教室燈光的智能控制

教室燈光的智能控制項(xiàng)目總結(jié)職業(yè)年齡：電子信息工程11-1班學(xué)校：計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院摘要：本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一套教室燈光智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教室燈光的智能控制。它有兩個(gè)輸入變量，人體和光強(qiáng)。只有當(dāng)教室里有人并且光線(xiàn)強(qiáng)度低于照明要求時(shí)，燈才會(huì)被打開(kāi)。否則，燈將不會(huì)打開(kāi)。關(guān)鍵詞：教室照明；智能系統(tǒng)二、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容：(1)項(xiàng)目背景：隨著社會(huì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越依賴(lài)能源。然而，現(xiàn)有的礦物能源數(shù)量有限，無(wú)法承受人類(lèi)如此巨大的消耗。目前，能源危機(jī)已經(jīng)成為世界各國(guó)面臨的共同話(huà)題。然而，浪費(fèi)現(xiàn)象在我國(guó)仍然非常嚴(yán)重。各地各單位有些人不重視集體資源的消耗，導(dǎo)致資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。在我們周?chē)?，有許多這樣的現(xiàn)象，特別是在我國(guó)的各種高等院校，由于依靠手工管理和一些人缺乏節(jié)約意識(shí)，造成了電能的浪費(fèi)。這不符合社會(huì)發(fā)展的實(shí)際趨勢(shì)和當(dāng)前的節(jié)能理念。隨著計(jì)算機(jī)的普及和自動(dòng)化趨勢(shì)的不斷提高，高校教室的照明也應(yīng)進(jìn)行智能控制，以節(jié)約電能。(2)項(xiàng)目實(shí)施：2013年5月至2013年8月，查閱資料，確定項(xiàng)目初步實(shí)施方案：2013年9月至2013年12月項(xiàng)目基本功能的實(shí)現(xiàn)情況；從2014年1月到2014年3月，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)將在功能上進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。2014年4月至2014年5月整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的數(shù)據(jù)整理；(3)設(shè)計(jì)結(jié)果：所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1、當(dāng)照度值不夠且教室有人時(shí)可以開(kāi)燈，當(dāng)照度值達(dá)到或教室無(wú)人時(shí)可以關(guān)燈；2、可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的調(diào)整；3.斷電后，無(wú)需再次設(shè)置即可保存參數(shù)。4、具有看門(mén)狗功能，可以監(jiān)控程序是否運(yùn)行，如果運(yùn)行，可以自動(dòng)復(fù)位；三。計(jì)劃概述：(1)硬件框圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)(AT89S52)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊人體檢測(cè)模塊EEPROM外部存儲(chǔ)器繼電器模塊電源組顯示電路調(diào)節(jié)電路1.單片機(jī)最小系統(tǒng)：我們使用美國(guó)電話(huà)電報(bào)公司的AT89S52 24PU單片機(jī)，它比傳統(tǒng)的單片機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：3組16個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，看門(mén)狗電路，6中斷矢量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，8個(gè)中斷源。該芯片具有豐富的片上資源。電路原理圖：2.模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：光敏電阻用于采集光強(qiáng)的變化，光敏電阻的阻值隨光強(qiáng)的變化而變化。我們通過(guò)收集光敏電阻兩端的電壓值來(lái)測(cè)量照度值。我們使用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是PCF8951，這是一款低功耗、8位CMOS數(shù)據(jù)采集器件。PCF8591有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行集成電路總線(xiàn)接口。通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量，理論測(cè)量的照度值可以達(dá)到256級(jí)(光敏電阻上的理論電壓變化范圍為0255)。考慮到采集誤差，最后一位被認(rèn)為是誤差位，所以測(cè)量電平可以實(shí)現(xiàn)為26，電平的變化范圍為26。電路原理圖：3.人體檢測(cè)模塊：該模塊采用HC-SR501模塊，采用雙重設(shè)計(jì)和德國(guó)進(jìn)口LHI778探頭。它具有高靈敏度、強(qiáng)可靠性和超低電壓工作模式。然而，模塊電路的電平與單片機(jī)的電平不匹配。我們利用三極管的飽和和截止特性來(lái)實(shí)現(xiàn)電平匹配。電路原理圖：4.EEPROM模塊：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)設(shè)置的參數(shù)，以便系統(tǒng)在斷電重啟或復(fù)位重啟后不需要再次設(shè)置。這里使用的是AT24C04芯片。該芯片支持I2C協(xié)議，可以存儲(chǔ)4KB數(shù)據(jù)。容量大大超過(guò)了我們的需求。電路原理圖：5.按鍵調(diào)整電路：這部分電路的功能是實(shí)現(xiàn)參數(shù)的調(diào)節(jié)功能。光敏電阻的位置不同，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)也不同。其參數(shù)需要靈活設(shè)置。電路原理圖：6.顯示組件該模塊的功能是顯示當(dāng)前照度值的測(cè)量值，并顯示參數(shù)以方便參數(shù)調(diào)整。我們用兩個(gè)數(shù)字飲水管來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示功能。電路原理圖：(2)軟件架構(gòu)：我們將整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)分為以下三種狀態(tài)：關(guān)燈：這種狀態(tài)下的燈是關(guān)著的，其實(shí)現(xiàn)條件是室內(nèi)光強(qiáng)度足夠或室內(nèi)光強(qiáng)度不足但教室里沒(méi)有人，所以不需要開(kāi)燈。開(kāi)燈：在這種狀態(tài)下燈是亮著的，其執(zhí)行條件是室內(nèi)光線(xiàn)強(qiáng)度不夠，檢測(cè)到有人，然后打開(kāi)教室燈提供照明；關(guān)燈：這種狀態(tài)下的燈是亮著的，但是在這一階段，當(dāng)教室里沒(méi)有人時(shí)，燈將被關(guān)閉以計(jì)時(shí)。當(dāng)?shù)搅岁P(guān)燈的時(shí)候，如果有人在中間被發(fā)現(xiàn)，燈將立即打開(kāi)。主要工作條件：關(guān)燈開(kāi)燈關(guān)燈人多，照度不夠。沒(méi)人發(fā)現(xiàn)延遲時(shí)間達(dá)到或照度值達(dá)到要求有人照度值符合要求軟件流程圖：中斷處理：C.定時(shí)器1B.定時(shí)器0A.外部中斷0 b .定時(shí)器0中斷c .定時(shí)器1中斷六、設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題：1.HC-SR501模塊和單片機(jī)系統(tǒng)之間的電平不匹配使得兩個(gè)模塊之間的通信存在問(wèn)題。2.在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的時(shí)候，程序的模擬并不是很重，而且經(jīng)常是直接燒到單片機(jī)上看操作的實(shí)際結(jié)果。結(jié)果，由于編程不完善，工作量大大增加。這個(gè)問(wèn)題在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的后期得到了改善。3、不能熟練掌握EDA工具的使用；4.很難添加時(shí)鐘模塊電路來(lái)完善系統(tǒng)功能。添加此功能后，系統(tǒng)在故障點(diǎn)后無(wú)法啟動(dòng)，需要外部中斷來(lái)啟動(dòng)。七.設(shè)計(jì)中的不足：1.在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，直到后期才實(shí)現(xiàn)相關(guān)文件的整理和保存，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和保存。這為今后的項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：要注意文件的保存；2.從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，設(shè)計(jì)結(jié)果還存在一些不足，每個(gè)部分都是模塊的拼接，無(wú)法制作出自己設(shè)計(jì)的印刷電路板，這大大降低了項(xiàng)目的整體情況。3.項(xiàng)目研究總體規(guī)劃不完善，各階段任務(wù)安排不當(dāng)，導(dǎo)致項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)度滯后。八、有待改進(jìn)的方向：首先，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在定位和檢測(cè)人體方面仍然存在缺陷。該系統(tǒng)在教室區(qū)域的劃分和每個(gè)區(qū)域的人體檢測(cè)方面仍然存在問(wèn)題。此外，該系統(tǒng)只能監(jiān)控一個(gè)區(qū)域。需要在多個(gè)區(qū)域安裝多個(gè)系統(tǒng)或傳感器，并且需要布置電源線(xiàn)。它的實(shí)際功能大大降低了。這是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。其次，軟件是用前端和后端程序編寫(xiě)的，不使用操作系統(tǒng)，這也是一個(gè)缺點(diǎn)。如果以操作系統(tǒng)的方式編寫(xiě)，系統(tǒng)的工作性能將會(huì)大大提高。第三，完善時(shí)鐘功能。八、項(xiàng)目創(chuàng)新：采用無(wú)源傳感器檢測(cè)，功耗很低，達(dá)到了節(jié)能的目的。八、收獲：所有團(tuán)隊(duì)成員都得到了相應(yīng)的培訓(xùn)，他們的設(shè)計(jì)水平、實(shí)踐能力、思維能力和創(chuàng)新能力都得到了極大的提高。特別是，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，每個(gè)人都大大提高了分析問(wèn)題和提出解決方案的能力。他們也越來(lái)越全面地思考，并學(xué)會(huì)了將知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。從一個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)始到產(chǎn)生，它不僅僅是所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，而且是學(xué)習(xí)一些新知識(shí)并學(xué)會(huì)使用它。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中，每個(gè)人都需要閱讀每個(gè)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，這培養(yǎng)了他們的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)