燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-開(kāi)題報(bào)告.doc

一、研究目的與意義（可附頁(yè)）1、 研究目的隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在智能建筑的方面的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，適應(yīng)不同個(gè)人和工作需要,結(jié)合自動(dòng)調(diào)節(jié)與手動(dòng)調(diào)節(jié)的的智能化照明系統(tǒng)已經(jīng)成為必不可少了。熱釋電紅外傳感器：被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性：在自然界，任何高于絕對(duì)溫度（- 273度）時(shí)物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。 在被動(dòng)紅外探測(cè)器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器(PIR)，它能將波長(zhǎng)為8一12um之間的紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并能對(duì)自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用，因此在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)入警戒區(qū)，通過(guò)菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，因此，紅外探測(cè)器的紅外探測(cè)的基本概念就是感應(yīng)移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè):一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號(hào)折射（反射）在PIR上，第二個(gè)作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)，這樣PIR就能產(chǎn)生變化的電信號(hào)。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10微米左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10微米左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10微米左右的紅外線通過(guò)菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。(1)這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10微米左右的紅外輻射必須非常敏感。(2)為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。 (3)被動(dòng)紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。(4)人一旦侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。(5)菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。2、開(kāi)發(fā)意義隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在智能建筑的方面的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。目前,效率低、能耗高是國(guó)內(nèi)大多數(shù)智能建筑的不合理的地方。就智能建筑中燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用仍然存在一些問(wèn)題,比如燈是從早到晚開(kāi)著的,不管這些房間或樓道是否有人,即使光線已經(jīng)足夠亮。或者,當(dāng)照度很高時(shí),燈不能及時(shí)關(guān)閉; 反之,當(dāng)自然光照度難以滿足人的需求時(shí),又不能及時(shí)打開(kāi)燈光。這種照明方式,造成大量能源的浪費(fèi),還不能滿足人對(duì)照明的基本需求。現(xiàn)代照明系統(tǒng)主要解決能源的盡可能節(jié)省和方便使用辦法。以及滿足人類工程學(xué)的個(gè)性方面的要求。特別是近年來(lái)大廈內(nèi)利用計(jì)算機(jī)工作的人員比例上升,不同視覺(jué)要求的工作的數(shù)量和復(fù)雜程度大大增加。所以,要做到合理、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能,首先應(yīng)采用先進(jìn)成熟的技術(shù)和產(chǎn)品,如電光源、燈具、照明控制設(shè)備等,另外,還要選擇合適的照明方式和照明控制系統(tǒng)。因此,適應(yīng)不同個(gè)人和工作需要,結(jié)合自動(dòng)調(diào)節(jié)與手動(dòng)調(diào)節(jié)的的智能化照明系統(tǒng)已經(jīng)成為必不可少了。本文通過(guò)對(duì)燈光控制系統(tǒng)模型的研究，提出了一種基于AT89C52作為主控芯片的智能燈光控制的總體設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)環(huán)境參數(shù)的測(cè)試、處理、以及對(duì)LED被控電路等模塊的設(shè)計(jì)真正掌握了單片機(jī)的原理與應(yīng)用。二、研究的基本內(nèi)容和方法研究的基本內(nèi)容：（1）燈光自動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)有效的教室燈光智能控制，其輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)等的外界因素，環(huán)境光的強(qiáng)度達(dá)到一定值（通過(guò)可變電阻按需要設(shè)置）時(shí)不開(kāi)燈；（2）環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且有人存在時(shí)開(kāi)燈；（3）按作息時(shí)間來(lái)控制，夜晚超過(guò)11點(diǎn)，自動(dòng)關(guān)燈；若還有人存在，有特殊情況要用教室則關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改用機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)手動(dòng)控制，以解決因特殊情況下，自動(dòng)控制器的不人性化運(yùn)行。系統(tǒng)總體框圖:時(shí)鐘模塊人體存在模塊光控模塊51單片機(jī)LED照明模塊數(shù)碼管顯示時(shí)間模塊 圖2-1 系統(tǒng)總體框圖研究步驟、方法及措施：首先在網(wǎng)上及圖書館數(shù)據(jù)庫(kù)查找相關(guān)資料，充分利用相關(guān)數(shù)字資源及圖書，對(duì)智能燈光控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景進(jìn)行全面的了解，最后，按要求完成燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。具體分以下步驟：1、 選擇課題：了解燈光控制技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展前景。2、 選擇研究方向：智能燈光控制技術(shù)的應(yīng)用很廣泛，選擇研究智能燈光控制系統(tǒng)。3、 開(kāi)題報(bào)告：查看、閱讀相關(guān)資料，制作出研究步驟及時(shí)間安排的計(jì)劃書。4、 熟悉其原理：根據(jù)已查到的相應(yīng)資料設(shè)計(jì)燈光控制系統(tǒng)的一般硬件電路圖，掌握相關(guān)涉及芯片的軟件設(shè)計(jì)。5、 設(shè)計(jì)方案：研究基于燈光控制系統(tǒng)的工作原理，根據(jù)其原理選擇相關(guān)器件和芯片，確立應(yīng)用方案，最后根據(jù)完整的電路原理圖寫出詳細(xì)的控制程序，給出程序流程圖和程序源代碼。6、 完成畢業(yè)論文：根據(jù)所有的資料、調(diào)試結(jié)果記錄撰寫畢業(yè)論文。三、研究條件和可能存在的問(wèn)題及措施 問(wèn)題：1. 被控LED電路功能測(cè)試失敗，通過(guò)檢查電路和程序發(fā)現(xiàn)問(wèn)題如下：(1) 電路焊接錯(cuò)誤；(2) 程序編寫不正確，比如LED開(kāi)關(guān)條件判斷設(shè)置錯(cuò)誤； 解決方法如下：（1） 重新檢查并焊接電路；（2） 仔細(xì)檢查程序錯(cuò)誤，不斷調(diào)試。2. LED顯示不正常，通過(guò)檢查程序發(fā)現(xiàn)問(wèn)題如下：（1） 程序編寫不正確； 解決方法如下：重新編寫部分程序，不斷調(diào)試。四、預(yù)期的結(jié)果A、在工作時(shí)間內(nèi)（即6：00-23：00），為了得到使光控電路得到一個(gè)較暗的工作環(huán)境，用一塊黑色布遮住光敏電阻再進(jìn)行測(cè)試，人在5米內(nèi)行走時(shí)LED亮；而人體離開(kāi)探測(cè)范圍后，延時(shí)若干秒后LED熄滅；B、在工作時(shí)間段外，即使在一個(gè)較暗的工作環(huán)境內(nèi)，探測(cè)到人體也不會(huì)點(diǎn)亮LED；C、在工作時(shí)間段外要用燈時(shí)，用手動(dòng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)LED。五、研究工作進(jìn)度安排設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱起 止 日 期1擬定畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，搜集資料進(jìn)行可行性論證10112畫出系統(tǒng)圖、確定各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法1213焊接電路、并逐項(xiàng)調(diào)試各功能模塊234總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文455準(zhǔn)備答辯5六、主要參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)：1劉傳璽,袁照平. 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2008.1: 33-922陳晶. 基于單片機(jī)的教室燈光自動(dòng)控制器的研究D. 福州:福建農(nóng)林大學(xué),20073徐瑋,徐富軍,沈建良.C51單片機(jī)高效入門M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.10: 176-213.4劉冰.體育館照明節(jié)能控制的研究D .哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 20065韓黨群,黃進(jìn). 提高單片機(jī)系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)方法J.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.2005,13(6):11-13.6袁琴.智能控制技術(shù)在住宅人工照明光環(huán)境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究D.哈爾濱:西安建筑科技大學(xué), 20087方碩，李思敏.基于微機(jī)的燈光控制系統(tǒng)J.桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2004,24(3):58-61.8李偉，鄭維智.智能燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用J.微計(jì)算機(jī)信息.2004,(11):129-1309 WAN G Wen2sheng. 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