基于单片机的教室节能照明系统毕业设计Word格式.docx
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基于单片机的教室节能照明系统毕业设计Word格式.docx
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学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
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涉密论文按学校规定处理。
导师签名:
日期:
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性;
技术线路的可行性;
设计方案的合理性
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
建议成绩:
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
二、论文(设计)水平
评阅教师:
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩:
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
教学系意见:
系主任:
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AT89C52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
Abstract
Currentlylightintelligentcontrolsystemsarenotefficientlyusedintheclassroom.Inordertoimprovethesystem,basedoncontrolandcurrentmethodsofhowtokeepcontrol,developingintelligentclassroomlightcontrolsystemanddevelopedthehardwareandsoftwaresystem.
ThisclassroomlightintelligentcontrolsystemthetheoryofthelightputforwardmethodsofonthebasisofAT89C52isdeveloped,whichmachineofAT89C52isamajorpart,andtheenvironmentofdevelopmentisbetterthanbefore.Thissystemcansatisfythefollowingfunctions,suchascontrollingthecircuitofillumination,testingandprocessingdaylightsignal,testingandprocessingthesignalofhumanbodythatilluminatesthebacktrackexists,reportingtothewarningdevices,etc.Inordertosatisfythesefunctions,thesystemadoptedthehomologousmethodsrespectively,andtothegearingofthesystem,analyzinghowtoinstall,testandrunthesystem.
Themicrocontrollersoftwarewasdevelopedbasedonassemblelanguage.Assemblelanguageisonekindofstructuredprogramlanguages,ithasmoreadvantagesthanotherhigh-levellanguages.Assemblelanguageadoptsbuildingblockdesign.Itscommonalityisverygoodandeasytoimproveandexpand.Itcouldbeusedtodeveloplarger一scalesystemwithmoreperfectperformance.Atthesametime,theanti-jammingtechnologies,suchaswatchdog,arenecessarywhendevelopinghardwareandsoftware.
Thissystemhadmanyadvantages.Forexample,thephysicalvolumewassmall,thesystemwasconvenientlycontrolled,thecredibilitywashigh,theappropriationwasstrong,anditspriceproportionwasideal,etc.Theexperimentprovedthatthesystemcansatisfythecontrolcommandoftheclassroom'
slightdevice,soitcouldlargelyreducetheconsumingofenergyresources.
Keywords:
Humanbody,infraredray,sensor,automaticcontrol,heattoreleasetheelectricity1.
摘要----------------------------------------------------------1
ABSTRACT--------------------------------------------------2
1.引言--------------------------------------------------------5
1.1本课题研究的意义----------------------------------------5
1.2国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题------------5
1.3本课题研究的内容和目标----------------------------------7
1.3.1研究内容------------------------------------------7
1.3.2研究目标------------------------------------------7
1.4本课题拟解决的关键问------------------------------------8
2.教室灯光控制器简介及控制方案的分析---------------------8
2.1教室灯光控制器简介--------------------------------------8
2.2系统控制方案的分析--------------------------------------8
3.系统控制模块的硬件设计-----------------------------------9
3.1控制模块的硬件构成--------------------------------------9
3.2控制系统的主要硬件电路---------------------------------9
3.2.1系统主控电路-------------------------------------10
3.2.2在线编程模块电路---------------------------------10
3.2.3系统供电电路-------------------------------------11
3.2.4数据采集电路-------------------------------------12
3.2.5系统时钟电路-------------------------------------16
3.2.6系统看门狗电路-----------------------------------19
3.2.7继电器驱动接口电路------------------------------21
3.2.8超时报警电路-------------------------------------21
4控制模块软件设计与开发-----------------------------------22
4.1系统监控主程序模块-------------------------------------23
4.1.1系统自检初始化-----------------------------------23
4.1.2定时中断处理-------------------------------------24
4.1.3多任务操作系统的构建-----------------------------24
4.2数据采集模块-------------------------------------------25
4.2.1人体存在传感器的优缺点---------------------------25
4.2.2数据采集软件设计的实现---------------------------25
4.2.3人体存在传感器的抗干扰措施-----------------------26
4.2.4人体存在传感器的安装要求-------------------------27
4.3时钟模块-----------------------------------------------27
4.3.1数据输入输出-------------------------------------27
4.3.2时钟内部寄存器的使用-----------------------------28
4.3.3时钟自检初始化-----------------------------------29
4.3.4时钟程序设计-------------------------------------30
4.4显示驱动模块-------------------------------------------30
4.4.1ULN2803驱动器的应用-----------------------------32
4.4.2显示程序设计-------------------------------------32
4.5系统键功能---------------------------------------------33
4.5.1键功能处理程序-----------------------------------33
5系统调试运行及问题分析-----------------------------------34
5.1单片机系统调试方法及步骤-------------------------------34
5.2出现的主要问题及分析解决-------------------------------35
6.结论和建议-------------------------------------------------36
6.1结论---------------------------------------------------36
6.2建议---------------------------------------------------37
7.致谢--------------------------------------------------------38
参考文献-----------------------------------------------------39
附图A--------------------------------------------------------40
附图B-------------------------------------------------------41
附录一------------------------------------------------------42
附录二-------------------------------------------------------44
1.引言
1.1本课题研究的意义
随着社会经济和科学技术的发展,人们的生活水平也不断提高,导致用电负荷的加剧,又由于世界性的能源危机,能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。
而此问题对我国来说尤为严重。
随着各类大、中专院校的扩招,教室的扩建,教室照明的需求也越来越多,而教室照明的管理不到位,往往造成电能的巨大浪费,这样,提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。
目前对灯光的智能控制,国内外己经开始采用,但对教室灯光的控制,尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善,依然是传统式的人工管理。
各类大、中专院校不断扩招,教室不断扩建,教室的用电负荷不断加大,教室用电管理不善,造成学校电能浪费,经济损失,这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。
再者,现代自动化程度不断提高,计算机技术的普及,灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。
例如楼道灯光的自动控制等等。
所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。
于是,开发简便、实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。
1.2国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题
世界各地发电的主要原料是煤炭、石油和天然气,而丹麦在能源利用方面的成功经验提供了很好的借鉴。
从1974年以来,尽管丹麦国民收入增长了50%,丹麦总的能源消费量并没有增加。
丹麦是OECD成员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。
他们不断地提供一些节能供热系统,例如丹麦热电同供热电厂(CHP),而且,他们尽可能的有效利用资源。
这样,他们的能源使用总效率达到了90%。
丹麦政府很重视住房空间用电的节能,并设立了对新建房屋节能的诸多要求。
数据显示,居民入住有节能装置的房子时,他们要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。
其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。
还有,欧司朗一斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯,节约6%的总系统功率,并具有更高的光通和平均光通量。
飞利浦照明公司推出的陶瓷金卤灯代替过去的卤钨灯,可节能60%的电能。
种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源,节约电能。
中国经济持续多年的高速发展让能源问题日益突出。
虽然我国能源总储量不低,但由于我国人口众多,所以人均储量少,单位产值的能耗是发达国家的3-10倍。
能源问题已成为制约我国国民经济发展的关键问题。
从环境和自然资源角度出发,能源问题也是我国长期可持续发展战略中一个关键因素。
此外,能源问题不仅关系经济发展和环境生态,在特定情况下还会对社会稳定有很大影响。
鉴于能源问题的重要性,我国在绿色照明工程新闻发布,绿色照明工程未来五年间将在公用设施、宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯,节电290亿度电。
上海、河北等一些地方采取政府对节能灯大宗采购每只补贴3至4元的方式进行推广。
从普通白炽灯到高效节能灯,使我国的电光源产品结构逐步向节电型转变,荧光灯与普通白炽灯的比例由1995年的l:
6.25前的l:
1.5。
目前,我国照明用电约占社会总用电量的12%,采用高效照明产品代替传统的低效照明产品可节电60%到80%。
如今,北京正在大力推行绿色照明工程,己推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器,据测算年节约用电可达3442万千瓦时,节约电费2519.7万元。
政府己经在商厦、学校、医院等更换了24万只节能灯具。
在奥运工程的建设上,也大量运用节能技术,北京的奥运厂馆“水立方”,通过采用大量的节能灯具,装备新技术,通过增强透光性白天可节约照明能耗50%。
我们党在2000年10月11日党第十五届中央委员会第五次会议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》中明确指出:
“加强基础设施建设是今后五年至十年一项十分重要的任务。
”其中提到的基础设施建设就包括了能源建设。
《建议》还强调了能源建设要发挥资源优势,优化能源结构,提高利用效率。
面临如此紧迫的能源问题,我们应该把着眼点放在“高效加强环境保”利用“清洁”能源
。
由此可见,节能照明用电,对节能具有重要的意义。
目前国内各类院校中,由于同学们的自觉节能意识薄弱,在光线足够强时也开灯,护洁课上完离开教室后灯还亮着的现象普遍存在;
而且,节能规划极为欠缺,教室的灯光控制由管理人员手工代替,教室
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- 基于 单片机 教室 节能 照明 系统 毕业设计