基于单片机的教室智能照明系统设计开题报告

 2022-09-21 09:33:59

1. 研究目的与意义

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,导致用电负荷的加剧,又由于世界性的能源危机,能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类大、中专院校的扩招,教室的扩建,教室照明的需求也越来越多,而教室照明的管理不到位,往往造成电能的巨大浪费,这样,提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。

目前对灯光的智能控制,国内外己经开始采用,但对教室灯光的控制,尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善,依然是传统式的人工管理。各类大、中专院校不断扩招,教室不断扩建,教室的用电负荷不断加大,教室用电管理不善,造成学校电能浪费,经济损失,这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。再者,现代自动化程度不断提高,计算机技术的普及,灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。于是,开发简便、实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。

2. 课题关键问题和重难点

随着我国经济的快速发展,资源短缺、生态环境脆弱、环境容量不足的问题,已成为我国发展的突出问题 ,节约资源和保护环境实现经济可持续健康发展的要求更加突出。所以针对学校照明用电浪费严重的问题,提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计方案。该智能控制系统有省电、方便、智能等特点,以单片机作为主控系统的载体,利用人体的恒温特性,采用热释放红外人体传感器判断人体的存在与否,用光敏电阻及模数转换芯片来感应当前环境光照强度,两者一起决定教室、走廊照明设备是否开启,最终实现智能控制照明,达到节约资源和保护环境的目的。

3. 国内外研究现状(文献综述)

现基于单片机的教室照明控制系统设计,目前常见的主要有:方案一:基于ZigBee的智能照明系统的设计;方案二:基于 PIC 单片机的 LED 教室照明系统设计;方案三:基于AT89S52 单片机的智能教室照明系统设计。

方案一:基于ZigBee的智能照明系统的设计

遵循系统设计原则,系统由PC机、遥控设备、协调器节点、照明设备节点组成,所有的节点组成一个网状的无线传感器网络。其中协调节点在网络中起协调作用,上电后自动建立网络,各个照明设备节点可自由加入网络。当用户从PC机直接控制照明设备时,PC机通过基于MFC的照明设备监控软件将控制信息通过串口总线协议传送给协调器,协调器接收到串口信息后,将信息以ZigBee协议转发给各个照明节点。最终,由照明设备终端节点根据所接收到的信息,控制照明设备实现智能照明。其中各个照明设备终端节点还可以配置成路由形式,接收和传送由协调器发出的信息,进而实现各个照明设备终端节点间的相互通信。各个照明设备节点也可以直接或者以多跳路由的形式将当前灯光信息通过ZigBee协议传送给协调器,进而通过串口转发给PC机或者再以ZigBee协议传送给遥控设备[1]。优点:模块式设计,使用灵活方便,便于用户操作,可以将系统更直观的反馈给用户;缺点:本系统造价太高,无线传输容易收到干扰,而且有线通讯传输距离受限。

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4. 研究方案

本次设计是以单片机为核心的控制电路,采用模块化的设计方案,利用光敏传感器检测光线的强度,当光线强度小于某个阀值时,开启红外探测器LH1968检测人体是否存在,红外探测器LH1968把检测到的模拟信号传送给红外信号处理芯片BIS0001,转换成数字信号传送给单片机AT89s52,与阀值进行比较,判断人体是否存在,如果存在,单片机AT89S52输出信号给继电器SRD_12DC_SL_C,将弱电控制转化为强电控制,从而控制教室灯的开启。同时可以通过液晶显示屏看到整个系统的运行情况,如果出现意外情况,可以通过按键模块,将自动模式切换成手动模式,方便管理者管理系统,同时也可以通过按键模块通过调节阀值,达到调节系统灵敏度的目的。设计总体方案如图

1.单片机模块

主控制模块,通过与各个模块的通讯获取数据并进行处理,然后反馈到相应的模块去。利用C语言编程来实现对各个模块的有效控制。

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5. 工作计划

第1-3周 接受任务书,领会课题含义;查阅相关资料,理解有关文章;翻译相关英文文献;提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报告一份;

第4-6周 确定系统硬件电路;

第7-8周 进行硬件电路相关参数设计;

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