1、室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）I / 42摘要本課題主要研究的是針對(duì)室內(nèi)燈光的自動(dòng)控制展開(kāi)研究，提出了室內(nèi)燈光控制的具體原理以及它的具體設(shè)計(jì)思路，提出了基于室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)內(nèi)容，在研究該課題的途中努力學(xué)習(xí)了智能室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備以及相應(yīng)的軟件。本研究以STC89C52單片機(jī)為主要操作核心，本研究采用了光敏三極管做為對(duì)外界自然光線(xiàn)的強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，采用熱紅外人體傳感器檢測(cè)教室有沒(méi)人進(jìn)出；再根據(jù)本控制系統(tǒng)對(duì)外界自然光信號(hào)與人體存在的紅外信號(hào)采取的智能判斷，以及對(duì)室內(nèi)需要合理打開(kāi)燈的條件，以完成對(duì)室內(nèi)照明回路智能控制，從而以達(dá)到合理節(jié)約利用電能的目的。此外，

2、采用了LCD液晶顯示器以用來(lái)顯示室人數(shù)。本研究主要采用的結(jié)構(gòu)為模塊化設(shè)計(jì)，具有簡(jiǎn)單，體積小等很多優(yōu)點(diǎn)，以用來(lái)滿(mǎn)足本研究達(dá)到室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的要求。關(guān)鍵詞 :STC89C52；熱紅外人體傳感器；光敏三極管；自動(dòng)控制；AbstractThe design analyzes the principle and realization method of the classroom light automatic control, and puts forward the classroom lighting design idea of automatic control system, and o

3、n this basis to develop the intelligent control system hardware and corresponding software through researching on automatic control method for classroom lighting. This study adopted the light activated triode as to outside natural light intensity to a detailed inspection; According to the control sy

4、stems intelligent judgment of the environmental light signal and the human existence signal, as well as to the classroom reasonable conditions, opening the lamp to complete automatic control of the classroom lighting circuit, so as to achieve the purpose of saving electricity，to meet the requirement

5、s of this study to the indoor lighting control system.Key words: STC89C52; pyroelectric infrared sensor; automatic control; light activated triode目 錄第1章 緒論11.1課題研究的背景及意義11.2課題研究的內(nèi)容2第2章 系統(tǒng)總體分析42.1系統(tǒng)整體分析42.2設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題4第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1系統(tǒng)硬件核心63.2系統(tǒng)主要電路73.2.1系統(tǒng)主控電路73.2.2自然光采集電路83.2.3熱紅外人體傳感器電路93.2.4系統(tǒng)時(shí)鐘電路103

6、.2.5燈控模擬電路123.2.6 LCD1顯示電路12第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)134.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)134.2系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)144.2.1紅外人體傳感器模塊144.2.2自然光采集模塊154.2.3時(shí)鐘模塊164.2.4LCD顯示模塊17第5章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真185.1仿真軟件185.2仿真注意事項(xiàng)與方法205.3仿真結(jié)果20總結(jié)24參考文獻(xiàn)26附錄27附錄一 系統(tǒng)硬件仿真電路及原理圖如下27附錄二 源程序如下28致謝35第1章 緒論1.1課題研究的背景及意義在如今的現(xiàn)實(shí)生活中，環(huán)境保護(hù)和能源的枯竭問(wèn)題一直困擾著人們。在過(guò)去的19世紀(jì)乃至追尋到很久之前的時(shí)間里，人類(lèi)為了生存而對(duì)大自然做出了掠奪

7、式的搶奪資源，造成了現(xiàn)在世界中能源短缺，上世紀(jì)一流的污染問(wèn)題還沒(méi)有解決。而我國(guó)作為一個(gè)在發(fā)展中國(guó)家的代表人物，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源枯竭而引發(fā)的矛盾日益增生，而本系統(tǒng)是為了室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)，作為一個(gè)能夠根據(jù)外界光線(xiàn)的強(qiáng)度來(lái)控制室內(nèi)燈光的亮度或者亮燈個(gè)數(shù)的多少，能夠?qū)崿F(xiàn)人來(lái)燈亮人走燈滅，完成自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光的作用，已完成節(jié)能的目的。在各個(gè)高校中，教室是一個(gè)很普遍的學(xué)生與教師教學(xué)的場(chǎng)所，隨著各個(gè)高校的擴(kuò)建以及高校的普遍，在高校中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生教室內(nèi)一個(gè)人都沒(méi)有，但是教室內(nèi)的燈還亮著，或者教室內(nèi)確實(shí)有人，但是燈光的強(qiáng)度太強(qiáng)學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)的過(guò)程中國(guó)也感覺(jué)到很不舒服，學(xué)習(xí)效率下降，沒(méi)有人的情況下，照明系統(tǒng)還處于工作狀態(tài)

8、，這種情況就會(huì)造成能源的大量流失以及浪費(fèi)。因此，節(jié)能就會(huì)顯得尤為重要，這樣才能提高教室內(nèi)照明系統(tǒng)的效率。高校在節(jié)能的情況下才會(huì)有更多的資源去為學(xué)生們謀取更多的福利，才能讓學(xué)生們專(zhuān)心致志的努力學(xué)習(xí)，為了自身的強(qiáng)大而努力。目前，對(duì)于智能燈光控制，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)在各個(gè)地方開(kāi)始實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，但是有關(guān)于室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)類(lèi)型的智能控制系統(tǒng)卻很少，隨著高校的越來(lái)越多，規(guī)模也越來(lái)越大，學(xué)生也越來(lái)越多，所需要的教室也越來(lái)越多，教室內(nèi)的燈光浪費(fèi)現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，電能也浪費(fèi)的越來(lái)越多，但是，隨著現(xiàn)代化與智能化的程度的越來(lái)越高，智能家居的普及也越來(lái)越高，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，燈光的控制也越來(lái)越多資多彩，也在朝著智能化和自動(dòng)

9、化的方向發(fā)展，為室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的出現(xiàn)創(chuàng)造了便捷的條件，隨著能源的日益減少，開(kāi)發(fā)出一款智能化的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化智能化的重要的一環(huán)，是具有跨時(shí)代的重要意義。由于我國(guó)多年來(lái)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，能源危機(jī)日益劇烈，雖然我國(guó)作為一個(gè)大國(guó)，但是又是人口基數(shù)過(guò)多，所以人均能源亮很少，平均產(chǎn)值的資源的消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家，能源問(wèn)題對(duì)我國(guó)的發(fā)展至關(guān)重要，由于儲(chǔ)量人均不足，能源已變成制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問(wèn)題。從2005年到現(xiàn)在的2015年，新增的照明用電遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)期，而對(duì)于各個(gè)高校來(lái)說(shuō)，教室的用電量占了很大的一筆重要輸出，其照明系統(tǒng)約占到各個(gè)高校總用電量的40%左右，由此可見(jiàn)，在保證各個(gè)高

10、校內(nèi)教室燈光的照明質(zhì)量的前提下，對(duì)教室內(nèi)燈光進(jìn)行智能控制迫在眉睫，其所能實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)有的節(jié)能效果都是相當(dāng)?shù)目捎^的，所以努力地開(kāi)發(fā)室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)已經(jīng)不容懈怠了。在我國(guó)的城市規(guī)劃中，早已經(jīng)將智能化燈光和綠色燈光當(dāng)做重點(diǎn)來(lái)規(guī)劃，本規(guī)劃的主要選擇方向是為了消除環(huán)境污染與廢舊材料能源的回收等問(wèn)題，著重強(qiáng)調(diào)了綠色燈光的問(wèn)題，以及節(jié)能減排等維護(hù)環(huán)境的智能化設(shè)計(jì)，且室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)走在前列，說(shuō)明我國(guó)已經(jīng)將減少照明消耗綠色照明已經(jīng)當(dāng)做頭等大事。舍內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)在逐步的發(fā)展。目前我國(guó)用在純照明系統(tǒng)上的電量約占到全世界總量的13%左右，而要使我國(guó)采用高效的節(jié)能減排的綠色照明系統(tǒng)將比傳統(tǒng)照明系統(tǒng)節(jié)約

11、60%-80%的電量，如今，首都北京正在努力推廣效率照明系統(tǒng)的工程，推出了很多應(yīng)用于照明系統(tǒng)的節(jié)能減排的大部分節(jié)能電器已經(jīng)投入使用。而在我國(guó)的各個(gè)高校中節(jié)能的意識(shí)也正在努力地潛移默化的影響著學(xué)子，但是由于普賓得學(xué)生在高效節(jié)能這一方面的意識(shí)還是不夠強(qiáng)烈，照明系統(tǒng)浪費(fèi)的現(xiàn)象還是十分的嚴(yán)重，比如在光線(xiàn)足夠強(qiáng)的教室內(nèi)依然堅(jiān)挺這的室內(nèi)燈光，上完課了學(xué)生們都走了，還在努力工作著的卑微的燈泡。且各個(gè)高校節(jié)能減排的詳細(xì)規(guī)劃依然沒(méi)有提上文件，室內(nèi)的燈光依然有著教工手動(dòng)控制，且因?yàn)榻淌覕?shù)量巨大，教工也會(huì)走神，這樣就造成了大批量的照明系統(tǒng)的點(diǎn)亮的浪費(fèi)。1.2課題研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要要求的主要內(nèi)容包括控制模塊和顯示模

12、塊以及收集模塊，本設(shè)計(jì)使用了光敏三極管作為本設(shè)計(jì)與外界的聯(lián)系探頭，以對(duì)外界自然光顯得強(qiáng)弱來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，然后將在外界收集到的光強(qiáng)的光信號(hào)本設(shè)計(jì)要求包括收集數(shù)據(jù)模塊、顯示模塊、控制模塊。本設(shè)計(jì)采用光敏三極管做為探頭，以對(duì)自然光線(xiàn)的強(qiáng)弱進(jìn)行收集。將收集到的自然光強(qiáng)度輸送給控制核心STC89C52單片機(jī)來(lái)進(jìn)行處理；用熱紅外人體傳感器檢測(cè)室內(nèi)有沒(méi)有人進(jìn)出，通過(guò)程序的的設(shè)定，在LCD1顯示器上顯示室內(nèi)的人數(shù)，再根據(jù)室內(nèi)人數(shù)來(lái)決定需要燈的數(shù)量。本設(shè)計(jì)的主要技術(shù)有以下：（1） 在正常自然環(huán)境下打開(kāi)數(shù)據(jù)收集儀器，假如外界自然光線(xiàn)比較強(qiáng)，無(wú)論有無(wú)人進(jìn)入室內(nèi)，都不會(huì)打開(kāi)燈；要是外界自然光線(xiàn)較弱，那就根據(jù)進(jìn)入室內(nèi)的

13、人數(shù)來(lái)選擇需要打開(kāi)燈的數(shù)量。（2）在自動(dòng)控制的時(shí)候在正常的工作狀態(tài)下，在室內(nèi)的前后門(mén)各需放置一個(gè)熱紅外人體傳感器模塊，以檢測(cè)有沒(méi)人進(jìn)出室內(nèi)。（3）需要能夠控制顯示器LCD1的顯示人數(shù)。（4）在手動(dòng)控制能夠通過(guò)按鍵開(kāi)光控制室內(nèi)進(jìn)出的人數(shù)。 （5） 室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)一樣平常需要安置在室內(nèi)沒(méi)有被電燈直接照耀的位置而且熱紅外人體傳感器安置時(shí)需要一人體與熱感應(yīng)電源標(biāo)的目的感應(yīng)器相互垂直如許才可以使人難以解決的存在的燈光信號(hào)收集才會(huì)加倍活絡(luò)而且靠得住，另外還要盡量避免因外界熱風(fēng)直接吹向傳感器而產(chǎn)生的干擾。第2章 系統(tǒng)總體分析2.1系統(tǒng)整體分析本設(shè)計(jì)所研究的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以外界自然光線(xiàn)強(qiáng)度與教室人

14、數(shù)作為基本輸入?yún)?shù)，同時(shí)結(jié)合對(duì)STC89C52所設(shè)計(jì)單片機(jī)的硬件進(jìn)行控制，以用來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)燈光的自由控制。但是當(dāng)外界的自然光光強(qiáng)度較強(qiáng)，外界環(huán)境光線(xiàn)很好的時(shí)候，無(wú)論室內(nèi)有無(wú)人，有多少人，教室內(nèi)的燈光都不會(huì)亮，不然就會(huì)造成資源的浪費(fèi)，而當(dāng)外界自然光線(xiàn)的強(qiáng)度較弱的時(shí)候，才會(huì)根據(jù)進(jìn)入教室內(nèi)部的人數(shù)來(lái)確認(rèn)到底需要打開(kāi)多少燈光，需要打開(kāi)哪部分的燈光。本設(shè)計(jì)利用開(kāi)關(guān)K4模擬光敏三極管采集到的自然光強(qiáng)度對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，當(dāng)K4按下表示外界光很強(qiáng)，燈都不亮，相反就根據(jù)室內(nèi)人數(shù)來(lái)開(kāi)燈；使用按鍵開(kāi)關(guān)K1與K2來(lái)模擬熱紅外人體傳感器所檢測(cè)到的室內(nèi)人數(shù)，即K1按鍵表示有人進(jìn)入，K2按鍵表示有人出去，通過(guò)控制K1和K2

15、以及對(duì)單片機(jī)上的軟件代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)出室內(nèi)的人數(shù)，并在液晶顯示器LCD1上顯示室內(nèi)已有人數(shù)，通過(guò)之前對(duì)單片機(jī)的代碼設(shè)定來(lái)決定開(kāi)燈的數(shù)量，當(dāng)室內(nèi)沒(méi)有時(shí)所有燈全滅。本計(jì)劃的室燈光控制系統(tǒng)首要分為硬件與軟件兩部分。硬件設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的的條件，是本計(jì)劃履行的根本，并且為軟件部分提供了代碼與法式運(yùn)行的根本骨架。軟件設(shè)計(jì)以對(duì)硬件部分為基礎(chǔ)，加以采集、編程、模擬，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)之前所希望系統(tǒng)能達(dá)到預(yù)期。經(jīng)由過(guò)程對(duì)硬件和軟件共同，而且對(duì)外界大概呈現(xiàn)的滋擾舉行消倪或替代，以實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的終極目的為方針。此外，為了預(yù)防室內(nèi)學(xué)生因?qū)W習(xí)時(shí)間較長(zhǎng)而休息時(shí)間不足的問(wèn)題，本設(shè)計(jì)附加設(shè)計(jì)了時(shí)鐘電路以及超時(shí)報(bào)警電路，在液晶顯示器LCD1上

16、會(huì)顯示當(dāng)前的當(dāng)?shù)貢r(shí)間，當(dāng)時(shí)間為22點(diǎn)整時(shí)本設(shè)計(jì)會(huì)報(bào)警，提醒已經(jīng)很晚了，要注意休息，報(bào)警系統(tǒng)在20S之后自動(dòng)關(guān)閉。2.2設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題在本研究中所遇到的問(wèn)題如下：(1) 怎么將自然光線(xiàn)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的收集題目；(2) 液晶顯示器LCD1上的表現(xiàn)人數(shù)的表現(xiàn)問(wèn)題；(3) 怎么用熱紅外人體傳感器來(lái)轉(zhuǎn)換外單片機(jī)可用參數(shù)；(4) 怎么用按鍵取代感應(yīng)器或者取代光敏電阻。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件核心在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的主要控制模塊的重要核心是以STC89C52單片機(jī)為主控核心然后再由按鈕代替的光敏三極管組成的外界自然光光強(qiáng)采集電路與熱紅外人體傳感器所組成的室內(nèi)人數(shù)的采集電路作為主要的信息收集模

17、塊，再由液晶顯示器LCD1所構(gòu)成的顯示區(qū)域。本設(shè)計(jì)主要分為四大控制核心，主要的內(nèi)容有：燈控制區(qū)、顯示區(qū)、存儲(chǔ)區(qū)、以及最重要的芯片等。本課題的主要研究硬件結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示。圖1 硬件圖3.2系統(tǒng)主要電路3.2.1系統(tǒng)主控電路在本設(shè)計(jì)中STC89C52型單片機(jī)作為設(shè)計(jì)的主控單元，如下圖3-1為最小單元模塊。圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊STC公司出品的STC89C52是一種高能低耗的CMOS8位的微型控制器，在其內(nèi)部有著系統(tǒng)在道可編程的Flash存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器是為8K字節(jié)的，該芯片使用的是MCS-51內(nèi)核經(jīng)典內(nèi)核，相比老式的傳統(tǒng)單片機(jī)51類(lèi)型的做出了很大的改進(jìn)，加入了很多51單片的所沒(méi)有的很多功能

18、。單片機(jī)詳細(xì)分配情況如下表1所示。表1 接口分配3.2.2自然光采集電路自然光的采集作為本設(shè)計(jì)的主要參數(shù)之一，其主要的思想就是要將在外界采集到的自然光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙粏纹瑱C(jī)識(shí)別的電信號(hào)。光敏電阻是一種能夠?qū)崿F(xiàn)將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)的電阻，而且光敏三極管對(duì)光信號(hào)的靈敏度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于光敏二極管，因此，采用光敏三極管采集自然光比較好。光敏三極管采用半導(dǎo)體的工藝制作成的半導(dǎo)體管。當(dāng)有較強(qiáng)的光照射在基區(qū)時(shí)，產(chǎn)生的I增大，成為光電流，而光電流的大小隨著外界光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)，于是在相對(duì)應(yīng)的負(fù)載電阻上就會(huì)采集到隨著外界光照強(qiáng)度變化而隨之變化的電信號(hào)。由于本系統(tǒng)是在proteus 7.4a中仿真，在仿真的時(shí)候用按鍵

19、開(kāi)關(guān)K4來(lái)控制顯示中的外界自然光的強(qiáng)度，或者說(shuō)來(lái)控制是白天還是晚上。當(dāng)外界光強(qiáng)時(shí)，相當(dāng)于K4閉合時(shí)；當(dāng)外界光弱時(shí)，開(kāi)關(guān)K4打開(kāi)。圖3-3環(huán)境光采集模擬電路3.2.3熱紅外人體傳感器電路熱紅外人體感應(yīng)器是一種即使人體在靜止的狀態(tài)下依然會(huì)被它探測(cè)出來(lái)的一種紅外探測(cè)感應(yīng)器，主要的組成單位主要有感光電子元件與透鏡之類(lèi)的，應(yīng)為無(wú)論不管室內(nèi)存在的是人體在移動(dòng)還是在或者不動(dòng)的情況下，都會(huì)在感光元件之間產(chǎn)生一定量的極化壓差，感光電路會(huì)發(fā)出有人走過(guò)來(lái)的識(shí)別信號(hào)的東西，以達(dá)到可以探測(cè)人體的目的。此熱紅外人體感應(yīng)器可應(yīng)到感應(yīng)人體的控制范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)紅外控制與防盜于一體化。使用熱紅外人體感應(yīng)器時(shí)，一定要注意要盡量避免

20、強(qiáng)烈燈光的直面照射，也不能直接對(duì)著暖氣片或者其他的發(fā)熱源以免破壞熱紅外感應(yīng)器的參數(shù)以及其他的內(nèi)容，避免因外界環(huán)境溫度的強(qiáng)烈的變化而造成的參數(shù)誤報(bào)或者一些不必要的數(shù)據(jù)或者參數(shù)的錯(cuò)誤，而且傳感器的表面也不要用手摸，因?yàn)槭钟袦囟龋菬嵩矗瑫?huì)影響數(shù)據(jù)的參數(shù)，還要避免塵土之類(lèi)的靈敏度，還要特別注意熱紅外傳感器所對(duì)的方向，要避免人來(lái)人往的外部地方。本計(jì)劃考慮到嘗試前提，只是在仿真軟件中的仿真，是用按鍵開(kāi)關(guān)來(lái)控制進(jìn)出教室內(nèi)的人數(shù)。其模塊電路如圖3-4所示。圖3-4 按鍵電路3.2.4系統(tǒng)時(shí)鐘電路因考慮到具體的實(shí)際需要，本系統(tǒng)還增加了對(duì)時(shí)間上的控制，以能合理的控制或安排學(xué)生在室內(nèi)的的作息時(shí)間，預(yù)防學(xué)生因?qū)W習(xí)忘

21、記了回宿舍的時(shí)間，當(dāng)時(shí)間超過(guò)了晚上22點(diǎn)時(shí)，繳入教室還有人就應(yīng)提醒學(xué)生或者老師要注意休息，為此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了時(shí)鐘電路用來(lái)顯示時(shí)間并報(bào)警提示到了休息時(shí)間了。本系統(tǒng)采用的時(shí)鐘控制芯片為DS1302。圖3-5 DS1302的詳細(xì)引腳圖表2 DS1302的引腳功能對(duì)I/O口而言，再節(jié)制輸入下一個(gè)時(shí)鐘的上升指令的時(shí)辰，將上升的數(shù)據(jù)輸入到DS1302中，輸入的數(shù)據(jù)將會(huì)被輸入到低位，將會(huì)從初始的位置起頭。同理，在緊隨其后的8位的控制指令的字節(jié)的下一個(gè)脈沖指令的下降數(shù)據(jù)就會(huì)讀出DS1302中的剛才所輸入的數(shù)據(jù)，但是的輸出的數(shù)據(jù)依然將會(huì)從低位依次到高位依次輸出。圖3-6 系統(tǒng)時(shí)鐘電路3.2.5燈控模擬電路本系統(tǒng)

22、因不是實(shí)際的操作，因此，采用兩個(gè)紅色LED指示燈D2和D3模擬。當(dāng)外界環(huán)境自然光的強(qiáng)度很大時(shí)，D2和D3均不亮；當(dāng)外界自然光光強(qiáng)弱時(shí)，人數(shù)在10個(gè)或以下時(shí)只有D2燈亮，要是在教室內(nèi)不得人數(shù)超過(guò)了10個(gè)人D2、D3全亮。在燈控區(qū)的模擬電路如下圖3-7所示。圖3-7 燈控區(qū)模擬電路3.2.6 LCD1顯示電路本系統(tǒng)采用液晶顯示器LCD顯示所需要數(shù)據(jù)，其電路圖模塊如圖3-8所示。圖3-8 顯示電路模塊電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)本計(jì)劃中的軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容主要有四部分組成：環(huán)境光采集模塊、LCD1液晶顯示器模塊、外界環(huán)境光光強(qiáng)的采集模塊與時(shí)鐘控制電路模塊這四部分組成。在這四部分中外

23、界環(huán)境光的采集與外界模塊是通過(guò)按鈕來(lái)在仿真圖上面實(shí)現(xiàn)模擬的。主要的內(nèi)容有以下：液晶顯示屏LCD1上面會(huì)顯示系統(tǒng)時(shí)間TIM與室內(nèi)人數(shù)NUM,而室內(nèi)燈光的控制就會(huì)根據(jù)外界自然光強(qiáng)度的光強(qiáng)大小與進(jìn)入室內(nèi)的人數(shù)來(lái)控制燈光的自由關(guān)閉。但外界的自然光強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，所有的燈都不會(huì)亮，以免造成電量的浪費(fèi)，但外界的自然光強(qiáng)度光強(qiáng)較弱時(shí)，并且進(jìn)入室內(nèi)的人數(shù)沒(méi)有超過(guò)10人或者只有10人時(shí)，教室會(huì)亮一半燈，當(dāng)外界自然光強(qiáng)度光強(qiáng)較弱并且進(jìn)入室內(nèi)的人數(shù)大于10人時(shí)，教室內(nèi)的所有燈全部會(huì)打開(kāi)。本計(jì)劃中的主程序的流程圖如下圖4-1所示。有關(guān)系統(tǒng)軟件的C語(yǔ)言程序見(jiàn)附錄。圖4-1主程序的流程圖4.2系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)4.2.1紅外人體

24、傳感器模塊在本系統(tǒng)中，本系統(tǒng)會(huì)利用按鈕開(kāi)關(guān)K1、K2來(lái)模擬紅外人體傳感器以用來(lái)采集室內(nèi)人數(shù)，當(dāng)外界自然光的光強(qiáng)度較弱的時(shí)候，而且在當(dāng)室內(nèi)的人數(shù)在十人以下或著只有十人時(shí)系統(tǒng)只會(huì)亮一個(gè)燈，而當(dāng)室內(nèi)的人數(shù)在十人以上時(shí)系統(tǒng)中的兩燈全亮。它的主要的程序的流程圖如下圖4-2所示。圖4-2 紅外傳感器檢測(cè)模塊流程圖4.2.2自然光采集模塊本計(jì)劃利用按鈕開(kāi)關(guān)K4模擬光敏三極管，當(dāng)K4按下，外界自然光的強(qiáng)度較強(qiáng)，表示外界環(huán)境光較強(qiáng)，所有燈都不會(huì)亮；當(dāng)K4松開(kāi)，表示外界環(huán)境光較弱，此時(shí)燈按需求亮。外界自然光模塊的流程圖如圖4-3所示。圖4-3自然光采集模塊流程圖4.2.3時(shí)鐘模塊在本系統(tǒng)中，本計(jì)劃采用的是DS13

25、02芯片以用來(lái)控制時(shí)鐘電路模塊，其主要的內(nèi)容是按照編寫(xiě)程序的要求來(lái)顯示時(shí)分秒。但是一定要注意在讀取DS1302時(shí)，讀取出的數(shù)據(jù)同樣要為BCD碼，因此，在進(jìn)行給DS1320芯片中進(jìn)行書(shū)寫(xiě)操作時(shí)，寫(xiě)入芯片的數(shù)據(jù)也必須要為BCD碼，因此，在數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀出的時(shí)候一定要進(jìn)行非常必要的數(shù)據(jù)之間的和進(jìn)制之間的必要轉(zhuǎn)換，以方便系統(tǒng)能夠在與其他的外部數(shù)據(jù)進(jìn)行相連接的時(shí)候相對(duì)應(yīng)，在本系統(tǒng)中液晶顯示器LCD1的顯示是十進(jìn)制的數(shù)字，所以一定要獎(jiǎng)懲學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)的十六進(jìn)制或者二進(jìn)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制。時(shí)鐘模塊程序的流程圖如下圖4-4所示。圖4-4 時(shí)鐘模塊流程圖4.2.4LCD顯示模塊本計(jì)劃首要實(shí)現(xiàn)的功效是按要求顯示進(jìn)入教

26、室內(nèi)的人數(shù)。時(shí)間TIM首要經(jīng)由過(guò)程時(shí)鐘芯片DS1302來(lái)控制，本計(jì)劃主要顯示時(shí)分秒；人數(shù)NUM首要經(jīng)由過(guò)程模擬傳感器的按鈕K1 K2來(lái)實(shí)現(xiàn)加減人數(shù)。LCD1表現(xiàn)模塊法式的流程圖如下圖4-5所示。圖4-5LCD顯示模塊流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真5.1仿真軟件本設(shè)計(jì)仿真主要用到有以下兩個(gè)軟件：Proteus軟件以及Keil uVision4軟件。Proteus軟件為EDA工具軟件，他是目前市面上最好的能夠仿真單片機(jī)模擬圖以及所有外圍器材的一款好用的工具。雖然EDA工具目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的推廣剛剛起步，但因?yàn)楹?jiǎn)單易操作的原因已受到了單片機(jī)的愛(ài)好者和從事單片機(jī)的各位教師以及奮斗在第一線(xiàn)的制作單片機(jī)開(kāi)發(fā)和

27、應(yīng)用的使用者的高度重視。Proteus軟件作為世界上都著名的仿真軟件，它作目前世界上的唯一的比較全面的虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)包括仿真軟件、設(shè)計(jì)軟件和電路仿真軟件三種，他的處理器支持的模型有很多比如ARMMSP4300等等很多很多，在2010年不僅增加了DSP和Cortex等系列的處理器，而且持續(xù)的增加了其他的處理器類(lèi)型。并且在編譯方面，Proteus軟件支持IAR、MPLAB和Keil等很多種編譯器，而且具有很多其他的EDA工具所沒(méi)有的功能，如下：SPICE電路的仿真原理布圖PCB自動(dòng)與人工布線(xiàn)并且Proteus軟件具有很多跨時(shí)代的特點(diǎn)，比如可以相互互動(dòng)的仿真圖，而且使用者甚至可以同時(shí)采用比如ROM，鍵

28、盤(pán)，燈， RAM，以及部分內(nèi)圍器件，以及部分的IIC器件，這些相比其他的EDA工具來(lái)說(shuō)，犀利太多了。也可以做仿真處理器和其相應(yīng)的外圍電路，還可以很快直接的畫(huà)出原理圖和模擬圖。再配合清晰的顯示和輸出，就能明確的看到模擬圖運(yùn)行后的輸入輸出的具體效果。Proteus軟件中有上千中軟件供人們選擇使用，這些電子元件能更好的幫助那些工程師們管理自己所做的那些電子圖與自己最喜歡的設(shè)計(jì)，在它里面一共會(huì)有40多個(gè)完整的元件集合。該軟件不但可以做仿真圖所需要的儀表資源和很多外圍所需要的外圍設(shè)備比如示波器之類(lèi)的。在理論上Proteus軟件可以將同一種電子元件在不同的電路圖或者模擬圖中的重復(fù)類(lèi)型的任意調(diào)用除了現(xiàn)實(shí)生活

29、中的實(shí)際存在中的儀器之外，Proteus軟件還提供一個(gè)圖形化顯示的功能，可以將在模擬圖中的電信號(hào)完美的轉(zhuǎn)化的能在模擬圖中使用的圖形化元件，其主要的具體作用與示波器比較類(lèi)似，但是相比來(lái)說(shuō)比示波器多出了很多實(shí)用性的功能。而且這些由電信號(hào)轉(zhuǎn)化出來(lái)圖形化電子元件都具有使用者所需要的理想化的參數(shù)，比如摸個(gè)電阻具有極高的電阻，或者摸個(gè)電阻具有很低的電阻無(wú)限接近于零的元件，這些理想化的電子元件極大地減少了Proteus軟件在模擬的過(guò)程中的對(duì)實(shí)際結(jié)果的影響。窗口化管理系統(tǒng)是ARM公司在2009年2月份的發(fā)布會(huì)上發(fā)布的Keil4系統(tǒng)，使得使用者可以從多個(gè)角度利用監(jiān)視器，并且可以控制電腦屏幕上失業(yè)所能看到的所有的

30、位置可以及時(shí)的到達(dá)任何地方。可以給一個(gè)新的使用者用戶(hù)一個(gè)簡(jiǎn)潔高效的清新頁(yè)面，可以讓用戶(hù)能夠在使用本款軟件的時(shí)候可以更好的利用本軟件的新功能與能夠合理的安排好每一個(gè)屏幕空間，還可以有效地控制想要控制的任意一個(gè)窗口，給使用者提供一個(gè)更加安全有效的的開(kāi)發(fā)程序環(huán)境。本軟件不但兼容以前的老版本而且兼容最新的RAM芯片且添加了很多對(duì)用戶(hù)使用的一些小習(xí)慣很有用的一些小功能。而在2011年ARM公司最新發(fā)布的軟件中繼承了原有的優(yōu)點(diǎn)以及兼容性形成了最新的Keil，在最新發(fā)布的軟件中可以完美使得其內(nèi)在的編譯器和調(diào)試工具完美的匹配RAM器件，目前已經(jīng)投入使用的Keil類(lèi)型的產(chǎn)品有KeilC51 Keil C166等

31、等很多類(lèi)型。最新的Keil的特征以及功能旨在能偶提高使用者的開(kāi)發(fā)速度以及效率，能夠更快的完成任務(wù)，而且還能保證正確性。在最新的軟件中RAM公司使用了很多有效地管理小技巧，比如引入了更加能讓使用者舒適的窗口化管理系統(tǒng)，能夠?qū)⑷我庖粋€(gè)窗口拖到任何一個(gè)想要到達(dá)的地方并且包括多窗口顯示。而且Keil4在Keil3的基礎(chǔ)上，還增加了很多平民化的功能，能讓更多的人接受這款軟件。在國(guó)內(nèi)是由米爾科技提供ARM公司的Keil4軟件。作為ARM在國(guó)內(nèi)的合作伙伴，當(dāng)然也是國(guó)內(nèi)外有名的單片機(jī)塑控板和嵌入式的領(lǐng)頭羊。C51軟件不但提供了能讓使用者滿(mǎn)意的大量庫(kù)函數(shù)而且有許許多多功能更加強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)單片機(jī)和嵌入式的開(kāi)發(fā)和調(diào)試

32、工具，以及全新的W7界面，使得用戶(hù)能夠在很短的時(shí)間內(nèi)就能夠熟練地使用全新的C51軟件來(lái)做自己想要開(kāi)發(fā)的單片機(jī)程序，此外新的軟件將會(huì)很容易的編寫(xiě)自己的代碼，書(shū)寫(xiě)效率很高，在開(kāi)發(fā)大型的單片機(jī)系統(tǒng)或者大型的智能系統(tǒng)時(shí)跟家能夠體現(xiàn)出屬于新軟件的遙遙領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)。5.2仿真注意事項(xiàng)與方法當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)按要求完成后，還需要檢驗(yàn)本設(shè)計(jì)的正確性和所存在問(wèn)題，就需要對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真和調(diào)試。由于本設(shè)計(jì)是模擬系統(tǒng)，所以，只需要在Proteus軟件中進(jìn)行仿真。先在最新的軟件中畫(huà)出已經(jīng)設(shè)計(jì)好的電路圖，然后檢查電路圖個(gè)電路連接是否合情合理，再在Keil軟件中編寫(xiě)為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各個(gè)功能的C語(yǔ)言程序，并創(chuàng)建“*.hex”文

33、件，然后將其下載至STC89C52單片機(jī)中，再運(yùn)行本系統(tǒng)電路圖，仔細(xì)查看是否達(dá)到了當(dāng)初設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的根本目的。以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)設(shè)計(jì)的首次模擬沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，不要著急，要仔細(xì)耐心的檢查可能出現(xiàn)問(wèn)題的各個(gè)地方，查找故障源，反復(fù)認(rèn)真修改軟硬件，待找出所有問(wèn)題并且全部解決之后才能保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。5.3仿真結(jié)果本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒的顯示、室內(nèi)人數(shù)統(tǒng)計(jì)和顯示、超時(shí)報(bào)警和結(jié)合人數(shù)與環(huán)境光強(qiáng)來(lái)亮燈的目標(biāo)。按下K4的時(shí)候，而且外界的自然光光強(qiáng)較弱的時(shí)候，不管室內(nèi)有多少人，燈永遠(yuǎn)都不會(huì)亮，在軟件中的仿真結(jié)果如下圖5-1所示。圖5-1 環(huán)境光強(qiáng)時(shí)在K4還沒(méi)有按下的時(shí)候，而且外界的自然光的光強(qiáng)很弱的時(shí)候

34、時(shí)，這個(gè)時(shí)候當(dāng)在室內(nèi)人數(shù)有少于10人或者10人的時(shí)候時(shí)則燈只亮一半，即只有圖中D3燈亮，在Proteus中燈光的仿真結(jié)果如下圖5-2所示。圖5-2環(huán)境光弱且人數(shù)在10人以下時(shí)在K4還沒(méi)有按下的時(shí)候，而且外界的自然光的光強(qiáng)很弱的時(shí)候時(shí)，這個(gè)時(shí)候當(dāng)在室內(nèi)人數(shù)有超過(guò)10人以上的時(shí)候時(shí)則燈全會(huì)亮，在仿真圖中的D1亮，且D2燈也會(huì)亮，在仿真軟件中模擬的仿真結(jié)果如下圖5-3所示。圖5-3 環(huán)境光弱且人數(shù)在10人以上時(shí)圖5-4系統(tǒng)達(dá)到22點(diǎn)時(shí)總結(jié)經(jīng)過(guò)了兩個(gè)多月的艱苦奮斗，我終于將我的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)了自己很多方面的很多的不足。從開(kāi)始選題的時(shí)候，也許是因?yàn)樽源螅x擇了有關(guān)硬件的這個(gè)課

35、題，那是的我認(rèn)為這個(gè)課題不是很難弄，但是等到自己開(kāi)始動(dòng)手做的時(shí)候，出現(xiàn)了太多的問(wèn)題，許許多多的問(wèn)題我讀不知道是怎么產(chǎn)生的，但是還與我要做的課題息息相關(guān)，例如沒(méi)有將外界自然光的因素考慮在內(nèi)，導(dǎo)致做了一遍又一遍還是沒(méi)有完成自己所要做的課程設(shè)計(jì)，并且由于我自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的不足，沒(méi)有將自己的對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)了解的不夠全面，提留在最初的階段，我很氣餒，感覺(jué)自己完不成這個(gè)課程實(shí)際的時(shí)候，我遇到了了我的好老師，很感謝我的老師，王琪老師，有了王琪老師的耐心的指導(dǎo)和耐心的解答，我終于對(duì)這個(gè)課題有了了解，不再是那么無(wú)從下手，慢慢的我對(duì)自己的課題有了更深入了的了解，這是我才開(kāi)始做我自己的課程設(shè)計(jì)，使得我對(duì)課題進(jìn)行了很久的

36、研究和了解，同時(shí)查閱了有關(guān)于單片機(jī)知識(shí)的其他書(shū)籍，鞏固了自己的理論知識(shí)，加深了對(duì)理論和實(shí)踐相結(jié)合的概念的理解。同時(shí)也對(duì)自己設(shè)計(jì)中的旁支電路，如：時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，矩陣式鍵盤(pán)電路，LED數(shù)碼管電路進(jìn)行了進(jìn)一步的了解。 在Protues軟件中畫(huà)電路圖的時(shí)候，因?yàn)閷?duì)一些需要的電子器件的名稱(chēng)和型號(hào)不熟悉，所以查閱了很多相關(guān)文獻(xiàn)，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行查詢(xún)，在原來(lái)積累的知識(shí)下，加上宿舍同學(xué)的幫助，完成了整體電路圖的設(shè)計(jì)。在電路圖逐漸完成的過(guò)程中，我深刻的認(rèn)識(shí)到學(xué)無(wú)止境，自己的知識(shí)還需要不停的去積累。在軟件方面，我選擇用C語(yǔ)言作為編譯代碼進(jìn)行程序的編譯，因?yàn)镃語(yǔ)言擁有匯編語(yǔ)言不具有的優(yōu)勢(shì)，那就是非常的接近人類(lèi)使用的自然語(yǔ)言，在修改和編寫(xiě)的時(shí)候都可以提高自己的效率，而且我自己也比較喜歡C語(yǔ)言。但是在編寫(xiě)的時(shí)候還是出現(xiàn)了些小問(wèn)題，比如在編寫(xiě)一段程序，使程序能夠判斷鍵盤(pán)是否被按下時(shí)，需要一兩個(gè)小時(shí)進(jìn)行不停的修改和編寫(xiě)，但是在同學(xué)的幫助下，最后都很好的把問(wèn)題解決了。隨著有一年畢業(yè)的到來(lái)，我也即將完成我的課程設(shè)計(jì)，希望我能完美的結(jié)束我自己的課程設(shè)計(jì)，我的大學(xué)生涯這就將是終點(diǎn)，但是我真正的人生才剛剛開(kāi)始，在我的設(shè)計(jì)做完的過(guò)程中有了很多學(xué)生的幫助，我很感謝他們，他們很好，我很感謝他們