辦公樓智能照明控制系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　智能照明控制系統(tǒng)是為了適應各種建筑的結構布局以及不同燈具的選配，從而實現(xiàn)照明的多樣化控制。現(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>　　一個現(xiàn)代化的智能辦公大樓，不僅要有足夠的工作照明，更應營造一個舒適的視覺環(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、內外有關資料介紹，辦公照明用電量約占整個大樓能耗的1/3。因此，做好照明設計，選擇合理的照明方案，配置先進的控制系統(tǒng)，加強照明控制設計，已成為智能辦公樓的一個重要設計內容。它不僅能有效節(jié)約能源，降低用戶運行費用，還可提高大樓管理水準。</p><p>　　我們知道辦公大樓按照功能區(qū)域劃分，通常會有辦公區(qū)、門廳、會議室、多功能廳等，各個功能區(qū)域的照明具有不同的特點。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，照度水平的設計主要取決于視覺作業(yè)的需要及經(jīng)濟條件的狀況。辦公區(qū)域的工作時間主要是在白天，可以考慮利用窗外入射的大量自然光進行照度補償，不僅能節(jié)約能源，更能維持室內舒適的視覺環(huán)境。</p><p>　　對于一個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)工作在全自動狀態(tài)。通過配置的“智能時鐘管理器”可預先設置若干基本工

4、作狀態(tài)，通常分為白天、晚上、清掃、安全、午飯等，根據(jù)預先設定的時間段可自動的在各種狀態(tài)之間進行轉換。比如：上班時間來臨時，系統(tǒng)自動將燈打開，并將光照度自動調節(jié)在預先設定的水平。在靠窗的房間，系統(tǒng)能智能地利用室外自然光，當天氣晴朗，室內燈自動調暗；天氣陰暗，室內燈會自動調亮，以始終保持室內恒定的亮度。午餐時間，燈將自動變換到一個舒適、柔和的燈光場景，使工作人員能夠很好地休息和放松。當一個工作日結束時，在智能時鐘管理器的作用下，系統(tǒng)將自動地

5、調暗各區(qū)域的燈光，進入晚上工作狀態(tài)。同時智能傳感器的動靜探測功能將自動生效。系統(tǒng)處于清掃狀態(tài)時，該區(qū)域的燈保持基本的亮度，當清掃人員掃到該區(qū)域時，智能傳感器的動靜探測功能自動生效，點亮該區(qū)域的燈，當清掃人員掃完該區(qū)域離開后，延時數(shù)分鐘后將燈關掉。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)調的工作。如：辦公區(qū)域有員工加班時，電梯廳、走廊等公共區(qū)域的燈</p><p>　　關鍵詞

6、 智能化小區(qū) 照明 系統(tǒng)設計</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)控制模塊的硬件設計3</p><p>　　2.1系統(tǒng)控制模塊的硬件構成及簡介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)時鐘電路7</p><p>　　2.2.5繼電器驅動電路8</p><p>　　2.2.6超時報警電路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 控制電路設計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元器件的調試14

10、</p><p>　　第四章 系統(tǒng)調試運行及問題分析21</p><p>　　4.1單片機系統(tǒng)調試方法及步驟21</p><p>　　4.2主要問題分析22</p><p>　　第五章 總結與展望25</p><p><b>　　5.1總結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29</b></p><p>　　一 住宅小區(qū)路燈設計的方案及設計方法</p><p>　　1.1總體方案的確定</p><

12、p>　　現(xiàn)代住宅小 區(qū)的照明設計 已不單是小區(qū)道路的照明設計，往往還包括一些泛光照明設計 。照明設計分為兩大類，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，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、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．一般要根據(jù)景觀專業(yè)的需要設計被照 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行色彩照明。講得通俗一點，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．一般一個小區(qū)都要有一 、二處亮點．當明亮點的照度為普通 區(qū)域照度 的三倍 左右時可以創(chuàng)造 出最佳的效果。但是在處理住宅小區(qū)環(huán)境照明時應牢牢記住 宅小區(qū)道路照明的終極目標是讓業(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)道路的特點是分叉多、路型復雜．因此要求道路照明要有較好的視覺指導作用。在 比較窄的道路上采用單側布燈的方式，該種布燈的優(yōu)點是誘導性好，造價較低，缺點是不設燈的一側路面亮度低 于設燈一 側， 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)點是照度均勻．特別是在惡劣天氣時所提供的照明條件比單側布燈好得多，缺點是誘導性差。為了避免小區(qū)道路照明給居民室內環(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鍵庭院燈外觀妒而且形式多樣，能很好地與小區(qū)建筑風格統(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、物進入燈具，燈具的防護等級一般不低于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)控制模塊的硬件設計</p><p>　　2.1系統(tǒng)控制模塊的硬件構成及簡介</p>

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

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

19、統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲及故障保護部分由X5045組成，X5045是一種串行通訊的512字節(jié)EEPROM，同時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)安裝時受環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設備中的人體存在傳感器、光敏三極管等經(jīng)常會因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設計過程中，電子元器件的選用、線路布置和設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存儲器，片內的Flash可多次編程，為在線編程提供了方便。片內有128字節(jié)的RAM，4KB的EEPROM，由于合理的安排使用片內RAM空間，所以沒有片外擴展的RAM，使電路結構簡潔。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>　　單片機最小系統(tǒng)如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　(1) 40（Vcc）20（GND）腳間的電壓應有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。本設計采用輸出電壓為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，為了緩沖負載突變，改善瞬態(tài)響應，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。</p><p>　　一、環(huán)境光強度采集電路</p><p>　　光電傳感器是一種能夠將光轉化為電量的傳感器。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，三極管的穿透電流很小，為暗電流，有光照時，產(chǎn)生的Ib增大，成為光電流Ie，光電流的大小與光照強度成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強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，響應速度快，壽命長等特點。</p><p>　　環(huán)境光采集電路原理如圖為2-4所示。當環(huán)境光照強度大于一定程度時，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管飽和導通，集電極輸出低電平。當環(huán)境光強度小于一定程度時，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。其中調節(jié)R26阻值，可使三極管Q12受環(huán)境光強度影響在適當?shù)牧炼认聦ā?lt;/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人體感應模塊(低電平輸出)。基于紅外線技術的自動控制產(chǎn)品，靈敏度高，可靠性強，廣泛應用于各類自動感應電器中。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：</p><p>　　全自動感應：人進入其感應范圍則輸出低電平，人離開感應范圍則自動延時關閉低電平，輸出待機時的高電平。</p><p>　　兩種觸發(fā)方式：a.不可重復觸發(fā)方式：即感應輸出低電平后，延時時間段一結束，輸出將自動從低電平變?yōu)楦唠娖?；b.可重復觸發(fā)方式：即感應輸出低電平后，在延時時間段內，如果有人體在其感應范圍內活動，其輸出將一直保持低電平，直到人離開后至延時

29、結束，低電平跳變?yōu)楦唠娖剑ǜ袘K檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點).</p><p>　　具有感應封鎖時間：感應模塊在每一次感應輸出后，待延時時間一結束，可以緊跟著設置一個封鎖時間段，在此時間段內感應器不接受任何感應信號。此功能可以實現(xiàn)“感應輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。

30、(此時間可設置在零點幾秒—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現(xiàn)對接；</p><p>　　技術參數(shù)：工作電壓：DC4.5V至DC24V均可；</p><p>　　輸出低電平：0V，待機時的高電平為3.3V；</p>

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

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

33、芯片對年、月、日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V—5.5V。DS1302只需三根線即可與單片機進行通信，體積小，使用簡單，時鐘精度較高，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Vcc2>Vcc1+0.2V時，由Vcc2向DS1302供電，當Vcc2< Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。</p><p>　　SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；</p><p>　　I/O：三線接口時的雙向數(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)正常運行時，Vcc1大于Vcc2，因此由Vcc1給DS1302供電，在主電源關閉的情況下，則由Vcc2給DS1302供電，保持時鐘的連續(xù)運行。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振

36、。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送，與單片機的復位信號相連。時鐘輸入端SCLK接單片機P1.5引腳，進行時鐘控制。。</p><p>　　圖 2-7 時鐘電路</p><p>　　2.2.5繼電器驅動電路</p><p>　　繼電器驅動接口電路如圖2-8所示，這里繼電器由相應的PNP型號的9012三極管來驅動。開機時，單片機初始

37、化后的P3.5、P3.6 為高電平，三極管截止，所以開機后繼電器始終處于釋放狀態(tài)。如果P3.5、P3.6 為低電平，三極管的基極就會被拉低而產(chǎn)生足夠的基極電流，使三極管導通，繼電器就會得電吸合，從而驅動負載，點亮相應電燈。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勢的功能，保護相應的驅動三極管，這種繼電器驅動方式硬件結構比較簡單。</

38、p><p>　　圖2-8 繼電器驅動電路</p><p>　　2.2.6超時報警電路</p><p>　　本系統(tǒng)采用的超時報警電路如圖2-9所示。單片機的P3.4端口外加一個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P3.4 端口為低電平，即基極為低電平時，三極管導通，驅動蜂鳴器發(fā)出聲音，以示教室燈工作超時。若P3.4端口為高電平，即基極為高

39、電平時，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。本系統(tǒng)采用超時報警電路方便了管理人員對教室燈的管理，能夠科學、有效地管理教室電燈。</p><p>　　圖2-9超時報警電路</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P2口的低4個口作按鍵的輸入信號端，信號取自電阻的分壓。當按鍵未按下時，P2.0—P2.3端口的電壓接近電源電壓，為高電平，當某一按鍵按下時，對應端口被按紐開關短接到地，為低電平。單片機檢測4個端口電平的變化，從而確定是哪個鍵被按下。鍵盤工作方式采用中斷掃描方式，4個二極管和10K電阻組成與門電路，當任一鍵按下時，與門輸出P3.2引腳的電平都會由高為低。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，在中斷服務程序中讀入P2口低4位信號，確定哪個鍵按下，執(zhí)行相應的按鍵功能，0.1pf電容和10K電阻組成濾波電路，消除按鍵的抖動。</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>　　在單片機工作過程中，不可避免的會由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛、死機甚至造成整機癱瘓等情況。為了能夠

42、及時恢復單片機的工作，只能采用重新復位的方法，因此還應該在硬件設計中使用看門狗電路，這樣在單片機發(fā)生死機的情況下，看門狗將產(chǎn)生一個復位信號給單片機，使單片機復位，重新執(zhí)行程序。由于系統(tǒng)同時需要看門狗和EEPROM，所以本設計中使用芯片X5045。</p><p>　　X5045具有三種常用的功能：看門狗定時器、復位控制和EEPROM。這三種功能是集成在單個8引腳封裝的CMOS器件內，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>　　看門狗定時器的預置時間是通過X5045的狀態(tài)寄存器的相應位來設定的。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，其余位和EEPROM的工作設置有關

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

45、t;<p>　　看門狗電路的定時時間長短可由具體應用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時最大循環(huán)周期的時間略長即可。</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)存儲及故障保護部分組成，X5045是一種串行通信512字節(jié)的EEPROM，同時兼有

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，輸出復位信號，X5045輸出復位高電平有效，為了復位更加可靠，其復位輸出端外接一個10K的上拉電阻，并與AT89S51的復位端相連?？撮T狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個復位信號。該芯片還帶有一個1.4秒的看門狗定時器可用來監(jiān)控單片機的工作。如果在1.4秒內未檢測到其工作，出現(xiàn)故障，內部定時器將使看門狗WD1處于低電平狀態(tài)，為系統(tǒng)提供保護，避免死機、程序跑

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

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，適合廣大電子愛好者自制。</p><p>　　3.1電路的工作原理</p><p>　　聲光控延時開關的電路原理圖見圖1所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路cd4011，其內部含有4個獨立的與非門vd 1～vd4，使電路結構簡單，工作可靠性高。</p><

49、;p>　　顧名思義，聲光控延時開關就是用聲音來控制開關的“開啟"，若干分鐘后延時開關“自動關閉"。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮娱_關的開動作。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單元，由此可畫出圖2所示的方框圖。  結合圖2來分析圖1。聲音信號(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒bm接收并轉換成電信號，經(jīng)c1耦合到vt的基極進行電壓放大，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。  為了使聲光控開關在白天開關斷開，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，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r8或c3的值，可改變延時時間，滿足不同目的。vd3和vd4構成兩級整形電路，將方波信號進行整形。當c3充電到一定電平時，信號經(jīng)與非門vd3、vd4

51、后輸出為高電平，使單向可控硅導通，電子開關閉合；c3充滿電后只向r8放電，當放電到一定電平時，經(jīng)與非門vd3、vd4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關斷開，完成一次完整的電子開關由開到關的過</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，其里面含有四個獨立的與非門電路。內部結構見圖3，vss

52、是電源的負極，vdd是電源的正極。可控硅t選用1 a／400v的進口單向可控硅1 00-6型，如負載電流大可選用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極，黑表筆接正極(如印制板圖所示)，這時表針無讀數(shù)，然后用黑表筆觸一下控制極k，這時表針有讀數(shù)，黑表筆馬上離開控制極k這時表針仍有讀數(shù)(注意觸控制極時正負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，這時用口對著駐極體吹氣，若表針有擺動說明該駐極體完好，擺動越大靈敏度越高；光敏電阻選用的是625a型，有光照射時電阻為20k以下，無光時電阻值大于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)可在一定范圍內選用。其它元件按圖1所示的標注即可。</p><

54、p><b>　　3.3安裝制作</b></p><p>　　準備好全套元件后，用萬用表粗略地(因出廠前已測量過)測量一下各元件的質量，做到心中有數(shù)。    焊接時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調試</b></p><p>　　調試前，先將焊好的電路板對照印刷電路圖認真核對一遍，不要有錯焊、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，只用將萬用表兩表筆接觸電路板相應處即可。&

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

57、p>　　單片機系統(tǒng)的調試應包括硬件及軟件兩部分，主要是通過調試發(fā)現(xiàn)硬件及軟件中存在的問題，查看其運行結果是否符合設計要求。</p><p>　　在對系統(tǒng)進行實際調試時，首先應對硬件進行靜態(tài)調試，同時對系統(tǒng)軟件進行初步調試，此后再對軟件和硬件進行動態(tài)調試，最后才能使系統(tǒng)進入正常工作.</p><p>　　(1)靜態(tài)調試：靜態(tài)調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，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行，特別注意芯片的方向不要插反。</p><p>　　(2)軟件調試：在軟件調試時采用在計算機上利用模擬軟件實現(xiàn)對單片機的硬件模擬、指令模擬及運行狀態(tài)模擬，從而完成應用軟件開發(fā)的全過程。調試過程中的運行狀態(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，通過這些顯示結果隨時跟蹤程序運行

59、狀態(tài)，以確定程序運行無錯誤。</p><p>　　(3)動態(tài)調試：控制系統(tǒng)的軟件和硬件是密切相關的，由于軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)不能對硬件部分進行診斷，同時也不能實時在線仿真，所以用戶程序還需跟硬件連接起來進行聯(lián)調，同時對軟件和硬件進行檢查和診斷。整個單片機系統(tǒng)進行在線調試時，需借助仿真開發(fā)工具來對用戶軟件及硬件電路進行診斷、調試。</p><p>　　在應用系統(tǒng)各模塊電路調試成功后，將程序加載到

60、在線仿真器上，這時就能單步或連續(xù)地執(zhí)行目標程序，同時也可以根據(jù)需要分段設置斷點執(zhí)行程序。而對于一些與硬件相關的用戶程序，如接口驅動程序等，則需要配合硬件，進行在線調試，如果有邏輯錯誤，也要及時糾正修改。</p><p>　　程序調試完畢后，利用編程器將程序固化到單片機中，使整個系統(tǒng)運行起來。</p><p>　　各模塊電路調試流程圖如下示：</p><p>　　圖4

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

62、;p>　　在本系統(tǒng)的調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，同時增大散熱片來解決。</p><p>

63、;　　2．人體存在傳感器有人存在時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，單片機會產(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，人體傳感器是不會有信號輸出的，那么如何判定教室此時有人的問題。</p><p>　　

64、分析解決 ：此問題在系統(tǒng)軟件設計時，可將采集有人體信號存在的狀態(tài)適當延長保持二至五分鐘，并加以后續(xù)處理。</p><p>　　4．單片機控制信號輸出后，繼電器沒按預定設計產(chǎn)生動作。</p><p>　　分析解決：單片機輸出控制信號，在控制繼電器時，必須加三極管來驅動，否則信號電流過小將不能使繼電器產(chǎn)生吸合動作，而且必須采用三極管的集電極來驅動繼電器，最后再帶動負載。繼電器驅動電路中還需注意

65、的是要與繼電器線圈并聯(lián)一個續(xù)流二極管，增加對驅動三極管的保護。</p><p>　　5．每次開機插上電源后，硬件時鐘顯示的時間都從所設初始值開始計時。</p><p>　　分析解決：硬件時鐘顯示的時間不正常。</p><p>　　解決辦法：一方面是充電電池沒有充電功能；另一方面是應對硬件時鐘進行自檢。</p><p><b>　　第

66、五章 總結與展望</b></p><p><b>　　5.1總結</b></p><p>　　該燈光系統(tǒng)的控制是以AT89S51單片機芯片為核心，通過相關電路的驅動，完成對系統(tǒng)設備(電燈)的控制，采用一個二極管閃爍顯示整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)了對小區(qū)燈光的自動開燈、關燈控制。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、)，簡化了電路設計，同時節(jié)省了單片機I/O口資源，為系統(tǒng)進一步擴展留下了空間。系統(tǒng)的硬件及軟件設計，經(jīng)實驗初步證實了系統(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，硬件設計上盡量采用性價比高的元器件，以降低成本。軟件設計上采用多任務形式對信號的采集、處理，達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，不需要

68、對原有設備電路進行大的改動，以降低實現(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，內部安裝智能控制裝備的數(shù)量也會有所不同，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)的應用也只是在有限的范圍內。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不夠準確，

69、進而影響控制設備的運行。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，使系統(tǒng)更加可靠，最好采用多個人體傳感器。</p><p>　　人體傳感器一般采集的是有活動的人體，若人體靜止時，如坐著看書沒有活動，這時人體傳感器是不會有信號輸出的，故而最好將人體傳感器裝置設計成在系統(tǒng)運行過程中能夠擺動。</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>　　初步試驗證明，本系統(tǒng)適用性較好，可以應用于教室、樓道和辦公室中。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在論文完成之際，我首先向關心、幫助和指導我的xx老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！</p><p>　　在論文設計過程中，一直得

71、到xx老師的親切關懷和悉心指導，使我順利的完成論文。xx老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風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，感謝他為學生營造的濃郁學術氛圍，以及學習、生活上的無私幫助!</p><p>　　在學校的學習生活即將結束，回顧兩年多來的學習經(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習和生活所提供的大力支持和關心!還要感謝一直關心幫助我成長的室友！</p><p>　　在我即將完成學業(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</b><

73、/p><p>　　1．張毅剛.彭喜源，譚曉鈞，曲春波.MCS-51單片機應用設計，哈爾濱工業(yè)大學出版社</p><p>　　2．周明珠.王煒，王福源，無觸點開關在控制中的應用，現(xiàn)代電子技術.2002</p><p>　　3．俞海珍.李憲章，馮浩，熱釋電紅外傳感器及其應用，電子照明技術2006.7</p><p>　　4．趙海蘭.，趙樣.實時時鐘電

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