辦公樓智能照明控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　智能照明控制系統(tǒng)是為了適應(yīng)各種建筑的結(jié)構(gòu)布局以及不同燈具的選配，從而實(shí)現(xiàn)照明的多樣化控制?，F(xiàn)有的智能照明控制系統(tǒng)主要分為中央集中控制系統(tǒng)及分布式控制系統(tǒng)兩種。</p><p>　　一個(gè)現(xiàn)代化的智能辦公大樓，不僅要有足夠的工作照明，更應(yīng)營造一個(gè)舒適的視覺環(huán)境，使員工在其中工作保持心情舒暢，提高辦公效率。據(jù)國

2、內(nèi)外有關(guān)資料介紹，辦公照明用電量約占整個(gè)大樓能耗的1/3。因此，做好照明設(shè)計(jì)，選擇合理的照明方案，配置先進(jìn)的控制系統(tǒng)，加強(qiáng)照明控制設(shè)計(jì)，已成為智能辦公樓的一個(gè)重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。它不僅能有效節(jié)約能源，降低用戶運(yùn)行費(fèi)用，還可提高大樓管理水準(zhǔn)。</p><p>　　我們知道辦公大樓按照功能區(qū)域劃分，通常會(huì)有辦公區(qū)、門廳、會(huì)議室、多功能廳等，各個(gè)功能區(qū)域的照明具有不同的特點(diǎn)。辦公區(qū)域照明使用的光源主要是熒光燈與白熾燈，其中熒

3、光燈多用于一般照明，白熾燈多用于局部照明，照度水平的設(shè)計(jì)主要取決于視覺作業(yè)的需要及經(jīng)濟(jì)條件的狀況。辦公區(qū)域的工作時(shí)間主要是在白天，可以考慮利用窗外入射的大量自然光進(jìn)行照度補(bǔ)償，不僅能節(jié)約能源，更能維持室內(nèi)舒適的視覺環(huán)境。</p><p>　　對于一個(gè)完整的辦公樓智能照明控制系統(tǒng)來說，辦公區(qū)是辦公樓的主要組成部分，采用智能照明控制系統(tǒng)，可使其照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)。通過配置的“智能時(shí)鐘管理器”可預(yù)先設(shè)置若干基本工

4、作狀態(tài)，通常分為白天、晚上、清掃、安全、午飯等，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間段可自動(dòng)的在各種狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。比如：上班時(shí)間來臨時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將燈打開，并將光照度自動(dòng)調(diào)節(jié)在預(yù)先設(shè)定的水平。在靠窗的房間，系統(tǒng)能智能地利用室外自然光，當(dāng)天氣晴朗，室內(nèi)燈自動(dòng)調(diào)暗；天氣陰暗，室內(nèi)燈會(huì)自動(dòng)調(diào)亮，以始終保持室內(nèi)恒定的亮度。午餐時(shí)間，燈將自動(dòng)變換到一個(gè)舒適、柔和的燈光場景，使工作人員能夠很好地休息和放松。當(dāng)一個(gè)工作日結(jié)束時(shí)，在智能時(shí)鐘管理器的作用下，系統(tǒng)將自動(dòng)地

5、調(diào)暗各區(qū)域的燈光，進(jìn)入晚上工作狀態(tài)。同時(shí)智能傳感器的動(dòng)靜探測功能將自動(dòng)生效。系統(tǒng)處于清掃狀態(tài)時(shí)，該區(qū)域的燈保持基本的亮度，當(dāng)清掃人員掃到該區(qū)域時(shí)，智能傳感器的動(dòng)靜探測功能自動(dòng)生效，點(diǎn)亮該區(qū)域的燈，當(dāng)清掃人員掃完該區(qū)域離開后，延時(shí)數(shù)分鐘后將燈關(guān)掉。安全狀態(tài)和清掃狀態(tài)的工作原理相似。智能照明控制系統(tǒng)還能保證辦公區(qū)域和公共區(qū)域協(xié)調(diào)的工作。如：辦公區(qū)域有員工加班時(shí)，電梯廳、走廊等公共區(qū)域的燈</p><p>　　關(guān)鍵詞

6、 智能化小區(qū) 照明 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　第一章 小區(qū)燈光控制器簡介與方案分析1</p><p>　　1.1總體方案1

7、 1.1燈的位置1</p><p>　　1.2燈具燈源的選擇1</p><p>　　第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1系統(tǒng)控制模塊的硬件構(gòu)成及簡介3</p><p>　　2.2系統(tǒng)控制的主要硬件電路3</p><p>　　2.2.

8、1系統(tǒng)主控電路3</p><p>　　2.2.2系統(tǒng)供電電路4</p><p>　　2.2.3數(shù)據(jù)采集電路5</p><p>　　2.2.4系統(tǒng)時(shí)鐘電路7</p><p>　　2.2.5繼電器驅(qū)動(dòng)電路8</p><p>　　2.2.6超時(shí)報(bào)警電路8</p><p>　　2.2.7按鍵

9、控制電路9</p><p>　　2.2.8系統(tǒng)看門狗電路9</p><p>　　第三章 控制電路設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1電路的工作原理13</p><p>　　3.2元器件的選擇13</p><p>　　3.3元器件的安裝14</p><p>　　3.4元器件的調(diào)試14

10、</p><p>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析21</p><p>　　4.1單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟21</p><p>　　4.2主要問題分析22</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望25</p><p><b>　　5.1總結(jié)25</b></p><p&

11、gt;<b>　　5.2展望25</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p>　　一 住宅小區(qū)路燈設(shè)計(jì)的方案及設(shè)計(jì)方法</p><p>　　1.1總體方案的確定</p><

12、p>　　現(xiàn)代住宅小 區(qū)的照明設(shè)計(jì) 已不單是小區(qū)道路的照明設(shè)計(jì)，往往還包括一些泛光照明設(shè)計(jì) 。照明設(shè)計(jì)分為兩大類，明視照明和環(huán)境 照明。道路照 明主要是明視照明，涉 及照 明 生理學(xué)，一般要求工作面上有充分的亮度、均勻、無眩光、照明器布置與周圍協(xié)調(diào)、光源顯色性好等等；環(huán)境照明則不同，主要涉及照明心理學(xué)．一般要根據(jù)景觀專業(yè)的需要設(shè)計(jì)被照 射物的明暗，明暗對比是營造氣氛的一種有效手段。照度要有差別，不可均一，可利用小面積眩光來創(chuàng)造魅力感

13、，也可利用特殊彩色光進(jìn)行色彩照明。講得通俗一點(diǎn)，一般道路照 明 要求亮 度均勻，而環(huán)境照明則要求亮 暗區(qū)分明顯．一般一個(gè)小區(qū)都要有一 、二處亮點(diǎn)．當(dāng)明亮點(diǎn)的照度為普通 區(qū)域照度 的三倍 左右時(shí)可以創(chuàng)造 出最佳的效果。但是在處理住宅小區(qū)環(huán)境照明時(shí)應(yīng)牢牢記住 宅小區(qū)道路照明的終極目標(biāo)是讓業(yè)主覺得本小區(qū)幽靜、舒適。住宅小區(qū)的環(huán)境照明只宜在主入口或公共區(qū)域設(shè)置，防止光污染的產(chǎn)生。</p><p>　　1.2 燈位的布置

14、</p><p>　　大型小區(qū)道路的特點(diǎn)是分叉多、路型復(fù)雜．因此要求道路照明要有較好的視覺指導(dǎo)作用。在 比較窄的道路上采用單側(cè)布燈的方式，該種布燈的優(yōu)點(diǎn)是誘導(dǎo)性好，造價(jià)較低，缺點(diǎn)是不設(shè)燈的一側(cè)路面亮度低 于設(shè)燈一 側(cè)， 明暗過于明顯在比較寬的道路上可以采用之字型交替排列的布燈方式．該種布燈的優(yōu)點(diǎn)是照度均勻．特別是在惡劣天氣時(shí)所提供的照明條件比單側(cè)布燈好得多，缺點(diǎn)是誘導(dǎo)性差。為了避免小區(qū)道路照明給居民室內(nèi)環(huán)境弓I

15、起不良的影響，要合理地選擇燈位。</p><p>　　1.3 燈具及光源的選擇 </p><p>　　燈具及光源的選擇是室外照明的關(guān)鍵庭院燈外觀妒而且形式多樣，能很好地與小區(qū)建筑風(fēng)格統(tǒng)一，所 以小區(qū)道路照明燈具一般采用庭 院燈，燈高控 制在2、5～4 m之間 。庭院燈不但夜晚能很好地保證照明效果 ，白天也能為小區(qū)營造優(yōu)雅的環(huán)境氣氛。其材料可選 用鋼管、鑄鋁 、 不銹鋼等。為了防止飛蟲等小生

16、物進(jìn)入燈具，燈具的防護(hù)等級一般不低于I P 5 5 。由于小區(qū)( 主干道、主人口、公共生活 區(qū)除外 ) 要求環(huán)境幽靜而冷色光源更易給人靜的感覺，所以住宅小區(qū)中室外照明中普遍采用高壓鈉燈及金屬鹵化物燈。此類光源 的優(yōu)點(diǎn)是顯色性好、光效高、使用壽命長，且滿足了節(jié)能要求。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1系統(tǒng)控制模塊的硬件構(gòu)成及簡介</p>

17、;<p>　　系統(tǒng)控制單元是以AT89S51單片機(jī)主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：環(huán)境光采集電路、時(shí)鐘模塊、熱釋紅外傳感器模塊、看門狗模塊、按鍵電路、EEPROM存儲(chǔ)模塊、超時(shí)報(bào)警模塊、數(shù)碼管顯示模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　環(huán)境光模塊采用光敏三極管來檢測環(huán)境光的強(qiáng)度，有光照時(shí)，電阻減小，隨著光照強(qiáng)

18、度的減弱，電阻逐漸增大，把光信號轉(zhuǎn)化成電信號，實(shí)現(xiàn)對光強(qiáng)度的檢測。</p><p>　　人體存在傳感器模塊采用HP-208是基于紅外線技術(shù)的智能產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)對人體存在的檢測。</p><p>　　硬件時(shí)鐘模塊采用具有充電能力的低功耗，具有臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302。該電路的接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛的使用。</p><p>　　系

19、統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故障保護(hù)部分由X5045組成，X5045是一種串行通訊的512字節(jié)EEPROM，同時(shí)兼有看門狗和電源監(jiān)控功能鍵盤模塊。</p><p>　　2.2系統(tǒng)控制的主要硬件電路</p><p>　　考慮到本系統(tǒng)安裝時(shí)受環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設(shè)備中的人體存在傳感器、光敏三極管等經(jīng)常會(huì)因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)過程中，電子元器件的選用、線路布置和設(shè)備的安放要充分考慮到抗干擾

20、問題。</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)主控電路</p><p>　　本系統(tǒng)的主控模塊采用AT89S51作為主控芯片，它是一種低功耗，8位CMOS工藝處理器，具有8K在線可編程Flash存儲(chǔ)器，片內(nèi)的Flash可多次編程，為在線編程提供了方便。片內(nèi)有128字節(jié)的RAM，4KB的EEPROM，由于合理的安排使用片內(nèi)RAM空間，所以沒有片外擴(kuò)展的RAM，使電路結(jié)構(gòu)簡潔。該芯片的主要特征見如表

21、2.1：</p><p>　　表2.1 AT89S51主要特征</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　(1) 40（Vcc）20（GND）腳間的電壓應(yīng)有5V 。</p><p>　　(2) 18、19腳分別與20腳間有1.7―2.5V電

22、壓 </p><p>　　(3) 9（RST）腳與GND間電壓基本為0 。</p><p>　　(4) 31腳 （EA）與20引腳（GND）間電壓為5V 。</p><p>　　2.2.2系統(tǒng)供電電路</p><p>　　系統(tǒng)供電原理如圖2-3所示，采用+5V電壓供電。本設(shè)計(jì)采用輸出電壓為9V的變壓器。系統(tǒng)接通220V交流電源后，將220

23、V交流電變壓到9V，經(jīng)過二極管全波整流、電解電容C1，C2濾波，再經(jīng)正輸出穩(wěn)壓器LM7805，為了緩沖負(fù)載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了電容C3，C4，最后得到+5V的直流電壓，用于給控制系統(tǒng)中單片機(jī)系統(tǒng)及其它外圍電路的Vcc端供電。.</p><p>　　圖2-3 系統(tǒng)供電電路</p><p>　　2.2.3數(shù)據(jù)采集電路</p><p>　　教室的環(huán)境光強(qiáng)度和

24、人體存在與否是系統(tǒng)主要的輸入?yún)?shù)，因此教室中的環(huán)境光照強(qiáng)度和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對象。常見的環(huán)境光強(qiáng)度采集器件主要有光敏二極管和光敏三極管，考慮抗干擾的需要，選用靈敏度較高的光敏三極管。此外，人體存在傳感器要求靈敏度高，可靠性強(qiáng)。</p><p>　　一、環(huán)境光強(qiáng)度采集電路</p><p>　　光電傳感器是一種能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)化為電量的傳感器。采用的光敏三極管除了具有光敏二極管將光信號

25、轉(zhuǎn)化為電信號的功能外，還具有對電信號的放大功能。在無光照時(shí)，三極管的穿透電流很小，為暗電流，有光照時(shí)，產(chǎn)生的Ib增大，成為光電流Ie，光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號。光敏三極管具有靈敏度高，體積小，工作電壓低，工作電流小，發(fā)光均勻穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，壽命長等特點(diǎn)。</p><p>　　環(huán)境光采集電路原理如圖為2-4所示。當(dāng)環(huán)境光照強(qiáng)度大于一定程度時(shí)，光敏三極管D6

26、呈現(xiàn)低阻狀態(tài)≤1KΩ，三極管Q12的基極電壓升高，Q12管飽和導(dǎo)通，集電極輸出低電平。當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)度小于一定程度時(shí)，光敏三極管D6呈現(xiàn)高阻狀態(tài)≥100Ｋ，使三極管Q12截止，集電極輸出高電平。其中調(diào)節(jié)R26阻值，可使三極管Q12受環(huán)境光強(qiáng)度影響在適當(dāng)?shù)牧炼认聦?dǎo)通。</p><p><b>　　圖2-4環(huán)境光電路</b></p><p>　　二、人體存在信號采集電路<

27、;/p><p>　　人體存在傳感器采用HP-208-N-L人體感應(yīng)模塊(低電平輸出)。基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)感應(yīng)電器中。人體傳感器的1號引腳為電源信號端VCC，2號引腳為采集信號輸出端OUT，3號引腳為地信號端GND。其硬件連接如圖2-5。</p><p>　　圖2-5 人體存在信號采集電路</p><p>　　HP-208

28、-N-L功能特點(diǎn)：</p><p>　　全自動(dòng)感應(yīng)：人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出低電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉低電平，輸出待機(jī)時(shí)的高電平。</p><p>　　兩種觸發(fā)方式：a.不可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出低電平后，延時(shí)時(shí)間段一結(jié)束，輸出將自動(dòng)從低電平變?yōu)楦唠娖剑籦.可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出低電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動(dòng)，其輸出將一直保持低電平，直到人離開后至延時(shí)

29、結(jié)束，低電平跳變?yōu)楦唠娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn)).</p><p>　　具有感應(yīng)封鎖時(shí)間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后，待延時(shí)時(shí)間一結(jié)束，可以緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號。此功能可以實(shí)現(xiàn)“感應(yīng)輸出時(shí)間”和“封鎖時(shí)間”兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時(shí)此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。

30、(此時(shí)間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒—幾十秒鐘)。</p><p>　　微功耗：靜態(tài)電流<50微安，特別適合干電池供電的電器產(chǎn)品；</p><p>　　輸出高電平信號：可方便與各類電路實(shí)現(xiàn)對接；</p><p>　　技術(shù)參數(shù)：工作電壓：DC4.5V至DC24V均可；</p><p>　　輸出低電平：0V，待機(jī)時(shí)的高電平為3.3V；</p>

31、;<p>　　延時(shí)時(shí)間：可制作范圍零點(diǎn)幾秒—十幾分鐘；</p><p>　　封鎖時(shí)間：可制作范圍零點(diǎn)幾秒—幾十秒；</p><p>　　觸發(fā)方式：L不可重復(fù)；H可重復(fù)；</p><p>　　感應(yīng)范圍：<140度錐角，7米以內(nèi)；</p><p>　　工作溫度：-20—+70度。</p><p>　　2

32、.2.4系統(tǒng)時(shí)鐘電路</p><p>　　根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時(shí)間的控制，因此本研究還加入硬件時(shí)鐘電路以保證系統(tǒng)的智能化運(yùn)行。</p><p>　　考慮到本系統(tǒng)停電時(shí)需為時(shí)鐘電路提供電源、且不占用太多單片機(jī)資源，于是采用具有充電能力的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302，作為臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。此芯片采用的是串行通信方式，還可為掉電保護(hù)電源提供充電功能，也可以將此功能關(guān)閉。該

33、芯片對年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V—5.5V。DS1302只需三根線即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，體積小，使用簡單，時(shí)鐘精度較高，滿足系統(tǒng)的要求，其引腳圖如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 DS1302的引腳圖</p><p><b>　　各引腳的功能為：</b></p><p>　　Vcc1：主電源

34、；Vcc2：備份電源。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2< Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電。</p><p>　　SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；</p><p>　　I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。</p>

35、<p>　　DS1302與單片機(jī)接口電路連接如圖2-7，其中Vcc2外接3.6V可充電的鋰電池，為DS1302的備用電源。Vcc1外接供電模塊的穩(wěn)定輸出電壓+5V，為DS1302的主電源。DS1302由Vcc1和Vcc2兩者中較大者供電。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，Vcc1大于Vcc2，因此由Vcc1給DS1302供電，在主電源關(guān)閉的情況下，則由Vcc2給DS1302供電，保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振

36、。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送，與單片機(jī)的復(fù)位信號相連。時(shí)鐘輸入端SCLK接單片機(jī)P1.5引腳，進(jìn)行時(shí)鐘控制。。</p><p>　　圖 2-7 時(shí)鐘電路</p><p>　　2.2.5繼電器驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路如圖2-8所示，這里繼電器由相應(yīng)的PNP型號的9012三極管來驅(qū)動(dòng)。開機(jī)時(shí)，單片機(jī)初始

37、化后的P3.5、P3.6 為高電平，三極管截止，所以開機(jī)后繼電器始終處于釋放狀態(tài)。如果P3.5、P3.6 為低電平，三極管的基極就會(huì)被拉低而產(chǎn)生足夠的基極電流，使三極管導(dǎo)通，繼電器就會(huì)得電吸合，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載，點(diǎn)亮相應(yīng)電燈。繼電器的輸出端并聯(lián)100歐的電阻和6800皮法電容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花。繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到吸收反向電動(dòng)勢的功能，保護(hù)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)三極管，這種繼電器驅(qū)動(dòng)方式硬件結(jié)構(gòu)比較簡單。</

38、p><p>　　圖2-8 繼電器驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　2.2.6超時(shí)報(bào)警電路</p><p>　　本系統(tǒng)采用的超時(shí)報(bào)警電路如圖2-9所示。單片機(jī)的P3.4端口外加一個(gè)10K的上拉電阻，再經(jīng)過限流電阻100歐與三極管C945的基極相連。當(dāng)P3.4 端口為低電平，即基極為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音，以示教室燈工作超時(shí)。若P3.4端口為高電平，即基極為高

39、電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。本系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警電路方便了管理人員對教室燈的管理，能夠科學(xué)、有效地管理教室電燈。</p><p>　　圖2-9超時(shí)報(bào)警電路</p><p>　　2.2.7按鍵控制電路</p><p>　　按鍵控制電路如圖2-10所示。按鍵的輸入信號分別接到P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，用二極管和與門電路將按鍵信號引到外中

40、斷0的引腳P3.2。按鍵控制電路采用單片機(jī)P2口的低4個(gè)口作按鍵的輸入信號端，信號取自電阻的分壓。當(dāng)按鍵未按下時(shí)，P2.0—P2.3端口的電壓接近電源電壓，為高電平，當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，對應(yīng)端口被按紐開關(guān)短接到地，為低電平。單片機(jī)檢測4個(gè)端口電平的變化，從而確定是哪個(gè)鍵被按下。鍵盤工作方式采用中斷掃描方式，4個(gè)二極管和10K電阻組成與門電路，當(dāng)任一鍵按下時(shí)，與門輸出P3.2引腳的電平都會(huì)由高為低。P3.2第二功能是外部中斷0的輸入引腳，我

41、們利用其電平的變化產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中讀入P2口低4位信號，確定哪個(gè)鍵按下，執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能，0.1pf電容和10K電阻組成濾波電路，消除按鍵的抖動(dòng)。</p><p>　　圖2-10按鍵控制電路</p><p>　　2.2.8系統(tǒng)看門狗電路</p><p>　　在單片機(jī)工作過程中，不可避免的會(huì)由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛、死機(jī)甚至造成整機(jī)癱瘓等情況。為了能夠

42、及時(shí)恢復(fù)單片機(jī)的工作，只能采用重新復(fù)位的方法，因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計(jì)中使用看門狗電路，這樣在單片機(jī)發(fā)生死機(jī)的情況下，看門狗將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號給單片機(jī)，使單片機(jī)復(fù)位，重新執(zhí)行程序。由于系統(tǒng)同時(shí)需要看門狗和EEPROM，所以本設(shè)計(jì)中使用芯片X5045。</p><p>　　X5045具有三種常用的功能：看門狗定時(shí)器、復(fù)位控制和EEPROM。這三種功能是集成在單個(gè)8引腳封裝的CMOS器件內(nèi)，將電源監(jiān)控和看門狗功能以及高速

43、三線非易失性存儲(chǔ)器組合在一起，從而在很大程度上降低了系統(tǒng)成本并減少了對電路板空間的要求，X5045的引腳排列如圖2-11。</p><p>　　圖2-11 X5045的引腳圖 </p><p>　　看門狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是通過X5045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。如表2.2狀態(tài)寄存器所示，X5045狀態(tài)寄存器共有6位。其中WD1.WD0和看門狗電路有關(guān)，其余位和EEPROM的工作設(shè)置有關(guān)

44、。</p><p>　　表2.2 狀態(tài)寄存器</p><p>　　WD1=0，WD0=0，預(yù)置時(shí)間為1.4S，</p><p>　　WD1=0，WD0=1，預(yù)置時(shí)間為0.6S，</p><p>　　WD1=1，WD0=0，預(yù)置時(shí)間為0.2S，</p><p>　　WD1=1，WD0=1，禁止看門狗工作。</p&g

45、t;<p>　　看門狗電路的定時(shí)時(shí)間長短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時(shí)最大循環(huán)周期的時(shí)間略長即可。</p><p>　　X5045硬件部分連接如圖2-12。</p><p>　　圖2-12 系統(tǒng)看門狗電路</p><p>　　系統(tǒng)看門狗電路由系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故障保護(hù)部分組成，X5045是一種串行通信512字節(jié)的EEPROM，同時(shí)兼有

46、看門狗和電源監(jiān)控功能，X5045有三種可編程看門狗周期，上電和VCC低于檢測門限時(shí)，輸出復(fù)位信號，X5045輸出復(fù)位高電平有效，為了復(fù)位更加可靠，其復(fù)位輸出端外接一個(gè)10K的上拉電阻，并與AT89S51的復(fù)位端相連。看門狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號。該芯片還帶有一個(gè)1.4秒的看門狗定時(shí)器可用來監(jiān)控單片機(jī)的工作。如果在1.4秒內(nèi)未檢測到其工作，出現(xiàn)故障，內(nèi)部定時(shí)器將使看門狗WD1處于低電平狀態(tài)，為系統(tǒng)提供保護(hù)，避免死機(jī)、程序跑

47、飛或進(jìn)入死循環(huán)等意外的發(fā)生。</p><p><b>　　三 光和聲控電路</b></p><p>　　用聲光控延時(shí)開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，當(dāng)有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時(shí)，樓道燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，提供照明，當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓，樓道燈延時(shí)幾分鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光控延時(shí)開關(guān)不僅適用

48、于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合廣大電子愛好者自制。</p><p>　　3.1電路的工作原理</p><p>　　聲光控延時(shí)開關(guān)的電路原理圖見圖1所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路cd4011，其內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的與非門vd 1～vd4，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。</p><

49、;p>　　顧名思義，聲光控延時(shí)開關(guān)就是用聲音來控制開關(guān)的“開啟"，若干分鐘后延時(shí)開關(guān)“自動(dòng)關(guān)閉"。因此，整個(gè)電路的功能就是將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開動(dòng)作。明確了電路的信號流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個(gè)單元，由此可畫出圖2所示的方框圖。  結(jié)合圖2來分析圖1。聲音信號(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒bm接收并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)c1耦合到vt的基極進(jìn)行電壓放大，放大的信號

50、送到與非門(vd1)的2腳，r4、r7是vt偏置電阻，c2是電源濾波電容。  為了使聲光控開關(guān)在白天開關(guān)斷開，即燈不亮，由光敏電阻rg等元件組成光控電路，r5和rg組成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無光時(shí)，光敏電阻的阻值很大，rg兩端的電壓高，即為高電平間t=2πr8c3，改變r(jià)8或c3的值，可改變延時(shí)時(shí)間，滿足不同目的。vd3和vd4構(gòu)成兩級整形電路，將方波信號進(jìn)行整形。當(dāng)c3充電到一定電平時(shí)，信號經(jīng)與非門vd3、vd4

51、后輸出為高電平，使單向可控硅導(dǎo)通，電子開關(guān)閉合；c3充滿電后只向r8放電，當(dāng)放電到一定電平時(shí)，經(jīng)與非門vd3、vd4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關(guān)斷開，完成一次完整的電子開關(guān)由開到關(guān)的過</p><p><b>　　3.2元器件的選擇</b></p><p>　　ic選用cmos數(shù)字集成電路cd4011，其里面含有四個(gè)獨(dú)立的與非門電路。內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3，vss

52、是電源的負(fù)極，vdd是電源的正極?？煽毓鑤選用1 a／400v的進(jìn)口單向可控硅1 00-6型，如負(fù)載電流大可選用3a、6a、10a等規(guī)格的單向可控硅，單向可控硅的外形如圖4所示，它的測量方法是：用r×1檔，將紅表筆接可控硅的負(fù)極，黑表筆接正極(如印制板圖所示)，這時(shí)表針無讀數(shù)，然后用黑表筆觸一下控制極k，這時(shí)表針有讀數(shù)，黑表筆馬上離開控制極k這時(shí)表針仍有讀數(shù)(注意觸控制極時(shí)正負(fù)表筆是始終連接說明該可控硅是完好的。駐極體選用的是

53、一般收錄機(jī)用的小話筒，它的測量方法是：用r×100檔將紅表筆接外殼的s、黑表筆接d，這時(shí)用口對著駐極體吹氣，若表針有擺動(dòng)說明該駐極體完好，擺動(dòng)越大靈敏度越高；光敏電阻選用的是625a型，有光照射時(shí)電阻為20k以下，無光時(shí)電阻值大于100mq，說明該元件是完好的。二極管采用普通的整流二極管1n4001～1n4007?？傊?，元件的選擇可靈活掌握，參數(shù)可在一定范圍內(nèi)選用。其它元件按圖1所示的標(biāo)注即可。</p><

54、p><b>　　3.3安裝制作</b></p><p>　　準(zhǔn)備好全套元件后，用萬用表粗略地(因出廠前已測量過)測量一下各元件的質(zhì)量，做到心中有數(shù)。    焊接時(shí)注意先焊接無極性的阻容元件，電阻采用臥裝，電容采用直立裝，緊貼電路板，焊接有極性的元件如電解電容、話筒、整流二極管、三極管、單向可控硅等元件時(shí)千萬不要裝反，注意極性的正確，否則電路不能正常工作甚

55、至燒毀元器件。印刷電路圖如圖5所示。</p><p><b>　　3.4調(diào)試</b></p><p>　　調(diào)試前，先將焊好的電路板對照印刷電路圖認(rèn)真核對一遍，不要有錯(cuò)焊、漏焊、短路、元件相碰等現(xiàn)象發(fā)生。通電后，人體不允許接觸電路板的任一部分，防止觸電，注意安全。</p><p>　　如用萬用表檢測時(shí)，只用將萬用表兩表筆接觸電路板相應(yīng)處即可。&

56、#160; 本電路調(diào)試時(shí)請先將光敏電阻的光擋住，將ab分別接在電燈的開關(guān)位上，用手輕拍駐極體，這時(shí)燈應(yīng)亮，若用光照射光敏電阻，再用手重拍駐極體，這時(shí)燈不亮，說明光敏電阻完好，這時(shí)即告本套件制作成功。若不成功請仔細(xì)檢查有無虛假錯(cuò)焊和拖錫短路現(xiàn)象。 </p><p>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析</p><p>　　4.1單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟</p><

57、p>　　單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試應(yīng)包括硬件及軟件兩部分，主要是通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)硬件及軟件中存在的問題，查看其運(yùn)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　在對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際調(diào)試時(shí)，首先應(yīng)對硬件進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，同時(shí)對系統(tǒng)軟件進(jìn)行初步調(diào)試，此后再對軟件和硬件進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，最后才能使系統(tǒng)進(jìn)入正常工作.</p><p>　　(1)靜態(tài)調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試主要是排除明顯的硬件故障。在將芯片、傳感器等元件連接到電路

58、板上時(shí)，要保證各處電源極性、電壓正確，以防止因電源極性接反或電壓過高損壞芯片或傳感器。此外，插入芯片必須在斷電的情況下進(jìn)行，特別注意芯片的方向不要插反。</p><p>　　(2)軟件調(diào)試：在軟件調(diào)試時(shí)采用在計(jì)算機(jī)上利用模擬軟件實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的硬件模擬、指令模擬及運(yùn)行狀態(tài)模擬，從而完成應(yīng)用軟件開發(fā)的全過程。調(diào)試過程中的運(yùn)行狀態(tài)、各寄存器狀態(tài)、端口狀態(tài)等都可以在指定的窗口區(qū)域顯示出來，通過這些顯示結(jié)果隨時(shí)跟蹤程序運(yùn)行

59、狀態(tài)，以確定程序運(yùn)行無錯(cuò)誤。</p><p>　　(3)動(dòng)態(tài)調(diào)試：控制系統(tǒng)的軟件和硬件是密切相關(guān)的，由于軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)不能對硬件部分進(jìn)行診斷，同時(shí)也不能實(shí)時(shí)在線仿真，所以用戶程序還需跟硬件連接起來進(jìn)行聯(lián)調(diào)，同時(shí)對軟件和硬件進(jìn)行檢查和診斷。整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行在線調(diào)試時(shí)，需借助仿真開發(fā)工具來對用戶軟件及硬件電路進(jìn)行診斷、調(diào)試。</p><p>　　在應(yīng)用系統(tǒng)各模塊電路調(diào)試成功后，將程序加載到

60、在線仿真器上，這時(shí)就能單步或連續(xù)地執(zhí)行目標(biāo)程序，同時(shí)也可以根據(jù)需要分段設(shè)置斷點(diǎn)執(zhí)行程序。而對于一些與硬件相關(guān)的用戶程序，如接口驅(qū)動(dòng)程序等，則需要配合硬件，進(jìn)行在線調(diào)試，如果有邏輯錯(cuò)誤，也要及時(shí)糾正修改。</p><p>　　程序調(diào)試完畢后，利用編程器將程序固化到單片機(jī)中，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起來。</p><p>　　各模塊電路調(diào)試流程圖如下示：</p><p>　　圖4

61、-1電源調(diào)試 圖4-2單片機(jī)最小系統(tǒng)調(diào)試</p><p>　　圖4-3按鍵電路調(diào)試 圖4-4顯示電路調(diào)試</p><p>　　圖4-5采集電路調(diào)試</p><p><b>　　4.2主要問題分析</b></p><

62、;p>　　在本系統(tǒng)的調(diào)試過程中遇到的主要問題的分析與解決方案。</p><p>　　1．電源供電電路中集成穩(wěn)壓器溫度過高。</p><p>　　分析解決：穩(wěn)壓器溫度過高的原因之一是：變壓器整流濾波后加到集成穩(wěn)壓器上的電壓較高，使7805上的壓降過大。此問題可通過選用輸出電壓低些的變壓器，并在集成穩(wěn)壓器前串入兩只二極管降壓，同時(shí)增大散熱片來解決。</p><p>

63、;　　2．人體存在傳感器有人存在時(shí)輸出高電平的電壓偏低</p><p>　　分析解決：人體存在傳感器輸出高電平的電壓偏低，單片機(jī)會(huì)產(chǎn)生誤判，或采集不到正確的信號，于是在人體存在傳感器的輸出端加一個(gè)100KΩ的上拉電阻。</p><p>　　3．人存在的教室中，若人體超過十秒沒有活動(dòng)，人體傳感器是不會(huì)有信號輸出的，那么如何判定教室此時(shí)有人的問題。</p><p>　　

64、分析解決 ：此問題在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可將采集有人體信號存在的狀態(tài)適當(dāng)延長保持二至五分鐘，并加以后續(xù)處理。</p><p>　　4．單片機(jī)控制信號輸出后，繼電器沒按預(yù)定設(shè)計(jì)產(chǎn)生動(dòng)作。</p><p>　　分析解決：單片機(jī)輸出控制信號，在控制繼電器時(shí)，必須加三極管來驅(qū)動(dòng)，否則信號電流過小將不能使繼電器產(chǎn)生吸合動(dòng)作，而且必須采用三極管的集電極來驅(qū)動(dòng)繼電器，最后再帶動(dòng)負(fù)載。繼電器驅(qū)動(dòng)電路中還需注意

65、的是要與繼電器線圈并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管，增加對驅(qū)動(dòng)三極管的保護(hù)。</p><p>　　5．每次開機(jī)插上電源后，硬件時(shí)鐘顯示的時(shí)間都從所設(shè)初始值開始計(jì)時(shí)。</p><p>　　分析解決：硬件時(shí)鐘顯示的時(shí)間不正常。</p><p>　　解決辦法：一方面是充電電池沒有充電功能；另一方面是應(yīng)對硬件時(shí)鐘進(jìn)行自檢。</p><p><b>　　第

66、五章 總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　5.1總結(jié)</b></p><p>　　該燈光系統(tǒng)的控制是以AT89S51單片機(jī)芯片為核心，通過相關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)，完成對系統(tǒng)設(shè)備(電燈)的控制，采用一個(gè)二極管閃爍顯示整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對小區(qū)燈光的自動(dòng)開燈、關(guān)燈控制。系統(tǒng)控制單元的硬件電路中多采用集成電路(ULN2803，DS1302，X5045等

67、)，簡化了電路設(shè)計(jì)，同時(shí)節(jié)省了單片機(jī)I/O口資源，為系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展留下了空間。系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)了系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性，提高了電能的利用率。</p><p>　　在保證穩(wěn)定、可靠工作的前提下，硬件設(shè)計(jì)上盡量采用性價(jià)比高的元器件，以降低成本。軟件設(shè)計(jì)上采用多任務(wù)形式對信號的采集、處理，達(dá)到最終控制燈光的目的。</p><p>　　本控制系統(tǒng)與已有的教室燈光配套使用時(shí)，不需要

68、對原有設(shè)備電路進(jìn)行大的改動(dòng)，以降低實(shí)現(xiàn)教室燈光智能控制的成本。</p><p><b>　　5.2展望</b></p><p>　　由于小區(qū)大小面積各不相同、燈光數(shù)量不一，內(nèi)部安裝智能控制裝備的數(shù)量也會(huì)有所不同，特別是人體傳感器使用的數(shù)量受面積的影響更大，一套燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用也只是在有限的范圍內(nèi)。若教室面積很大，超過人體傳感器輻射范圍，這樣采集的信號可能會(huì)不夠準(zhǔn)確，

69、進(jìn)而影響控制設(shè)備的運(yùn)行。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，使系統(tǒng)更加可靠，最好采用多個(gè)人體傳感器。</p><p>　　人體傳感器一般采集的是有活動(dòng)的人體，若人體靜止時(shí)，如坐著看書沒有活動(dòng)，這時(shí)人體傳感器是不會(huì)有信號輸出的，故而最好將人體傳感器裝置設(shè)計(jì)成在系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠擺動(dòng)。</p><p>　　本系統(tǒng)中，人體傳感器采集的信號與環(huán)境光采集的信號相互間有著密切聯(lián)系。最好能將人體傳感器與環(huán)境光采集電路集

70、成到一起，簡化電路，從而簡化軟件程序。</p><p>　　初步試驗(yàn)證明，本系統(tǒng)適用性較好，可以應(yīng)用于教室、樓道和辦公室中。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在論文完成之際，我首先向關(guān)心、幫助和指導(dǎo)我的xx老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！</p><p>　　在論文設(shè)計(jì)過程中，一直得

71、到xx老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我順利的完成論文。xx老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘。再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助!</p><p>　　在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無比欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝!</p>

72、;<p>　　特別感謝我的師兄以及師姐對我的學(xué)習(xí)和生活所提供的大力支持和關(guān)心!還要感謝一直關(guān)心幫助我成長的室友！</p><p>　　在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！</p><p>　　最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授!</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><

73、/p><p>　　1．張毅剛.彭喜源，譚曉鈞，曲春波.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社</p><p>　　2．周明珠.王煒，王福源，無觸點(diǎn)開關(guān)在控制中的應(yīng)用，現(xiàn)代電子技術(shù).2002</p><p>　　3．俞海珍.李憲章，馮浩，熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用，電子照明技術(shù)2006.7</p><p>　　4．趙海蘭.，趙樣.實(shí)時(shí)時(shí)鐘電

74、路DS1302的原理及應(yīng)用.電子元器件應(yīng)用，2005</p><p>　　5．胡又農(nóng)等，可編程看門狗監(jiān)控EEPROM-X5045及其在8051系統(tǒng)中的應(yīng)用，電子技術(shù)應(yīng)用.1998， No.7，18-19</p><p>　　6．瞿貴榮.熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)原理及特性，家庭電子愛好者，</p><p>　　7．樊貴卿，李慶武，靳建華，串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS 1302程