自習(xí)室節(jié)能控制系統(tǒng)

專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目

自習(xí)室節(jié)能控制系統(tǒng)院系

自動(dòng)化工程學(xué)院專業(yè)

電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)

12電子科學(xué)

02學(xué)號(hào)2015年9月1、設(shè)計(jì)容及要求...................................................................................................................12、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)...................................................................................................................42.1自習(xí)室節(jié)能控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想.....................................................................42.2自習(xí)室節(jié)能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)..............................................................................72.2.1CC2530單片機(jī)............................................................................................72.2.2光敏電阻工作原理.......................................................................................82.2.3熱釋紅外傳感器...........................................................................................93、系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)..........................................................................................................103.1光照度檢測(cè)子系統(tǒng).................................................................................................103.2人員檢測(cè)子系統(tǒng).....................................................................................................113.3數(shù)據(jù)處理部分.........................................................................................................123.4燈開(kāi)關(guān)控制子系統(tǒng).................................................................................................144、設(shè)計(jì)總結(jié).........................................................................................................................151、設(shè)計(jì)容及要求隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)的進(jìn)步越來(lái)越依賴于資源的開(kāi)發(fā)與利用，然而與日俱增的能源需求和有限的資源數(shù)量形成了巨大的矛盾,能源短缺問(wèn)題日益突出，成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。在尋找替代品、提高能源利用率和節(jié)約能源等幾種緩解能源危機(jī)的途徑中，節(jié)能無(wú)疑是符合可持續(xù)發(fā)展要求。英國(guó)城市大型徹夜燈光照明現(xiàn)象很少見(jiàn)，無(wú)論公司和政府部門，都沒(méi)有虛浮華麗的所謂“照明工程”。夜晚漫步在倫敦街頭，看不到大面積光華淌瀉與樓體通明的景觀，所有照明都基本以不影響人們的正常生活節(jié)奏為準(zhǔn)。許多店鋪櫥窗的燈光在打烊后會(huì)全部關(guān)閉，有些店鋪還采用定時(shí)關(guān)燈裝置。在政府住宅樓和公寓樓，樓道里的公用燈也大多采用自動(dòng)斷電裝置。作為提高能源使用效率最重要的途徑之一，德國(guó)政府努力推動(dòng)能源公司實(shí)施“供熱供電結(jié)合”，鼓勵(lì)能源公司將發(fā)電的余熱盡可能用于供暖。2002年，德國(guó)頒布了促進(jìn)“供熱供電結(jié)合”的法規(guī)，根據(jù)這一法規(guī)，政府向?qū)嵤┰摯胧┑哪茉垂?，尤其是小型能源公司提供補(bǔ)助，幫助他們置辦相應(yīng)設(shè)備。中國(guó)城市每年用于公共照明的能源支出高達(dá)280多億，節(jié)能空間巨大。其中路燈照明能耗占30%以上。發(fā)展城市道路照明的同時(shí)，路燈以供街道照明以外，還大力興建了不少景觀照明工程，美化城市的夜景，但同時(shí)也帶來(lái)了能耗的極大浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)2005年，我國(guó)全社會(huì)的總用電量約為24000億kW·h，照明用電量約為3000億kW·h，且每年以13%～14%的速度遞增，預(yù)計(jì)到2010年，照明用電量將超過(guò)5000億kW·h，新增照明用電2000億kW·h。對(duì)高等院校，據(jù)測(cè)算，其照明耗電占本單位所有耗電的40%左右，可見(jiàn)在保證照明質(zhì)量的前提下，對(duì)教室燈光進(jìn)行自動(dòng)控制，其節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益都是相當(dāng)可觀的。目前對(duì)燈光的智能控制，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始采用，但針對(duì)教室燈光的控制智能系統(tǒng)還不是很完善，依然是人工管理占主導(dǎo)地位?，F(xiàn)在伴隨各類大、中專院校的擴(kuò)招，教學(xué)樓不斷擴(kuò)建，教室用電負(fù)荷不斷加大，教室用電系統(tǒng)管理不善，造成學(xué)校資源的浪費(fèi)與經(jīng)濟(jì)損失，這種做法顯然與當(dāng)今節(jié)約能源的理念相違背。當(dāng)今許多教室采用比較傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)：在主電源經(jīng)過(guò)一個(gè)配電箱分出多個(gè)支路，這些支路再分別向燈具供電，然后再通過(guò)串接在照明中的單雙極開(kāi)關(guān)來(lái)通斷供電線路，所以該控制系統(tǒng)只能通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制燈具，無(wú)法實(shí)現(xiàn)比較人性化、多功能化的系統(tǒng)管理。如在國(guó)外有些燈光控制系統(tǒng)采用聲控形式但是其沒(méi)有經(jīng)過(guò)單片機(jī)等芯片的處理使用仍是將采集信號(hào)處理后傳遞給邏輯電路來(lái)進(jìn)行燈光控制，假使外界條件惡劣如有噪聲等仍會(huì)造成電能的浪費(fèi)，而且邏輯電路只能實(shí)現(xiàn)較少功能，綜合而言，整個(gè)系統(tǒng)雖然簡(jiǎn)單但是功能不全，而且無(wú)法人性化控制。現(xiàn)代自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷普及應(yīng)用，教室燈光系統(tǒng)也應(yīng)朝著更人性化智能化得方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)針對(duì)教室燈光的控制現(xiàn)狀及用電大量浪費(fèi)的現(xiàn)象， 分析了教室燈光智能控制的原理和實(shí)現(xiàn)方法， 提出了基于單片機(jī)控制的教室燈光智能控制的設(shè)計(jì)思路。該系統(tǒng)以 CC2530單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，利用ZigBee機(jī)制工作，采用熱釋紅外傳感器檢測(cè)人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開(kāi)燈的條件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便，可靠性高，專用性強(qiáng)，性價(jià)比合理等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各類大、中專院校教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1自習(xí)室節(jié)能控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想自習(xí)室節(jié)能控制系統(tǒng)針對(duì)自習(xí)室的燈進(jìn)行控制，系統(tǒng)判斷自習(xí)室有沒(méi)有人和光照強(qiáng)度進(jìn)行自動(dòng)控制。所以首先需要檢測(cè)自習(xí)室有沒(méi)有人，和自習(xí)室的光照情況，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷是開(kāi)燈還是關(guān)燈，然后對(duì)等的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，僅在自習(xí)室有人且光照強(qiáng)度較差的情況下開(kāi)燈，即可完成自動(dòng)控制和節(jié)能。由光照度檢測(cè)部分、人員檢測(cè)部分、數(shù)據(jù)處理部分和燈開(kāi)關(guān)控制部分組成。光照度檢測(cè)部分周期性采集自習(xí)室的光照強(qiáng)度，每次采集完畢后將采集結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理部分；人員檢測(cè)部分也周期性判斷自習(xí)室有沒(méi)有人員，每次判斷結(jié)束后將判斷結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理部分。數(shù)據(jù)處理部分接收到前面兩個(gè)部分發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)后，處理的方法是先