教室节能照明智能控制系统毕业论文【学术参考】

西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文) 题目：教室节能照明智能控制系统 硬件设计系 别： 光电信息系 专 业： 光电信息工程专业 班 级： B090104 学 生： 刘钊 学 号： B09010412 指导教师： 张雄星 王可宁 2013年5月毕业设计（论文）任务书系 别 专业 班 姓名 学号 1.毕业设计（论文）题目： 教室节能照明智能控制系统硬件设计2.题目背景和意义：按照国标规定，教室照明的功率密度约为10W/m2，假设教室的平均面积为100m2，则照明负荷约为1kW。如果每天正常使用时间为15小时，那么，每天每间教室的用电量为1kW×15h15kWh，学生年在校为270天，则每间教室年用电量约为4050kWh。针对目前高校教室照明用电严重浪费的问题，通过红外传感器检测教室是否有人，检测教室内光线照度是否合格，并依靠单片机来智能控制照明灯的亮灭，从而达到有效节约用电、降低学校的经费开支的目的。该项目具有重要的实用价值和意义。 3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：红外传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。本课题要求学生利用传感器、单片机、可见光探测器件、继电器、开关等器件设计一款教室照明节能系统的硬件电路，利用热释红外探测器来检测教室的光线亮度和是否有学生。若有学生而且室内光线照度不够，则系统自动打开灯；若教室里无学生或光线照度符合要求，则节电装置自动关闭供电电源。通过采用热释红外探测技术、可见光探测技术与单片机技术实现了教室照明的智能控制，在一定程度上节省了大量的人力物力，与传统的声音控制照明相比有很大的优势，不需要人类发出声音，正好与教室安静的环境相符合。该课题的主要任务是：（1）了解并查阅红外传感器的资料并选择合适的传感器；（2）选取所需元件，搭建系统的硬件电路；（3）利用Protel软件制作系统的硬件电路原理图；（4）实现教室的节能照明自动控制功能、自动节电。 技术指标：（1）滤光晶片的波长为7 - 10m ；（2）不同颜色的LED灯实现实时指示作用。 4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）： 2012.11.26-2012.12.28： 查阅资料，充分理解课题，开题答辩； 2012.12.282013.3.15： 进行具体设计，搭建系统，撰写中期报告，中期检查； 2013.3.15203.4.7： 进行系统调试，分析结果，完成整个设计； 2013.4.7-2013.4.20：撰写毕业论文，进行论文内容、格式审查； 2013.4.20-20135.12：论文定稿、成果验收，上交论文、答辩 5.毕业设计（论文）的工作量要求 实验（时数）*或实习（天数）： 图纸（幅面和张数）*： 1张Protel电路原理图。 其他要求： 1篇3000字的外文翻译 ；15篇参考文献，其中至少1篇外文参考文献；1篇不少于1.5万字的毕业论文。 指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系主任审批： 年 月 日说明：1本表一式二份，一份由学生装订入册，一份教师自留。2 带*项可根据学科特点选填。教=学教室节能照明智能控制系统硬件设计摘 要日常生活中电能浪费现象比较严重，教室照明浪费现象尤为严重。由于使用学生不固定以及学生的节能意识的淡薄，白天教室照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；即使教室无人的情况下，也是全部开启教室照明。长明灯比比皆是，人走不熄灯的现象到处存在给社会造成了巨大的浪费。本文通过热释型红外传感技术，利用人体的红外信号和光照强度作为检测目标。当人进入其探测区域内，红外传感器将人体红外信号传递给信号处理系统，从而实施对控制电路的驱动与否，实现对控制对象的具体控制，最终由单片机对房间内是否有人和光线的综合实时控制。在有人的情况下光照强度达到设定值则灯不亮，光照强度低于设定值则灯亮。根据实际情况自动控制灯的开关，这样就会杜绝严重的浪费现象，并且具有明显的经济价值。关键词：单片机；教室照明节能；热释红外传感器；光敏电阻 The Hardware Design of Classroom Energy-efficient Lighting Intelligent Control SystemAbstract In daily life, electric energy waste phenomenon is serious waste phenomenon is serious, the classroom lighting. As energy-saving awareness using the student is not fixed and students' lack of classroom illumination, the day is very high, still exists on the job; even the classroom no circumstances, are all open classroom lighting. Pilot lamp meet the eye everywhere, people do not walk out phenomenon exists everywhere caused great waste to society.The pyroelectric infrared sensor technology, light intensity as targets by the human body infrared signal and light. When people enter the detection area, infrared sensor transmits the human body infrared signals to the signal processing system, thus the implementation of the drive control circuit or not, realize the control of a controlled object, integrated real-time control is ultimately the room if someone and light. In the case of light intensity reaches the set value does not light, the light intensity is lower than the setting value of light. Automatic control switch lights according to the actual situation, this will put an end to waste phenomenon is serious, and has obvious economic value.Keywords: single chip microcomputer; classroom lighting energy saving; pyroelectric infrared sensor; photosensitive resistance教=学目 录1 绪论11.1本课题研究的目的和意义11.2国内外研究现状21.3本课题研究的主要内容22 系统方案论证42.1节能照明实现方式方案论证42.1.1系统最基本的实现方案42.1.2 教室照度可调方案52.1.3系统设定调光电路工作的方案62.1.4方案的比较与选择72.2可见光检测电路方案论证82.2.1光敏电阻检测方案82.2.2光敏二极管检测方案92.2.3方案的比较与选择93 系统硬件核心器件介绍103.1 AT89C51单片机器件简介103.2人体红外检测器件简介133.2.1热释电红外传感器133.2.2菲涅耳透镜153.2.3热释电传感器信号处理芯片183.3可见光检测器件简介223.3.1光敏电阻233.3.2电压比较器244 系统电路设计264.1单片机系统电路设计264.1.1复位电路设计264.1.2时钟电路设计264.2人体红外检测电路设计274.3可见光检测电路设计294.4按键电路设计314.5 LED照明电路设计314.6执行模块电路设计325系统焊接调试运行及问题分析345.1PCB板焊接345.2单片机系统调试方法及步骤365.3主要问题分析366 结论38参考文献39致谢40毕业设计（论文）知识产权声明41毕业设计（论文）独创性声明42附录1系统protel电路原理图43附录2系统主程序44附录3照明基础知识47教=学