient control, high reliability, the pertinence, higher cost performance can meet the requirements of classroom lighting control all kinds of large, secondary technical schools, can greatly to achieve energy saving. Key Words:infrared ；The sensor ；Single chip microcomputer

智能照明系统设计

智能照明系统的设计 1引言 随着人民生活水平的不断提高，人们对工作和生活环境的要求越来越高，同时对照明系统的要求也越来越高。照明领域的能源消耗在总的能源消耗中占了相当大的比例，节约能源和提高照明质量是当务之急。照明用电作为电力消耗的重要部分，已经占到了电力消耗的10%左右，并且随着我国国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，照明用电还将不断增加。[1] 传统照明技术受到了强烈冲击。一方面，由于信息技术和计算机的发展对照明技术的变化提供了技术支撑；另一方面，由于能源的紧缺，国家对照明节能越来越重视，新型的照明技术得以迅速发展，以满足使用者节约能源、舒适性、方便性的要求。 智能照明系统是最先进的一种照明控制方式，它采用全数字、模块化、分布式的系统结构，通过五类控制线将系统中的各种控制功能模块及部件连接成一个照明控制网络，它可以作为整个建筑物自动化管理系统（BA系统）[2]的，一个子系统通过网络软件接入BA系统，也能作为独立系统单独运行，在照明控制实现手段上更专业、更灵活，可实现对各种照明灯的调光控制或开关控制，是实现舒适照明的有效手段，也是节能的有效措施。 智能照明系统可对白炽灯、日光灯(专用镇流器)、节能灯、石英灯等多种光源调光,满足各种环境对照明的要求。适用范围有:大型公共建筑,如会展中心、航站楼、客运站、体育场馆、大型商场等;博物馆、美术馆、图书馆等文化建筑和教学建筑;星级酒店和高档写字楼的宴会厅、多功能厅、会议室、大堂、走道等场所。 通过采用智能照明系统,可实现以下控制功能:

(1)时钟控制:通过时间设定实现各照明区域的不同控制。 (2)调光控制:通过照度探测器和调光模块,达到各区域照度值始终在预先设定值范围。 (3)区域场景控制:通过控制面板和调光模块,实现各照明区域的场景切换控制。 (4)动静探测控制:通过动静探测器和调光/开关模块,实现各照明区域的自动开关控制。 (5)手动遥控器控制;通过红外线遥控器,实现在正常状态下各区域内的照明灯具的手动控制和区域场景控制。 (6)应急照明控制:系统对特殊区域内的应急照明所执行的控制。 3智能照明控制系统原理与组成 智能照明系统是基于计算机控制平台的全数字、模块化、分布式总线型控制系统。中央处理器、模块之间通过网络总线直接通信，利用总线使照明、调光、百叶窗、场景、控制等实现智能化，并成为一个完整的总线系统。可依据外部环境的变化自动调节总线中设备的状态，达到安全、节能、人性化的效果，并能在今后的使用中根据用户的要求通过计算机重新编程来增加或修改系统的功能，而无须重新敷设电缆，智能照明控制系统的可靠性高，控制灵活，是传统的照明控制方式所无法做到的。 智能照明的系统通常主要由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、PC接口、时间管理模块、手持式编程器、监控计算机（大型网络需网桥连接）等部件组成。 线路系统：总线式智能照明简单的开关特点：负载回路连线接到输出单元的输出端，控制开关用五类线与输出单元相连。负载容量较大时仅考虑加大输出单元容量，控制开关不受影响；开关距离较远时，只须加长控制总线的长度，节省大截面电缆用量；可通过软件设置多种功能（开/ 关、调光、定时等）。总线式智能照明系统双控电路特点：实现双控时只需简单地在控制总线上并联一个开关即可；进行多点控制时，依次并联多个开关即可，开关之间仅用一条五类线连接，线路安装简单省事。 控制方式：智能照明控制，采用低压二次小信号控制，控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高，通过实现场景的预设置和记忆功能，操作时只须按一下控制面板上某一个键即可启动一个灯光场景（各照明回路不同的亮暗搭配组成一种灯光效果），各照明回路随即自动变换到相应的状态。上述功能也可以通过其他界面如遥控器等实现。 照明方式：智能照明控制系统采用“调光模块”，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同灯光效果，营造出不同的舒适的氛围。

教室智能照明系统的设计与实现

毕业设计（论文）说明书 题目：教室智能照明系统的设计与实现 系名信息工程系 专业电子信息工程 学号 6009202330 学生姓名高丹 指导教师赵贵海 2013年6月1 日

摘要 本研究针对教室灯光的控制现状及用电大量浪费的现象，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的设计思路。该系统以AT89C51单片机作为控制装置的智能部件，采用热释红外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：教室灯光控制热释红外传感器光敏电阻 AT89C51

ABSTRACT This study of intelligent control classroom lamplight, analyzes the current situation of the development of the classroom light of intelligent control principle and method, is proposed based on single-chip microcomputer intelligent control of the classroom lamplight design. This system to AT89C51 single chip computer as control device of intelligent parts, adopts heat release infrared sensor detects the release of human existence and adopts photoconductive resistance constitutes circuit testing environment light intensity. According to the classroom light conditions and the measured the signal of human body system and ambient light, the system can make reasonable and intelligent judgment and then controls the work of classroom lighting circuit .It is a effective way to avoid the classroom of waste electricity. Small volume, convenient control, high reliability, high specificity and price reasonable make this system satisfy the advantages of large, secondary technical schools classroom light control requirements and greatly reach energy-saving purpose. Key words：heat release infrared sensor photoconductive dynatron AT89C51

《中小学教室照明设计要求规范》

中小学校教室照明设计规范 1 范围 本标准规定了中小学校教室照明的照度、均匀度、眩光、显色性、照明功率密度限值等照明质量与节能指标，教室照明所使用灯具、光源与附属电器的技术要求，以及照明灯具设置与安装技术要求。 本标准适用于广东省新建、扩建、改建和实施照明改造的中小学校教室，包括普通教室、音乐教室、史地教室、书法教室、语言教室、合班教室、实验室、科学教室、计算机教室、舞蹈教室、美术教室、技术教室以及阅览室等。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 5700 照明测量方法 GB 7000.1 灯具 第1部分：一般要求与试验 GB 7000.201 灯具 第2-1部分：特殊要求-固定式通用灯具 GB 7000.202 灯具 第2-2部分：特殊要求-嵌入式灯具 GB/T 10682 双端荧光灯性能要求 GB/T 13379 视觉工效学原则 室内工作场所照明 GB/T 15144 管形荧光灯用交流电子镇流器 性能要求 GB 17625.1 电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流大于16A ） GB 19043 普通照明用双端荧光灯能效限定值及能效等级 GB 19510.1 灯的控制装置 第1部分：一般要求和安全要求 GB 19510.4 灯的控制装置 第4部分：荧光灯用交流电子镇流器的特殊要求 GB 50034 建筑照明设计标准 GB50099 中小学校设计规范 GB 7793 中小学校教室采光和照明卫生标准 JGJ/T 119 建筑照明术语标准 JGJ/T 310 教育建筑电气设计规范 3 术语和定义 3.1 光通量 luminous flux 根据辐射对标准光度观察者的作用导出的光度量。单位为流明(lm)。 对于明视觉： λλλ λd V d K m ??Φ=Φ?∞)()(d 0e

基于PLC_的舞台灯光控制毕业设计论文

基于PLC 的舞台灯光控制 摘要 可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称为PC 或PLC 是60 年代末发明的工业控制器件。日本电气控制学会曾对可编程控制器作了一个定义可编程控制器是将逻辑运算,顺序控制,时序和计数以及算术运算等控制程序 一串指令的形式存放到存储器中,然后根据存储的控制内容,经过模拟,数字等输入输出部件,对生产设备和生产过程进行控制的装置。 PLC 是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的.它既不同于普通的计算机,又不同于一般的计算机控制系统,作为一种特殊形式的计算机控制装置,它在系统结构,硬件组成软件结构以及I/O 通道,用户界面诸多方面都有其特殊性。 MCGS(Monitor and Control Generated System 用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,能够在Windows 平台上运行。通过对现场数据的采集处理。以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。向用户提供解决实际工程问题的方案。充分利用windows 图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。比以往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性,在自动化领域有着更广泛的应用。本文利用MCGS 组态软件检验舞台灯光控制系统的运行情况。 舞台灯光在现代舞台演出中的作用:①照明演出,使观众看清演员表演和景物形象;②导引观众视线;③塑造人物形象,烘托情感和展现舞台幻觉;④创造剧中需要的空间环境; ⑤渲染剧中气氛;⑥显示时、空转换,突出戏剧矛盾冲突和加强舞台节奏,丰富艺术感染力。有时也配合舞台特技。 在现代演出中,灯光的强度、色彩、照明区的分布,灯光的运动等都具有较大的可塑性与可控性。舞台灯光的艺术效果是随着演出的进展、舞台气氛的不断变换而展现的。舞台灯光是空间艺术与时间艺术的结合体,舞台灯光的历史发展是同戏剧的演变以及科学技术的进步密切相联的。 关键词: 可编程控制器自动控制舞台灯光 MCGS 组态

基于单片机的楼道照明自动控制系统设计

基于单片机的楼道照明自动控制系统设计 1.设计内容 本次设计的内容为楼道照明自动控制系统的设计。它利用光敏电阻和热式电红外传感器，单片机等器件对楼道照明灯具进行自动控制。使电灯白天不亮，夜间有人走动时自动点亮，人走后延时一段时间自动熄灭，从而达到节能的目的。 2.设计方案和主要元器件的选择 2.1设计方案 本次设计的三个要求：第一电灯白天不亮，第二晚上有人走动时自动点亮，第三人走后延时一段时间自动熄灭。针对，电灯白天不亮，我们采用光控，采用光敏电阻，利用它的导电特性予以解决；针对行人走动电灯自动点亮，我们采用热式电红外传感器，利用它将热转化为电压的特性予以解决；针对延时，我们采用单片机的延时程序予以解决。 2.2 主要元器件的选择 （一）光敏电阻的结构和工作原理 1 结构 光敏电阻的结构和电路图形符号如图1所示。

光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。如图2所示光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时即可加直流电压，也可加交流电压。无光照时候，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流很小。当光敏电阻收到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减少，电路中电流迅速增大，一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级，亮电阻在几千欧以下。 2 工作原理 用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物，硒化物等半导体。通常采用

涂敷，喷涂，烧结等方法在绝缘底上制作很薄的光敏电阻体及梳妆欧姆电极，然后接出引线，封存在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高。当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则阶带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在阶带中产生一个带正电荷的空穴，这种有光照产生的电子--空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子--空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。 （二）热释电红外传感器 任何发热体都会产生红外线,辐射的红外线波长跟物体温度有关。表面温度越高,辐射能量越强。人体的正常体温为36~37.5℃，其辐射的最强的红外线的波长为9.67~9.64um，中心波长为9.65um。故考虑采用热释电人体红外传感器(PIP)。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化产生正、负电荷,随温度的变化而变化。 Ｄ端接电源 正极，Ｇ端接电 源负极，Ｓ端为 信号输出。由于

中小学教室照明设计规范

分享快乐共享知识 中小学校教室照明设计规范 1 范围本标准规定了中小学校教室照明的照度、均匀度、眩光、显色性、照明功率密度限值等照明质量与节能指标，教室照明所使用灯具、光源与附属电器的技术要求，以及照明灯具设置与安装技术要求。本标准适用于广东省新建、扩建、改建和实施照明改造的中小学校教室，包括普通教室、音乐教室、史地教室、书法教室、语言教室、合班教室、实验室、科学教室、计算机教室、舞蹈教室、美术教室、技术教室以及阅览室等。规范性引用文件2 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。照明测量方法GB/T 5700 1部分：一般要求与试验GB 7000.1 灯具第 -固定式通用灯具第2-1部分：特殊要求GB 7000.201 灯具 -嵌入式灯具第2-2部分：特殊要求GB 7000.202 灯具 GB/T 10682 双端荧光灯性能要求室内工作场所照明GB/T 13379 视觉工效学原则性能要求GB/T 15144 管形荧光灯用交流电子镇流器 ）GB 17625.1 电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流大于16A 普通照明用双端荧光灯能效限定值及能效等级GB 19043 部分：一般要求和安全要求第1灯的控制装置GB 19510.1 部分：荧光灯用交流电子镇流器的特殊要求第4GB 19510.4 灯的控制装置 建筑照明设计标准GB 50034 GB50099 中小学校设计规范 GB 7793 中小学校教室采光和照明卫生标准 JGJ/T 119 建筑照明术语标准 JGJ/T 310 教育建筑电气设计规范 3 术语和定义 3.1 luminous flux 光通量。根据辐射对标准光度观察者的作用导出的光度量。单位为流明(lm) 对于明视觉：?)(d?????e d)K??V(??m?d0辐射通量的光谱分布；λλ(d式中：Φ)/d——e页眉内容． 共享知识分享快乐 V(λ)——光谱光（视）效率； Km ——辐射的光谱（视）效能的最大值，单位为lm/W。在单色辐射 时，明视觉条件下的Km值为 683 lm/W（λm=555 nm时）。 3.2 照度 illuminance 表面上一点的照度是入射在包含该点的面元上的光通量除以该面元面积所得之商，即：d?E?dA式中：E——表示照度，单位为勒克斯（lx）； dΦ——由指定点的光束元在包含指定方向的立体角dΩ内传播的光通量,单位为lm； ——包括给定点的光束截面积，单位为m。 2 dA 3.3 发光强度 luminous intensity 发光体在给定方向上的发光强度是该发光体在该方向的立体角元dΩ内传输的光通量dΦ除以该立体角元所得之商，即单位立体角的光通量。单位为坎德拉(cd)，1cd＝1lm/sr。 3.4 亮度 luminance

基于单片机的LED灯光控制器的设计

目录 1．目的及意义 (1) 2．基本容和技术方案 (2) 2.1基本容： (2) 3系统硬件设计 (3) 3.1 主控模块电路设计 (3) 3.2 受控模块电路设计 (4) 3.3 主要元器件介绍 (4) 3.3.1 单片机AT89C51 (4) 3.3.2 LED彩灯限流电阻的确定 (6) 3.3.3 数码管结构及工作原理 (6) 4 试与仿真分析 (8) 4.1 硬件选材及电路制作 (8) 4.2 硬件调试 (8) 4.3 软件仿真结果及分析 (9) 5总结 (10) 参考文献 (11)

基于单片机的LED灯光控制器的设计 1目的及意义 1.1背景：随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快 ,智能度越来越高 ,应用围也得到了极大的扩展。在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域。在娱乐方面，场地的装饰离不开彩灯。在建筑方面也采用彩灯来装饰高楼大厦。彩灯又灵活多变的点亮方式，装饰效果非常好，特别时晚上使得高楼大厦更加漂亮。是彩灯的应用才使得城市的夜景非常迷人。节日彩灯将会在人类未来的夜晚生活成为一个个重要的景观，节日彩灯控制器的应用也会在现实生活中得到广泛的应用。 1.2意义:本设计通过对彩灯的设计，训练对电气、单片机、电子技术等容的应用能力，掌握对电子产品设计的流程以及各种要求。彩灯技术已广泛得在霓虹灯、广告彩灯、汽车车灯等领域中应用。单片机的控制电路的设计是彩灯应用的一个瓶颈。课程设计主要培养学生综合运用所学的知识与技能分析与解决问题的能力，并巩固和扩大学生的课堂知识。通过课程设计学会查阅、使用各种专业资料和网上资源，并以严肃认真、深入研究的工作作风完成设计任务，逐步向工程技术员转变,培养学生独立完成任务的能力，体现和检验综合设计能力，大力提高大学生的技术水平，培养新一代既有理论、又有动手能力的实用性人才，以适应国际建设和发展的需要。了解彩灯线路的基本理论，掌握单片机编程的基本设计方法和分析方法，对能够熟练地进行彩灯应用电路的设计与制作是十分必要和重要的。 中国彩灯从开始发展到现在，已有上千年的历史，发展到今天的灯会，已经是作为节日庆典的形式了．以传统节庆文化为背景，在特定的时间、地点，主题下举办，是一项综和性的群众文化活动。分为经营性灯会和公益性（非经营性）灯会。灯会这种特殊的造型和视觉语言，不仅仅用于灯会中观赏，还可以引入其他领域走向发展，进入人们生活的方方面面。比如：人居环境、城市美化、亮化的点缀物；彩灯雕塑，称为灯雕，可以丰富人居环境，城市美化的艺术形式；还可以用彩灯的制作语言，巧妙结合现代广告、

基于单片机的智能照明控制系统设计[1]

设计名称：智能照明控制系统组别：第五组 组长：XX 组员：XX

基于单片机的智能照明控制系统设计 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能家居等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。

目录 1 引言....................................................................... 1.1 研究背景.............................................................. 1.2 智能照明控制系统的优点................................................. 2 设计部分................................................................... 2.1设计要求............................................................... 2.2系统设计............................................................... 2.3逻辑控制............................................................... 2.4硬件设计............................................................... 2.4.1 系统硬件总述....................................................... 2.4.2 AT89C51单片机介绍................................................. 2.4.3 光照检测电路....................................................... 2.4.4 人体信号采集电路................................................... 2.4.5 比较电路........................................................... 2.4.6 延迟时间选择电路................................................... 2.4.7 输出控制电路....................................................... 3 系统软件设计及实现......................................................... 4 结论...................................................................... 5 评价……………………………………………………………………………………………….. 6 组员分工…………………………………………………………………………………………..

学校建筑智能照明系统设计方案【最新版】

学校建筑智能照明系统设计方案 广州学校城各学校的教室，灯光照度设计标准为室内平均照度300lx，讲台点照度5001x，如此高的照度要求，如果没有合理控制方案，能源上将造成巨大的浪费。因此，智能照明控制系统，不但用于控制公共楼道的灯光，普通教室、阶梯教室、投影室的应用也具有相当的实际意义。对于学校而言，使用调光控制显然造价过高，难以接受，而且教学楼的灯具大多选择了日光灯，调光控制需要专用的调光镇流器，比较烦琐。因此，开关控制是主要的控制方式。 1、教学楼 以350座位阶梯教室为例，每个教室安装一个照明控制器。教室内的灯具以区域和隔灯划分回路，既可以根据教室的上课人数开部分区域的灯光，也可以实现整个教室1/3、2/3、3/3的照度。教室窗边设置照度传感器，控制窗边灯光和电动窗帘，充分利用室外自然光。前后门口和讲台上都安装可编程开关，任何一个开关都可以控制室内的所有灯具。同时，控制器也对教室内的其它电器进行开关触电控制，并且与灯光联动。例如投影联动模式:事先设定一个情景模式，老师只需按一下按钮，投影仪自动打开，投影幕自动放下来，电动窗帘关上，讲台的灯光关闭，座位席上方的大部分灯光关闭，保留一些必要的照明，以方便学生作笔记。通过这一系列的控制手段达到了最佳的

节能效果，同时也提高了教学管理的质量。 2、图书馆 学校城某学校图书馆，共六层，每层均分为A、B、C三个大区。首层是计算机中心、书库，并有一个150座位报告厅;二至五层是图书阅览室，六层的A、B区是阅览室，c区是资料库。 大阅览室照明使用三管日光灯，阅览区平均照度3001x，藏书区照度200Ix。照明控制方式采用开关控制方式，根据区域和隔灯方式划分回路。每个阅览室设一个照明控制器，与照明配电箱一起安放在服务台旁，以便管理。门口安装可编程开关，开关控制的回路由编程确定，其中每个开关均设定其中一键控制整个阅览室灯具。书库和计算机中心考虑到书籍保护和计算机使用的要求，照度相对较低，控制方法与大阅览室相同。 报告厅使用了两种灯具，正常照明使用日光灯，投影和演示时使用筒灯，为人员进出提供方便。筒灯照明不计算正常照明的照度。日光灯和筒灯采用逻辑联动控制方式，会议演讲时使用正常照明，筒灯关闭。开启投影演示时，系统自动关闭所有日光灯，开启筒灯。照明控制箱和控制开关安装在报告厅的控制室，控制开关上的指示灯实时指示回路的状态。整个图书馆由大约20个控制器连成一个RS485控

学校的教室照明设计应该注意的十六个点

学校的教室照明设计应该注意的十六个点 点击：870添加时间：2012-02-09 09:36:00信息来源：中祥 这是一篇关于学校教室照明设计的一些注意事项，希望对大家有些帮助！ 1）教室课桌一般是面向黑板成规律性排列，宜采用顶棚均匀布灯的照明方式。 宜为2.5-2.9m，距课桌宜为1.7-2.1m。 2）光学实验室桌上，生物实验室的显微镜实验桌上，以及设有简易天象仪的地理教室的实验台上或需要仔细观察、记录的地方。宜设局部照明。 3）教室照明的控制开关宜在平行外窗方向顺序设置(黑板照明开关应单独装设)。有投影屏幕时，在接近投影屏幕处的照明开关应能独设置，在上课时宜能关掉部分走廊照明灯具。4）多媒体教室的照明，要满足垂直照度的要求，在接近屏幕处的一般照明应能独立关闭，以便能看清屏幕内容满足正常的视觉要求。 5）灯具安装高度对照明效果有一定的影响，当灯具高度增加，照度下降时，安装高度降低，眩光增加，均匀度下降，教室灯具距地面安装高度 6）阶梯教室（合班教室或报告厅)中灯具数量多，眩光干扰增大，宜选用限制眩光性能较好的灯具，如带格栅或带漫反射板(罩)型的灯具，保护角较大的开启式灯具。 7）绘画、工艺美术等教室照明，一般朝北的天窗自然采光是最好的照明。因此，绘画、工艺美术等教室为更逼真地显示物件，应选用高显色性的光源，采用间接照明，将物体的阴影.真实地表现出来。 8）在有电视教学的报告厅、大教室等场所，宜设置供记录笔记用的照明和电视教学时使用的一般照明，一般照明宜采用调光方式。 9）教室黑板前应设置专用黑板灯，其垂直照度的平均值大于或等于200lx，黑板面上的照度均匀度大于或低于0.7。宜采用有非对称光强分布特性的专用黑板灯。灯具在学生坐位侧保护角宜大于40度，不应产生直接眩光。 10）书库照明宜采用窄配光或其他配光适当的灯具，灯具与图书等易燃物体的距离应大于0.5rn。书库照明用的电源配电箱应有电源指示灯并设于书库之外，书库通道照明应独立设置开关(在通道两端设置可两地控制的开关)。 11）演播室的演播区，椎荐垂直照度〔文艺演播）宜在1000-1500lx。演播照明的用电量，初步设计时按0.6一0.8km/m估算。当演播室的高度低于7m时宜采用轨道式布灯，高于7m 时可采用固定的布灯方式。演播室的面积超过200rn`时应设有应急照明。 12）照明灯具布置原则。采用在长轴垂直于黑板的通道上方布置，其照明效果最好。如果灯具横向配光良好，能有效控制眩光，灯具保护角较大，灯具表面亮度与顶棚表面差别不大，灯具布置也可与黑板平行。 13）阅览室的照明。当有吊顶时宜用暗敷的荧光灯具，其一般照明宜沿外窗平行方向控制或分路控制。阅览室内的插座设置宜按照等于或多于阅览室坐位数量的15%设置。 14）计算机教室照明。应避免视觉在显示屏上受到灯具、窗等高亮度光源的影响，宜选用具有蝙蝠翼式光强分布特性的灯具。 15）普通教室以及阶梯教室(合班阶梯教室)的前后墙上应各设置一组或多组电源安全插座。16）图书馆内的公共照明与工作（办公）区照明应分开配电和控制。

教室灯光自动控制系统

绪论 随着社会经济和科学技术的发展，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发与利用，然而与日俱增的能源需求和有限的资源数量形成了巨大的矛盾,能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求。英国城市大型彻夜灯光照明现象很少见，无论公司和政府部门，都没有虚浮华丽的所谓“照明工程”[14]。夜晚漫步在伦敦街头，看不到大面积光华淌泻与楼体通明的景观，所有照明都基本以不影响人们的正常生活节奏为准。许多店铺橱窗的灯光在打烊后会全部关闭，有些店铺还采用定时关灯装置。在政府住宅楼和公寓楼内，楼道里的公用灯也大多采用自动断电装置。作为提高能源使用效率最重要的途径之一，德国政府努力推动能源公司实施“供热供电结合”，鼓励能源公司将发电的余热尽可能用于供暖。2002年，德国颁布了促进“供热供电结合”的法规，根据这一法规，政府向实施该措施的能源公司，尤其是小型能源公司提供补助，帮助他们置办相应设备。中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。其中路灯照明能耗占30%以上。发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。据统计2005年，我国全社会的总用电量约为24000亿kW〃h，照明用电量约为3000亿kW〃h，且每年以13%～14%的速度递增，预计到2010年，照明用电量将超过5000亿kW〃h，新增照明用电2000亿kW〃h[1]。对高等院校，据测算，其照明耗电占本单位所有耗电的40%左右，可见在保证照明质量的前提下，对教室灯光进行自动控制，其节能效益和经济效益都是相当可观的[10]。目前对灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但

毕业设计(论文)-基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计

摘要 摘要 本课题针对教室灯光的控制，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机设计教室灯光智能控制系统的思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件模块和相应软件部分。 该系统以AT89S51单片机作为控制模块的核心部件，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，通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断，完成对教室灯光的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。系统还具有报警功能；同时还采用了软/硬件的“看门狗”等抗干扰措施。 本系统程序部分采用C语言编写，采用模块化结构设计、条理清晰、通用性好，便于改进和扩充。该系统具有体积小，控制方便，可靠性高，针对性强，性价比高等优点，可以满足各类院校对教室灯光控制的要求，很大程度的达到节能目的。 关键词：智能控制器热释红外传感器单片机 1

引言 引言 当前，随着经济的飞速发展，能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。作为工业生产和人民生活不可或缺的电力能源更是如此。尤其现今越来越提倡低碳生活，节约能源已经成为一种全球共识，而作为培养社会精英的高校更应该起到榜样的作用。但是目前在校园内，教室灯火通明，却空无一人的现象屡见不鲜，这不仅造成了严重的资源浪费，也对高校的形象造成了很坏的影响。本文所研究的教室灯光控制系统就可以很好地实现节约能源的作用。 1 系统硬件组成 整个系统由中央控制电路、2×4按键电路、光敏传感电路、继电器驱动电路、时钟电路、液晶显示电路六个模块组成。其中，光敏传感电路模块主要完成对教室当前光线明暗程度的判定，时钟电路主要实现时基功能，两者分别提供光照和定时数据供以单片机为核心的中央控制模块进行逻辑判断，单片机最终将运算结果输出到液晶显示屏，同时对教室灯光进行控制。整个系统的硬件框图如图1所示。 1．1 中央控制模块 系统中，中央控制器主要用于接收两个外部数据，由此判断是否定时时间已到，教室光照是否充足。控制器根据这两个外部数据来进行逻辑运算，从而实现定时开关灯、刷新液晶显示屏，同时可以通过键盘设置时间日期、查看相关信息 根据系统设计要求，控制器选择了宏晶科技公司提供的STCl2C4052AD型单片机。该款是一种高速、高可靠性单片机，工作电压5．5～3．4V，Flash程序存储器4K字节，SRAM 为256字节，2个定时器，8路8位A／D转换器，可通过串口实现在线编程、A／D转换、看门狗等功能。 1．2 液晶显示电路 为了实现较好的人机交互界面，在本系统中采用1602液晶显示屏来显示用户的设定作息时间及用户所查询的信息。 点阵字符型液晶显示器是专门用于显示数字、字母、图形符号及少量自定义符号的显示器。这类显示器把LCD控制器／点阵驱动器／字符存贮器全做在一块印刷板上。系统选用日立公司的HD44780液晶显示。HD44780具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动／闪烁等功能。与MCU的传输可采用8位并行传输或4位并行传输2种方式。液晶显示电路如图2所示。 2

基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计

基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系 统设计 一、系统设计要求： 该系统以AT89S51单片机作为控制模块的核心部件，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，通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断，完成对教室灯光的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。系统还具有报警功能；同时还采用了软/硬件的“看门狗”等抗干扰措施 二、系统控制方案分析 该控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数，能够实现自动与手动控制相兼容。在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯；在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定时间后关灯。同时，还可设置作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。所研究的教室灯光控制器主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到设计目的。 三、系统控制模块的硬件设计 系统控制模块的硬件构成及简介系统控制单元是以AT89S51单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM存储模块、超时报警模块、数码管显示模块，其结构框图如图2-1所示。 图系统控制结构框图 环境光模块采用光敏三极管来检测环境光的强度，有光照时，电阻减小，随着光照强度