单片机的灯光自动控制器的研究
单片机的灯光自动控制器的研究[20200128195344]
【摘要】
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，用电负荷不断地在加剧，能源缺乏已成为世界面临的严峻性问题。而此问题对中国来说尤为重要。目前对一些灯光的智能控制，国外已经开始采用，但我国灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统的人工管理。针对此现况，设计一款灯光自动控制器有着重大的意义。
本研究主要是依据AT89C52单片机来控制灯光，除了单片机控制外，还包含一些外围电路，研究热释电红外人体检测模块电路检测人体存在的信号，利用光敏三极管构成的电路对室内的环境进行检测；根据合理开灯节约电的条件，系统会自动对人体存在的一个信号进行识别与判定，进一步完成对室内照明回路的智能控制，避免了大量用电的浪费。系统还具有报警的功能；同时还在硬件设计中使用了看门狗电路防止外界干扰信号产生的程序跑飞、死机甚至整机瘫痪等情况。
本课题的工作重心在于人体检测模块和环境光采集模块，主要通过人体传感器HP-208自动感应人是否存在，通过光敏三极管判断自然环境光的强弱。由自然光强度和人体存在决定是否开灯，在自然环境光线足够强时，无论是否有人存在时都不开灯；在自然环境光线较弱时，有人在室内时控制器会自动打开电灯，直到有人离开房间后再延时一点时间后关灯。
课题的完成，使我们生活水平提高,一步步地向智能化时代迈进。而目前特别严重的就是在各大院校中因为许多同学的自觉节能意识非常薄弱，在室外光线很强时还开着灯，课一上完就离开教室却忘记灯还亮着的现象普遍存在着；虽然说每个大型室内都会安排管理人员进行对灯光进行管理,但是有的时候管理人员也会忙不过来,因此就导致了不必要的浪费和经济损失。这样的浪费与当今我们所提倡的节约相违背，现代自动化程度也逐渐地在提高，因此电灯的管理也正朝着自动化，智能化方向发展着，基于以上这些原因，提高大型室内用电效率就成为我们节能的主要的措施之一，因此灯光的自动控制系统的设计无疑成为节能技术的重要手段之一。于是开发简单、实用的灯光自动控制系统。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89C52自动控制人体检测电路环境光采集电路
目 录
一、绪论 1
（一）课题研究的背景及现实意义 1
（二）智能灯光控制国内外研究与发展现状 1
（三）本课题的主要研究内容 2
二、系统硬件模块设计 3
（一）单片机系统电路模块设计 3
（二）人体检测电路模块设计 4
1.热释电红外传感器的工作原理 4
2.人体检测信号采集电路 5
3.人体传感器的安装要求 6
（三）环境光采集电路模块设计 7
（四）系统时钟电路模块设计 7
1.硬件时钟芯片的选取及接口电路 8
2.硬件时钟芯片的引脚功能及其工作原理 9
（五）系统看门狗电路模块设计 10
（六）超时报警电路模块设计 11
（七）系统供电电路模块设计 12
（八）显示驱动电路模块设计 12
（九）本章小结 13
三、系统软件模块设计 14
（一）软件编译环境介绍 14
（二）系统主程序 14
1.系统自检初始化 15
2.定时中断处理 16
（三）数据采集模块 17
（四）时钟模块 18
（五）显示驱动模块程序设计 20
（六）本章小结 20
四、总结与展望 22
（一）全文总结 22
（二）工作展望 22
致谢 23
参考文献 24
附录一 源程序代码 25
附录二 总原理图 30
一、绪论
（一）课题研究的背景及现实意义
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，用电负荷不断在加剧，能源缺乏已成为世界面临的严峻性问题。而此问题对中国来说尤为重要。目前对一些灯光的智能控制，国外已经开始采用，但我国灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统的人工管理，特别是教室。教室的用电负荷不断加大，用电管理也不太完善，造成学校电能浪费，这种浪费与当今的节约能源理相违背。现代自动化程度不断提高，电灯的管理也在朝着自动化，智能化方向发展，于是开发简单、实用的灯光自动控制系统。
（二）智能灯光控制国内外研究与发展现状
世界各地发电的主要原料是煤炭、石油、天然气，在能源的相应应用方面对我们有着很好的借鉴和效仿的国家是丹麦。自从1974年，虽然丹麦的国民收入在不断地在增加中，可是丹麦总的能源上的消费量并没有随着国民的收入的增加而增加。丹麦是OECD成员中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们在不断地提供着一些仅能节约能量又能提供热量的系统。就比如丹麦的热电供热电厂。而且，丹麦政府在尽可能的有效的利用相应的资源。这样，循序渐进的方法就能使他们的能源使用总率上升达到了90%。丹麦政府非常重视住房用电的设施节能与否，他们提出并设立了对新建房屋节能的许多要求。从数据显示上来看，居民住在有着节能装置的房子后，他们要支付出比没有节能方案房屋高出8%的费用。丹麦的节能项目经验在欧盟国家中广为流传。相对用推出的节能百分之六的高输出荧光灯和飞利浦所推出的用陶瓷金卤代替卤乌金以便节约百分之六十的电能等等，这些种种迹象都在告诉着我们一个道理：世界各国都在采取不同方式来节约能源和电能。
我国的照明用电量大约占社会总用电量的百分之十二，如果我们采用高效的照明产品代替现在传统的低效率照明产品可以节约电能量在百分之六十至八十之间。现在北京正在大力推行和发展绿色照明工程，已经推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器，据估算今年可以节约用电约3442万千瓦，节约电费会达到2519.7万。因此我国政府已经在商厦、学校、医院等更换了24万只节能灯具。 而现在国内各类院校中同学们的节能意识薄弱的现象特别严重,例如在光线很强的时候灯依然开着，上完课后人员已经离开教室了，教室里灯还亮着的现象普遍存在着.教室的灯光都必须由相应的管理人员控制着它的开与不开，而每个学院中的教室都相对应的较多，管理人员根本就不能及时的对它进行相应的管控,这样长期下去就造成一定量的的能源和经济上的损失。而且这类的浪费和当今世界所提出的的节能理念相互违背。当今社会的自动化设施正在不断提高着，对于灯光的控制管理也在往自动智能化的方向上发展着。因此节能技术的重要手段之一就是灯光自动控制系统的设计无疑就成为其中一项重要课题。
（三）本课题的主要研究内容
本课题分别在硬件和软件两方面进行了研究，在硬件方面主要研究如下几个模块：人体检测模块、环境光采集模块、硬件时钟模块以及看门狗模块。主要通过人体传感器HP-208自动感应人是否存在，通过光敏三极管判断自然环境光的强弱。由自然光强度和人体存在决定是否开灯，在自然环境光线足够强时，无论是否有人存在时都不开灯；在自然环境光线较弱时，有人在室内时控制器会自动打开电灯，直到有人离开房间后再延时一点时间后关灯。解决了教室灯光照明需求以及环境光强弱与开、关灯的关系。硬件电路采用的是DS1302芯片，它仅仅需三根线就可以和单片机进行通信，它不仅体积小而且使用简单，时钟精度较高，完全可以满足系统的要求，并且DS1302也自带看门狗电路，这样可以为掉电保护电源提供可编程的充电功能。
在单片机的使用过程中，不可避免的是由于外界的干扰程序会产生跑飞、死机甚至照成整个机器瘫痪等等的情况，这样我们只能采取复位的程序来恢复单片机的正常工作。虽然在程序软件设计中可以使用软件陷阱的方案来减少单片机的外界干扰情况的发生，但是这并不能从根本上解决这个问题，因此我选择在硬件设计中使用了看门狗电路，这样的就算单片机发生了死机的情况，它只需产生一个复位信号传送给单片机来让单片机复位，重新开始单片机的程序。由于系统中需要看门狗和EEPROM电路，所以本论文硬件设计中我使用了美国XICOR公司生产的X5045芯片。在软件设计电路中我分别对各个模块采用了汇编语言，多任务形式地对信号进行了采集和处理，最终达到控制灯光的目的。
【摘要】
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，用电负荷不断地在加剧，能源缺乏已成为世界面临的严峻性问题。而此问题对中国来说尤为重要。目前对一些灯光的智能控制，国外已经开始采用，但我国灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统的人工管理。针对此现况，设计一款灯光自动控制器有着重大的意义。
本研究主要是依据AT89C52单片机来控制灯光，除了单片机控制外，还包含一些外围电路，研究热释电红外人体检测模块电路检测人体存在的信号，利用光敏三极管构成的电路对室内的环境进行检测；根据合理开灯节约电的条件，系统会自动对人体存在的一个信号进行识别与判定，进一步完成对室内照明回路的智能控制，避免了大量用电的浪费。系统还具有报警的功能；同时还在硬件设计中使用了看门狗电路防止外界干扰信号产生的程序跑飞、死机甚至整机瘫痪等情况。
本课题的工作重心在于人体检测模块和环境光采集模块，主要通过人体传感器HP-208自动感应人是否存在，通过光敏三极管判断自然环境光的强弱。由自然光强度和人体存在决定是否开灯，在自然环境光线足够强时，无论是否有人存在时都不开灯；在自然环境光线较弱时，有人在室内时控制器会自动打开电灯，直到有人离开房间后再延时一点时间后关灯。
课题的完成，使我们生活水平提高,一步步地向智能化时代迈进。而目前特别严重的就是在各大院校中因为许多同学的自觉节能意识非常薄弱，在室外光线很强时还开着灯，课一上完就离开教室却忘记灯还亮着的现象普遍存在着；虽然说每个大型室内都会安排管理人员进行对灯光进行管理,但是有的时候管理人员也会忙不过来,因此就导致了不必要的浪费和经济损失。这样的浪费与当今我们所提倡的节约相违背，现代自动化程度也逐渐地在提高，因此电灯的管理也正朝着自动化，智能化方向发展着，基于以上这些原因，提高大型室内用电效率就成为我们节能的主要的措施之一，因此灯光的自动控制系统的设计无疑成为节能技术的重要手段之一。于是开发简单、实用的灯光自动控制系统。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89C52自动控制人体检测电路环境光采集电路
目 录
一、绪论 1
（一）课题研究的背景及现实意义 1
（二）智能灯光控制国内外研究与发展现状 1
（三）本课题的主要研究内容 2
二、系统硬件模块设计 3
（一）单片机系统电路模块设计 3
（二）人体检测电路模块设计 4
1.热释电红外传感器的工作原理 4
2.人体检测信号采集电路 5
3.人体传感器的安装要求 6
（三）环境光采集电路模块设计 7
（四）系统时钟电路模块设计 7
1.硬件时钟芯片的选取及接口电路 8
2.硬件时钟芯片的引脚功能及其工作原理 9
（五）系统看门狗电路模块设计 10
（六）超时报警电路模块设计 11
（七）系统供电电路模块设计 12
（八）显示驱动电路模块设计 12
（九）本章小结 13
三、系统软件模块设计 14
（一）软件编译环境介绍 14
（二）系统主程序 14
1.系统自检初始化 15
2.定时中断处理 16
（三）数据采集模块 17
（四）时钟模块 18
（五）显示驱动模块程序设计 20
（六）本章小结 20
四、总结与展望 22
（一）全文总结 22
（二）工作展望 22
致谢 23
参考文献 24
附录一 源程序代码 25
附录二 总原理图 30
一、绪论
（一）课题研究的背景及现实意义
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，用电负荷不断在加剧，能源缺乏已成为世界面临的严峻性问题。而此问题对中国来说尤为重要。目前对一些灯光的智能控制，国外已经开始采用，但我国灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统的人工管理，特别是教室。教室的用电负荷不断加大，用电管理也不太完善，造成学校电能浪费，这种浪费与当今的节约能源理相违背。现代自动化程度不断提高，电灯的管理也在朝着自动化，智能化方向发展，于是开发简单、实用的灯光自动控制系统。
（二）智能灯光控制国内外研究与发展现状
世界各地发电的主要原料是煤炭、石油、天然气，在能源的相应应用方面对我们有着很好的借鉴和效仿的国家是丹麦。自从1974年，虽然丹麦的国民收入在不断地在增加中，可是丹麦总的能源上的消费量并没有随着国民的收入的增加而增加。丹麦是OECD成员中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们在不断地提供着一些仅能节约能量又能提供热量的系统。就比如丹麦的热电供热电厂。而且，丹麦政府在尽可能的有效的利用相应的资源。这样，循序渐进的方法就能使他们的能源使用总率上升达到了90%。丹麦政府非常重视住房用电的设施节能与否，他们提出并设立了对新建房屋节能的许多要求。从数据显示上来看，居民住在有着节能装置的房子后，他们要支付出比没有节能方案房屋高出8%的费用。丹麦的节能项目经验在欧盟国家中广为流传。相对用推出的节能百分之六的高输出荧光灯和飞利浦所推出的用陶瓷金卤代替卤乌金以便节约百分之六十的电能等等，这些种种迹象都在告诉着我们一个道理：世界各国都在采取不同方式来节约能源和电能。
我国的照明用电量大约占社会总用电量的百分之十二，如果我们采用高效的照明产品代替现在传统的低效率照明产品可以节约电能量在百分之六十至八十之间。现在北京正在大力推行和发展绿色照明工程，已经推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器，据估算今年可以节约用电约3442万千瓦，节约电费会达到2519.7万。因此我国政府已经在商厦、学校、医院等更换了24万只节能灯具。 而现在国内各类院校中同学们的节能意识薄弱的现象特别严重,例如在光线很强的时候灯依然开着，上完课后人员已经离开教室了，教室里灯还亮着的现象普遍存在着.教室的灯光都必须由相应的管理人员控制着它的开与不开，而每个学院中的教室都相对应的较多，管理人员根本就不能及时的对它进行相应的管控,这样长期下去就造成一定量的的能源和经济上的损失。而且这类的浪费和当今世界所提出的的节能理念相互违背。当今社会的自动化设施正在不断提高着，对于灯光的控制管理也在往自动智能化的方向上发展着。因此节能技术的重要手段之一就是灯光自动控制系统的设计无疑就成为其中一项重要课题。
（三）本课题的主要研究内容
本课题分别在硬件和软件两方面进行了研究，在硬件方面主要研究如下几个模块：人体检测模块、环境光采集模块、硬件时钟模块以及看门狗模块。主要通过人体传感器HP-208自动感应人是否存在，通过光敏三极管判断自然环境光的强弱。由自然光强度和人体存在决定是否开灯，在自然环境光线足够强时，无论是否有人存在时都不开灯；在自然环境光线较弱时，有人在室内时控制器会自动打开电灯，直到有人离开房间后再延时一点时间后关灯。解决了教室灯光照明需求以及环境光强弱与开、关灯的关系。硬件电路采用的是DS1302芯片，它仅仅需三根线就可以和单片机进行通信，它不仅体积小而且使用简单，时钟精度较高，完全可以满足系统的要求，并且DS1302也自带看门狗电路，这样可以为掉电保护电源提供可编程的充电功能。
在单片机的使用过程中，不可避免的是由于外界的干扰程序会产生跑飞、死机甚至照成整个机器瘫痪等等的情况，这样我们只能采取复位的程序来恢复单片机的正常工作。虽然在程序软件设计中可以使用软件陷阱的方案来减少单片机的外界干扰情况的发生，但是这并不能从根本上解决这个问题，因此我选择在硬件设计中使用了看门狗电路，这样的就算单片机发生了死机的情况，它只需产生一个复位信号传送给单片机来让单片机复位，重新开始单片机的程序。由于系统中需要看门狗和EEPROM电路，所以本论文硬件设计中我使用了美国XICOR公司生产的X5045芯片。在软件设计电路中我分别对各个模块采用了汇编语言，多任务形式地对信号进行了采集和处理，最终达到控制灯光的目的。
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