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自动化系统设计论文
教室灯光自动控制系统
学院:电子信息工程学院专业:自动化
姓名:
学号:
日期:2013年12月4日
教室灯光自动控制系统
该设计针对教室灯光的控制现状及用电大量浪费的现象,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的设计思路。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。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。
一、教室灯光自动控制整体描述
1、灯光控制总体思想
该系统以AT89S52单片机[8]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。整体系统由人体传感器感应信号,再送入单片机进行处理,再由单片机控制控制教室灯光。同时将环境亮度检测、人工控制、报警控制等功能加入到系统中。
系统方案分析器件分析选择
系统方案分析
器件分析选择
软件设计
硬件设计
仿真设计
调试
整体综合
图1设计方案流程图
2、灯光控制方案分析
本电路具有对教室内的人数进行统计和对光照情况进行鉴定的功能,并对灯光进行实时控制,达到方便和节约能源的目的。电路有两种控制方式:自动控制状态和强制执行状态。
自动控制状态:电路上点复位后自动处于自动控制状态,当环境光照充足时且教室光照强度大于设定值时,不管有没有人,灯都不亮。若教室光照强度小于设定值,控制会根据人数多少来确定灯的开关,如果有人进入教室,红外传感器感应到后把信号经过隔离缓冲送到CPU且数码显示电路显示人数为1,同样再有人进出则显示器上数字自动加减1。
强制执行状态:在电路正常工作的情况下,按下强制开关可以通过人对教室灯进行强行控制,再通过按下此按钮也可以恢复到自动控制状态。
系统框图如下:
光敏电阻探测
光敏电阻探测
组件
隔
离缓冲
器
受控灯系统
热释红外传感
器组件
单片机
AT89C52
计数电路
强制开关组件
报警系统
图2系统方框设计图
二、硬件电路设计
1、控制核心模块
本系统采用STC89C52单片机处理芯片[5],其特点是外围电路简单,价格低廉,虽然此款单片机的工作频率相对较低,但本设计对频率要求不高,能够满足本设计的要求。另外此款单片机有32个I/O端口,方便了设计的需要。图10为单片机最小系统。因为51单片机的P0口驱动电流小,因此需要外加上拉电阻。单片机最小系统主要还有晶振电路以、复位电路、及报警电路。由于蜂鸣器需要的驱动电流较大,单片机I/O端口不能直接驱动,所以通过一个三极管进行电流放大。
当教室里面没有人时系统会通过热释电红外感应无人信息,传递给单片机进行处理后使教室里面(即控制区)的灯全部关闭。知道下次有人进来时才点亮。
同时当人出去后蜂鸣器报警然后灯关闭。本报警电路由蜂鸣器、三极管、非门组成。
如图所示:
U1
U1
最小系统
C2
30p
D0
D1D2D3D4D5D6D7
39
38
37
36
35
34
33
32
P0.0/AD0
P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7
XTAL119
X1
RP1
V
1
XTAL2
18
X25
+
X1
11.0529M
X2
X1
RST
9
C3
30p
D0
D1D2RSTD3
D4D5D6D7
2
3
4
5
6
7
8
9
RESET
P2.0
P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7
21
22
23
24
25
26
27
28
P2.0/A8
P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15
PSEN
ALEEA
29
30
31
RESPACK-8
R2
DNG
CCV
1Rk3
D
N RST
C1G
10k
P3.0
FMP3.2STARTEOC
RSWR
LCDEN
10
11
12
13
14
15
16
17
P3.0/RXD
P3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD
AT89C52
P1.1/T2EX2
P1.0/T2
1
10u
P1.23
P1.34
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