基于单片机的楼宇灯控系统的设计
基于单片机的楼宇灯控系统的设计[20200410140153]
摘要
本论文介绍了在以AT89C51单片机的基础上利用光敏电阻对于环境光暗程度变化的反映，通过环境的光暗程度来达到控制灯的明亮。以及通过运用红外线感应开关的原理，采用热释电传感器将接收到的微弱信号加以放大，然后驱动元器件，来制成红外热释电感应开关。这个设计可作为工厂、酒店、商场及住宅的楼梯、过道、电梯、卫生间、车库等处的自动开关，以此起到“人来灯亮，人走灯灭”的作用，既科学方便，又可以节约用电。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机光敏电阻热释电节能
目 录
1． 引言 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 节能灯的国内外研究现状 2
2． 灯控系统的总体设计 4
2.1 设计总体思路 4
2.2 设计总体框图 5
2.3 本章小结 5
3． 灯控系统的硬件设计 6
3.1 硬件总体设计 6
3.2 各个元器件选型 8
3.2.1 单片机的选型 8
3.2.2 光敏电阻选型 11
3.2.3 红外线传感器选型 14
3.2.4热释电信号处理芯片选型 17
3.3 本章小结 19
4． 灯控系统的软件设计 20
4.1 系统的总体功能设计 20
4.2 系统各模块设计 21
4.2.1光控模块设计 22
4.2.2红外线检测模块设计 23
4.3 本章小结 24
5． 灯控系统的实现 25
5.1 仿真实现 25
5.2 实体实现及操作 26
5.3 本章小结 28
6． 总结与展望 29
6.1 总结 29
6.2 展望 29
参考文献 30
致谢 31
附录 32
1． 引言
1.1 课题的研究背景及意义
节能减排依旧是现代社会科技开发的决定性成分和庞大的卖点。由于我国在能源研发等方面依旧处于落后局面。目前在市场上出现的普通、拉线等开关占据着照明用具开关市场的主要地位。
不过因为现代社会人们平时的不良生活习惯和一些无法预知的因素的出现，使得电能有着巨大的浪费。不少的浪费事件在我们平时生活中出现：课堂里无人却有不少日光灯依然工作，鸦雀无声的楼梯上依然灯光明亮，洗手间无人使用但不关灯......每一年，由于对电能的损耗，以及对于这些电能浪费的计算，浪费的电能将达到几百万度。这些灯具的长时间使用，不仅降低了灯具的使用寿命，而且由于频繁的灯具更换也造成了人，物力的巨大浪费。由于这些不同的浪费而直接或间接的能源损耗，每年经济的损失就达数亿元。
我国快速发展以来，建筑水平的不断发展，因此照明系统将会面对更高的挑战。现在许多应用电子技术的设备出现在市场,以及各种智能住房的产生。近年来，我国的智能建筑以及智能家居生活的发展越来越快。在这样的大前提下，我国节能灯快速发展，实现自动控制照明系统可以减少资源浪费，这将会在以后的发展中起到重要的作用。
根据上面的叙述，在当今的社会发展中，节能减排已经成为必不可少的话题，节能灯的应用也越来越广泛。
本课题从以上几点出发，准备应用热释电传感器对于人体所散发的红外线进行接收，并且应用光敏电阻对于环境的反映以此来解决电能的浪费问题，来减少经济的损失。
1.2 节能灯的国内外研究现状
据《2013-2017年中国节能灯制造行业产销需求与投资预测分析报告》[1]数据显示2011年11月，我国发布“白炽灯淘汰路线”，路线指出：2011年11月1日至2012年9月30日为过渡期；2012年10月1日起禁止进口和销售100瓦及以上普通照明白炽灯；2014年10月1日起禁止进口和销售60瓦及以上普通照明白炽灯；2015年10月1日至2016年9月30日为中期评估期；2016年10月1日起禁止进口和销售15瓦及以上普通照明白炽灯；或视中期评估结果进行调整。
白炽灯被淘汰，留下的市场空间为节能灯带来了巨大的发展潜力。未来几年，白炽灯的产量和需求量将逐渐减少，节能灯将唱主角。
面对着较好的发展机遇，节能灯也面临着其他的困扰。2011年，国家对稀土资源加重税收，导致灯用荧光粉的价格飙升。2011年3月份以来，荧光粉在短短的半年时间里出现了暴涨暴跌的行情：先是四个月内暴涨九倍，从300元/公斤暴涨到3000元/公斤。从8月份，却突然开始调头向下，到9月中旬，已经跌到1300元/公斤左右。荧光粉涨价导致节能灯企业成本压力上升，影响企业运营，如果行业不能顺利的传导成本的上涨，势必会带来行业的新一轮整合。
另一方面，近几年LED照明升温较快。LED照明较节能灯更加环保、节能，在产品性能上更加具有优势。2012年市场看，LED灯因其价格较高，在民用照明方面渗透较小。
但应当注意到，随着技术的更新，LED灯的价格每年以较快的速度下降。前瞻网预计未来三到五年之间，LED灯的价格有望下降到节能灯的水平。届时将是LED灯进入通用照明的拐点，节能灯面临着巨大的挑战。
一些大规模的节能灯企业在业内知名度较高，但这些行业品牌中、欧普、雷士、豪迈、三雄、通士达、冉晶照明、佛山照明在国内市场占有率都较高。价格定位基本决定了购买群体的使用范围。
最典型的高端一线品牌荷兰飞利浦、德国欧司朗照明，使用范围多为大型场所室内外照明、品牌服装店、高档餐饮店使用，高收入群体的家居光源使用。二线品牌（如欧普、雷士、冉晶、豪迈、三雄极光等）在省会城市、二级市场的大型商超基本上占据半边江山。因购买力、消费能力的束缚，二线以外的中低价位节能灯品牌则占据地级市场、县级市场的天下。整体来讲，节能灯行业竞争激烈。
随着全球各国日益重视节能，在国内的照明领域，节能灯大规模替代传统光源产品的浪潮已经来临。继全球十几个国家和地区陆续发布白炽灯淘汰计划之后，中国发布了《逐步淘汰白炽灯路线图》。到2016年前，国内将分阶段逐步彻底淘汰白炽灯，进而全面引入年可节电480亿度的节能灯。"十二五"期间，国内将加大推广绿色照明工程的力度，节能灯市场容量将出现数倍的增长，同时市场发展潜力巨大。2010年我国节能灯市场总体规模达到1000亿元左右。预计到2015年，国内节能灯市场规模将达到5000亿元以上，年复合增速将达到38%。
2． 灯控系统的总体设计
这次的单片机作为整个系统的最主要的部分，辅助中主要是的是光控模块、红外线感应模块。本设计具有智能性好，节约能源等特点，是新一代的环保节约的照明工具。本系统的设计只在夜间人通过，将打开灯照明，人离开一定范围内可以自动延时关闭，以达到节能效果。本系统适合安装在活动人数较多的地方，可加强其反映速度和工作的范围。所以，本次的光控感应灯的设计对于社会是具有重大意义的。
2.1 设计总体思路
而且随着科学的不断发展，人们的生活水平也有重大的改善。节能灯照明电器由原来的钨丝灯泡到目前普遍使用的日光灯泡，然后现在是人体光感应灯，这使得我们在日常生活中更方便。光控人体感应灯使得我们的日常生活中越来越方便和在不知不觉中节约了能源，可以一举两得，这将使它在我们的生活中扮演着重要的角色。
光控人体感应灯可以被安装在许多地方，但不能够安装在潮湿的天花板或墙壁。热释电红外线传感器的工作依据是对于热体散发的红外线进行感应，如果有人进入传感器的感应范围则会输出高电平，如果未检测到有人体红外线时则会自动延时关闭高电平，并且输出低电平。通过设置光敏控制，就能够在光线强时不对于其进行反应。
而光控电路则是运用了光敏电阻器。光敏电阻一种采用了拥有光电效应的半导体制作而成的电阻，根据环境光线的强弱电阻值将会改变。感应到的光线越强，电阻反而会减小，反之感应到的光线越弱，电阻却会增大。光敏电阻主要利用进行光电转换，对于光的测量和对于光的控制。
摘要
本论文介绍了在以AT89C51单片机的基础上利用光敏电阻对于环境光暗程度变化的反映，通过环境的光暗程度来达到控制灯的明亮。以及通过运用红外线感应开关的原理，采用热释电传感器将接收到的微弱信号加以放大，然后驱动元器件，来制成红外热释电感应开关。这个设计可作为工厂、酒店、商场及住宅的楼梯、过道、电梯、卫生间、车库等处的自动开关，以此起到“人来灯亮，人走灯灭”的作用，既科学方便，又可以节约用电。
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关键字:单片机光敏电阻热释电节能
目 录
1． 引言 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 节能灯的国内外研究现状 2
2． 灯控系统的总体设计 4
2.1 设计总体思路 4
2.2 设计总体框图 5
2.3 本章小结 5
3． 灯控系统的硬件设计 6
3.1 硬件总体设计 6
3.2 各个元器件选型 8
3.2.1 单片机的选型 8
3.2.2 光敏电阻选型 11
3.2.3 红外线传感器选型 14
3.2.4热释电信号处理芯片选型 17
3.3 本章小结 19
4． 灯控系统的软件设计 20
4.1 系统的总体功能设计 20
4.2 系统各模块设计 21
4.2.1光控模块设计 22
4.2.2红外线检测模块设计 23
4.3 本章小结 24
5． 灯控系统的实现 25
5.1 仿真实现 25
5.2 实体实现及操作 26
5.3 本章小结 28
6． 总结与展望 29
6.1 总结 29
6.2 展望 29
参考文献 30
致谢 31
附录 32
1． 引言
1.1 课题的研究背景及意义
节能减排依旧是现代社会科技开发的决定性成分和庞大的卖点。由于我国在能源研发等方面依旧处于落后局面。目前在市场上出现的普通、拉线等开关占据着照明用具开关市场的主要地位。
不过因为现代社会人们平时的不良生活习惯和一些无法预知的因素的出现，使得电能有着巨大的浪费。不少的浪费事件在我们平时生活中出现：课堂里无人却有不少日光灯依然工作，鸦雀无声的楼梯上依然灯光明亮，洗手间无人使用但不关灯......每一年，由于对电能的损耗，以及对于这些电能浪费的计算，浪费的电能将达到几百万度。这些灯具的长时间使用，不仅降低了灯具的使用寿命，而且由于频繁的灯具更换也造成了人，物力的巨大浪费。由于这些不同的浪费而直接或间接的能源损耗，每年经济的损失就达数亿元。
我国快速发展以来，建筑水平的不断发展，因此照明系统将会面对更高的挑战。现在许多应用电子技术的设备出现在市场,以及各种智能住房的产生。近年来，我国的智能建筑以及智能家居生活的发展越来越快。在这样的大前提下，我国节能灯快速发展，实现自动控制照明系统可以减少资源浪费，这将会在以后的发展中起到重要的作用。
根据上面的叙述，在当今的社会发展中，节能减排已经成为必不可少的话题，节能灯的应用也越来越广泛。
本课题从以上几点出发，准备应用热释电传感器对于人体所散发的红外线进行接收，并且应用光敏电阻对于环境的反映以此来解决电能的浪费问题，来减少经济的损失。
1.2 节能灯的国内外研究现状
据《2013-2017年中国节能灯制造行业产销需求与投资预测分析报告》[1]数据显示2011年11月，我国发布“白炽灯淘汰路线”，路线指出：2011年11月1日至2012年9月30日为过渡期；2012年10月1日起禁止进口和销售100瓦及以上普通照明白炽灯；2014年10月1日起禁止进口和销售60瓦及以上普通照明白炽灯；2015年10月1日至2016年9月30日为中期评估期；2016年10月1日起禁止进口和销售15瓦及以上普通照明白炽灯；或视中期评估结果进行调整。
白炽灯被淘汰，留下的市场空间为节能灯带来了巨大的发展潜力。未来几年，白炽灯的产量和需求量将逐渐减少，节能灯将唱主角。
面对着较好的发展机遇，节能灯也面临着其他的困扰。2011年，国家对稀土资源加重税收，导致灯用荧光粉的价格飙升。2011年3月份以来，荧光粉在短短的半年时间里出现了暴涨暴跌的行情：先是四个月内暴涨九倍，从300元/公斤暴涨到3000元/公斤。从8月份，却突然开始调头向下，到9月中旬，已经跌到1300元/公斤左右。荧光粉涨价导致节能灯企业成本压力上升，影响企业运营，如果行业不能顺利的传导成本的上涨，势必会带来行业的新一轮整合。
另一方面，近几年LED照明升温较快。LED照明较节能灯更加环保、节能，在产品性能上更加具有优势。2012年市场看，LED灯因其价格较高，在民用照明方面渗透较小。
但应当注意到，随着技术的更新，LED灯的价格每年以较快的速度下降。前瞻网预计未来三到五年之间，LED灯的价格有望下降到节能灯的水平。届时将是LED灯进入通用照明的拐点，节能灯面临着巨大的挑战。
一些大规模的节能灯企业在业内知名度较高，但这些行业品牌中、欧普、雷士、豪迈、三雄、通士达、冉晶照明、佛山照明在国内市场占有率都较高。价格定位基本决定了购买群体的使用范围。
最典型的高端一线品牌荷兰飞利浦、德国欧司朗照明，使用范围多为大型场所室内外照明、品牌服装店、高档餐饮店使用，高收入群体的家居光源使用。二线品牌（如欧普、雷士、冉晶、豪迈、三雄极光等）在省会城市、二级市场的大型商超基本上占据半边江山。因购买力、消费能力的束缚，二线以外的中低价位节能灯品牌则占据地级市场、县级市场的天下。整体来讲，节能灯行业竞争激烈。
随着全球各国日益重视节能，在国内的照明领域，节能灯大规模替代传统光源产品的浪潮已经来临。继全球十几个国家和地区陆续发布白炽灯淘汰计划之后，中国发布了《逐步淘汰白炽灯路线图》。到2016年前，国内将分阶段逐步彻底淘汰白炽灯，进而全面引入年可节电480亿度的节能灯。"十二五"期间，国内将加大推广绿色照明工程的力度，节能灯市场容量将出现数倍的增长，同时市场发展潜力巨大。2010年我国节能灯市场总体规模达到1000亿元左右。预计到2015年，国内节能灯市场规模将达到5000亿元以上，年复合增速将达到38%。
2． 灯控系统的总体设计
这次的单片机作为整个系统的最主要的部分，辅助中主要是的是光控模块、红外线感应模块。本设计具有智能性好，节约能源等特点，是新一代的环保节约的照明工具。本系统的设计只在夜间人通过，将打开灯照明，人离开一定范围内可以自动延时关闭，以达到节能效果。本系统适合安装在活动人数较多的地方，可加强其反映速度和工作的范围。所以，本次的光控感应灯的设计对于社会是具有重大意义的。
2.1 设计总体思路
而且随着科学的不断发展，人们的生活水平也有重大的改善。节能灯照明电器由原来的钨丝灯泡到目前普遍使用的日光灯泡，然后现在是人体光感应灯，这使得我们在日常生活中更方便。光控人体感应灯使得我们的日常生活中越来越方便和在不知不觉中节约了能源，可以一举两得，这将使它在我们的生活中扮演着重要的角色。
光控人体感应灯可以被安装在许多地方，但不能够安装在潮湿的天花板或墙壁。热释电红外线传感器的工作依据是对于热体散发的红外线进行感应，如果有人进入传感器的感应范围则会输出高电平，如果未检测到有人体红外线时则会自动延时关闭高电平，并且输出低电平。通过设置光敏控制，就能够在光线强时不对于其进行反应。
而光控电路则是运用了光敏电阻器。光敏电阻一种采用了拥有光电效应的半导体制作而成的电阻，根据环境光线的强弱电阻值将会改变。感应到的光线越强，电阻反而会减小，反之感应到的光线越弱，电阻却会增大。光敏电阻主要利用进行光电转换，对于光的测量和对于光的控制。
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