时钟内部寄存器的使用 时钟自检初始化 时钟程序设计 显示驱动模块 驱动器的应用 显示程序设计 系统键功能 键功能处理程序 系统调试运行及问题分析 单片机系统调试方法及步骤 出现的主要问题及分析解决 结论和建议员忙不过 来这样就造成不必要的电能浪费和经济损失。就我校为例初步统计大小教室 大约安装了共有盏灯以每天仅亮灯小时来计算年中扣除假期后 教室灯的耗电量约为万度学校在教室用电的经费上就得支出约为 万元人民币。而以每天浪费小时用电来计算年大约要浪费万度的电 量占教室照明用电经费的四分之。我省各类大中专院校及其中小学总共有 百多所若都象我校样每年浪费万度电的话我省就会浪费近 万度的电。导致电能的极大浪费。再者每所院校不断的扩招教室不断的扩建 若再没有改进教室的用电管理设备那么用电负荷可想而知浪费的电能就更 凉人了。 基于以上种种原因提高教室用电效率就成为学校节能的重要且主要的措施 之因此节能技术的重要手段之就是教室灯关自动控制系统的设计无疑就成 为其中项重要课题。 本课题研究的内容和目标 研究内容 本课题的研究内容有如下几点 了解教室照明光强的标准 调研教室灯光照明需求以及环境光强弱与开关灯的关系 研究人体存在探测技术探测角度与范围 研究传感器教室分布安放问题是否灯个传感器或多灯公用传感器等 研究确定人体传感器的有关参数 研究灯光控制器电源问题 研究控制器参数值设定的要求及方案 研究人工设置参数掉电保存参数的问题 研究与现有教室照明相兼容易替代不易被偷盗被仿制易于维护维 修等控制技术 研究报警等附加功能问题 研究目标 研究的教室灯光控制系统能用于现有教室照明系统的改造实现对照明系统 的人性化智能管理提高用电效率实现自动手动灯光控制相兼容以降低成 本通过反复试验和改进最终达到可靠性实用性推广性较好的目标。 本课题拟解决的关键问题 本课题拟通过试验研究教室灯光的各种控制方案解决如下关键问题 照明回路的控制回路与控制器本身的节能问题 传感器与教室灯配合安装的问题 环境光参数输入采集问题 人存在传感器参数输入采集问题 开关灯的自动与手动兼容措施 教室灯光控制器简介及控制方案的分析 教室灯光控制器简介 教室灯光控制器可实现有效的教室灯光智能控制。其输入参数主要是人体存 在信号和环境光信号等的外界因素环境光的强度达到定值时不开灯环境光 强度在定阀值以下且有人存在时开灯理论和实验证明用这种方式来对教室灯 进行智能控制可以实现上述目标。 教室灯光控制器般安装在教室内避开电灯直射的位置且人体传感器安置 时应使人体活动方向与人体传感器中两个热释电元连线方向垂直这样可使人体 存在信号采集更加灵敏可靠同时还要尽可能避免外界风直接吹向人体传感器。 系统控制方案的分析 所研制的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。可以 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定时间控制器自动打开电 灯直到人离开后再延时定时间后关灯。同时还要按作息时间来控制夜晚 超过点若还有人存在则关闭自动控制器的运行改用机械开关来手动控 制以解决因特殊情况下自动控制器的不人性化运行。 本文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控制器自动与手动相结合的教室照明智能控制。 系统控制模块的硬件设计 考虑到本系统所安装的环境影响因素比较多且教室控制设备中的人体存在 传感器光敏三极管等经常会因环境情形变化而不稳定所以在设计过程中电 子元器件的选用线路布置和设备的安放要充分考虑到抗干扰问题。 控制模块的硬件构成 系统控制单元是以单片机主控模块为核心其它外围电路主要包括 下载线模块系统供电模块硬件时钟模块看门狗模块灯光驱动模块数码 管驱动显示模块环境光模块存储模块人体存在传感器模块超时 报警模块其结构框图如图所示 控制系统的主要硬件电路 系统主控电路 图系统控制单元结构框图 系统模块 下载线模 块 看门狗模块 硬件时钟模块 数码管显示模块 灯光驱动模块 环境光模块 存储器 模块 电源模块 人体存在传感器模块 本系统的主控模块主要采用公司的作为主控芯片它是种 低功耗位工艺处理器具有在线可编程存储器片内的 可多次编程为在线编程提供了方便。片内有字节的的 由于合理的安排使用片内空间所以没有扩展的片外使电路结构简捷。 因为设备的设置参数是根据实际需要进行更改的又要求是断电能够保存下来 所以本设备用片来存储系统的设置参数。端口与系统其它 外围器件接口的分配情况表如表所示。 表外围器件接口的分配 在线编程模块电路 以往单片机的实验往往依赖于仿真机和单片机学习系统价格昂贵近年来 随着型单片机的广泛应用采用软件模拟结合写片验证成为种经济实用 引脚外围器件引脚说明 数码管段码驱动接口 基极数码管位控驱动接口 串行输入端 串行时钟端 片选端 串行输出端 系统工作灯显示端口 时钟线 数据线 复位线 工在线编程端 数据采集输入端 遥控器接收信号端 人体存在传感器输出信号端 超时报警信号输入端 灯光驱动输入端 光敏三极管输入信号端 的实验方法尤其是随着单片机技术的发展很多单片机都具有了功能不 再需要仿真机将单片机的易用性推向个新的高度。芯片就是这样的 芯片。 芯片支持在线编程功能用户可以通过在线编程接 口直接对电路板上的进行在线编程方便了程序的修改烧写工作。进行 在线编程时用芯片的引脚及端口通过 并口根据工协议制作简单的编程器就可对进行编程。在线编程 器的红色是电源指示灯绿色是复位指示灯黄色是时钟信号指示 灯每个约消耗的电流它们使用的缓冲器不会影响下载线和用 户板当执行菜单命令时可以看到绿色闪下表示电脑已经可以控 制下载线其下载线正常工作电压为部分电脑即使不连接也可以 正常工作心的插头和插座有三角形标志的均为第脚。使用方便快捷 且工作显示信号清晰。 系统供电电路 要取得电压若选用的变压器整流滤波后输出往往大于会 使稳压器功耗大自身温度较高。故不选用输出电压为的变压器而选用输 出电压为的变压器。系统接通交流电源后将交流电变压到 经过二极管全波整流电解电容滤波再经只正输出稳压器 为了缓冲负载突变改善瞬态响应输出端还采用了电容最后得到 的直流工作电源用于给控制系统中单片机系统及其它外围电路的端供电。 其供电原理图如 图供电原理图 摘要 本研究针对教室灯光的控制方法尤其是教室灯光的智能控制方面的发展现 状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 智能控制系统的设计思路并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应 软件。 该系统以单片机作为控制装置的智能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。系统还具有多种报 警功能同时还采用了软硬件的看门狗技术等抗干扰措施。单片机软件采用 汇编语言编制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。 关键词人体红外线传感器自动控制热释电 目录 摘要 引言 本课题研究的意义 国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题 本课题研究的内容和目标 研究内容 研究目标 本课题拟解决的关键问 教室灯光控制器简介及控制方案的分析 教室灯光控制器简介 系统控制方案的分析 系统控制模块的硬件设计 控制模块的硬件构成 控制系统的主要硬件电路 系统主控电路 在线编程模块电路 系统供电电路 数据采集电路 系统时钟电路 系统看门狗电路 继电器驱动接口电路 超时报警电路 控制模块软件设计与开发 系统监控主程序模块 系统自检初始化