嵇江坤：基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設(shè)計-I-畢業(yè)設(shè)計說明書基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名：班級學(xué)號：智能041院、系、部：電力工程學(xué)院專業(yè)：自動化（智能建筑電氣）指導(dǎo)教師：講師合作指導(dǎo)教師：2008年06月電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）-II-摘要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機的控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè)，微型計算機作為嵌入式控制系統(tǒng)的主體與核心，代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線路。同時樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機的照明控制系統(tǒng)的普及與應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。本文闡述了照明的控制方式設(shè)計原理與實現(xiàn)方法。以設(shè)計過程為主線，分別從硬件和軟件兩個方面描述設(shè)計過程，即從硬件電路的設(shè)計方法到實現(xiàn)所要求功能的軟件技術(shù)。該照明控制系統(tǒng)的控制器分別是以AT89C51單片機為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了控制與顯示等功能。文中詳細(xì)地描述了控制電路的設(shè)計過程，包括：與LCD顯示電路，照明燈控制電路以及看門狗電路等。對于軟件設(shè)計主要有控制器、程序設(shè)計與燈光控制、鍵盤掃描與LCD顯示等程序設(shè)計。該功能是：通過人體釋熱紅外線傳感器，光敏三極管和AT89C51單片機控制的照明燈實現(xiàn)開啟、關(guān)閉、調(diào)節(jié)房間亮度功能。關(guān)鍵詞：單片機，手動控制，自動控制，人體釋熱紅外線傳感器，光敏三極管嵇江坤：基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設(shè)計-III-AbstractWiththerapiddevelopmentofelectronictechnology,thesystemofcontrolbasedonSingle-chipMicrocomputeriswidelyappliedinindustry,agriculture,electricpower,electron,intelligentbuildingandsoon.Microcomputer,asthesubjectandcoreoftheembeddedsystemofcontrol,replacesthetraditionalsystemelectroniccircuit.Atthesametime,thedevelopmentandmaturationoftheintelligentbuildinghaveestablishedthesubstantialfoundationforthepopularizationandapplicationofthecontrolsystemforlightingbasedonsingle-chipmicrocomputer.Thepaperexpatiatesonthedesigningtheoriesandimplementationmethodofthecontrolsystemforlighting.Takingthedesigningprocessasmainline,itdescribestheprocessofdesigningfromtworespectshardwareandsoftware.Inanotherword,thepaperdescribestheprocessfromthemethodofcircuitdesigningtothesoftwaretechnologyofrealizingthedemandedfunctions.ThecontrollerofthecontrolsystemforlightingisbasedonAT89C51single-chipmicrocomputer.Thesystemcandomanyjobs,suchascontrollinganddisplay.Thepaperdescribesthedesigningprocessofthecircuitatlength,including:keyboardandLCDdisplaycircuit,controlcircuitoflighting,watchdogcircuit,etc.Thedesigningofsoftwaremainlyincludestheseveralprogramming,suchaslamplightcontrolling,keyboardscanningandLCDdisplaying.ThefunctionisthatthroughHuman-releasethermalinfrared,PhototransistorandAT89C51single-chipmicrocomputersendsorderstoturnonlighting,turnofflighting,regulatebrightnessofroom,etc.KeyWords:SCM,Manualcontrol,Automaticcontrol,Human-releasethermalinfrared,Phototransistor電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）-IV-目錄摘要.IIAbstract.III第一章緒論.11.1系統(tǒng)設(shè)計要點.11.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).21.3系統(tǒng)性能指標(biāo)及技術(shù)要求.31.4本章小結(jié).3第二章硬件設(shè)備的應(yīng)用.42.1單片機的應(yīng)用技術(shù).42.2人體釋熱紅外線傳感器.42.3光敏三極管.72.4LCD液晶顯示.82.5看門狗MAX813L.112.6本章小結(jié).13第三章基于單片機的照明控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計.143.1控制器的電路設(shè)計.143.2LCD液晶顯示設(shè)計.153.3看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計.153.4光敏三極管采光電路設(shè)計.163.5人體存在信號采集電路設(shè)計.183.6電燈的驅(qū)動電路設(shè)計.193.7本章小結(jié).19第四章基于單片機的照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計.204.1功能要求和重點.204.2軟件編程（程序）.204.3本章小結(jié).22第五章總結(jié).23致謝.24參考文獻.25附錄.26嵇江坤：基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設(shè)計-V-1軟件程序.262硬件電路圖.313外文資料翻譯.32嵇江坤：基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設(shè)計1第一章緒論近十幾年來，隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，樓宇照明也相應(yīng)飛速發(fā)展。在樓宇的照明數(shù)量與質(zhì)量兩個方面均有顯著的變化與提高，特別是隨著人民生活水平進入小康水平，樓宇照明水平提高很快，追求人工照明光環(huán)境的舒適性、個性化、安全、節(jié)能等方面日見突出。樓宇中人工光環(huán)境對于滿足人們的生活、學(xué)習(xí)、娛樂以及工作方面有著重要的意義。照明控制系統(tǒng)傳統(tǒng)是以照明配電箱通過手動開關(guān)來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。而今出現(xiàn)的樓宇自控系統(tǒng)，是以電氣觸點來實現(xiàn)區(qū)域控制、定時通斷、中央監(jiān)控等功能。由于照明控制系統(tǒng)在樓宇自控系統(tǒng)中并非獨立，同時控制功能簡單，因此使用上有一定的局限性。故當(dāng)樓宇自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，照明系統(tǒng)亦受到影響。隨著微電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了智能化水平更高的專業(yè)照明控制的獨立系統(tǒng)，從而能節(jié)約能源、延長燈具壽命、提高照明質(zhì)量。根據(jù)使用客戶的經(jīng)驗，不僅使照明管理與設(shè)備維修簡單及降低費用外，還對環(huán)境改善、提高工作效率都有著顯著的效果。本系統(tǒng)是以單片機為控制器的核心，其是以AT89C51為基礎(chǔ)，以人體釋熱紅外線傳感器和光敏三極管為信號采集單元,再連接外圍電路，通過單片機通信方式實現(xiàn)照明燈具的智能控制。1.1系統(tǒng)設(shè)計要點照明作為智能樓宇的子系統(tǒng)之一，它對智能樓宇的舒適性、經(jīng)濟性、方便性具有重要的意義。利用人體的存在信號和環(huán)境光信號的識別和智能判斷，可以有效的對房間照明回路的智能控制，避免了照明用電的大量浪費。本設(shè)計以AT89C51單片機作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在（沒人時教室里燈全關(guān)，有人則進行下步行動），采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強度（光強時燈全關(guān)，光一般時燈開兩盞，光弱時開3盞燈）；根據(jù)房間合理開燈的條件，系統(tǒng)通過對人體的存在信號和環(huán)境光信號的識別和智能判斷，完成對房間照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費9。在特殊情況下（如多媒體教學(xué)和電影文學(xué)欣賞）可以通過手動來控制燈的開電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）2關(guān)。一號按鈕控制手動與自動，二號按鈕控制燈的開關(guān)盞數(shù)（按0次沒燈開，按1次開1盞燈，按2次開2盞燈，按3次開3盞燈，按4次后返回到0）。在系統(tǒng)設(shè)計中設(shè)計方法的選用是系統(tǒng)設(shè)計能否成功的關(guān)鍵。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計方法，該方法保證設(shè)計電路的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。硬件電路的設(shè)計最重要的選擇用于控制的單片機，并確定與之配套的外圍芯片，使所設(shè)計的系統(tǒng)既經(jīng)濟又高性能。硬件電路設(shè)計還包括輸入輸出接口設(shè)計，畫出詳細(xì)電路圖，標(biāo)出芯片的型號、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機上進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)計不當(dāng)及時修改，最終達(dá)到設(shè)計目的10。軟件設(shè)計的方法與開發(fā)環(huán)境的選取有著直接的關(guān)系，本系統(tǒng)由于是采用51系列單片機，因此使用匯編語言進行開發(fā)。1.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：（1）單片機控制系統(tǒng)（2）信號采集處理系統(tǒng)（3）LCD顯示系統(tǒng)（4）電燈電源驅(qū)動系統(tǒng)，達(dá)到控制照明燈具的目的。人體存在信號采集電路光敏三極管采光電路AT89C51單片機LCD顯示電燈驅(qū)動電路狗門圖1.1結(jié)構(gòu)示意圖外接的傳感器（人體釋熱紅外線傳感器和光敏三極管）將信號傳送給單片機后，由單片機控制燈的開關(guān)和顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)在單片機的控制之下完成數(shù)據(jù)的處理、顯示，同時能夠控制照明燈具，嵇江坤：基于單片機的房間自動照明控制系統(tǒng)設(shè)計3其硬件電路只是系統(tǒng)的實施工具，大量的工作是由軟件來完成的。這些程序是系統(tǒng)的靈魂，是負(fù)責(zé)完成硬件電路實現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護系統(tǒng)正常工作的工具。1.3系統(tǒng)性能指標(biāo)及技術(shù)要求首先單片機通過按鈕1判定是自動還是手動，若是自動則人體存在信號采集電路和光敏三極管采光電路先后工作判定室內(nèi)是否有人，和室內(nèi)關(guān)照度，單片機再決定是否開燈，開幾盞燈。最后通過LCD顯示開了幾盞燈和關(guān)閉了幾盞燈。手動/自動（1）自動A全關(guān)B開2盞燈C開3盞燈（2）手動A全關(guān)B開1盞燈C開2盞燈D開3盞燈1.4本章小結(jié)本章主要從系統(tǒng)設(shè)計要點、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)性能指標(biāo)及技術(shù)要求三方面對所研究的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計框架和性能進行了闡述，該系統(tǒng)由一個主控制器與若干個分控制器組成。系統(tǒng)的設(shè)計首先要從硬件方面著手，在繪制出正確的電路圖后，再按功能要求編制出相應(yīng)的軟件程序，最終要達(dá)到所要求的性能指標(biāo)。電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）4第二章硬件設(shè)備的應(yīng)用2.1單片機的應(yīng)用技術(shù)電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，促進微型計算機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，單片機（單片微型計算機）的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個部門和領(lǐng)域，它起到了越來越重要的作用。單片微型計算機就是將中央處理單元、存儲器、定時/計數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。因此一塊芯片就構(gòu)成了一臺計算機。它已成為工業(yè)控制領(lǐng)域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計算機。單片機由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機系統(tǒng)的實體與裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成1。其中運算器和控制器一般做在一個集成芯片上，統(tǒng)稱中央處理單元（CentralProcessingUnit）2，簡稱CPU，是微機的核心部件。CPU配上存放程序和數(shù)據(jù)的存儲器2、輸入/輸出（Input/Output，簡稱I/O）2接口電路以及外部設(shè)備即構(gòu)成單片機的硬件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)是微機系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱