教室燈光的智能控制

1、教室燈光的智能控制項(xiàng)目總結(jié) 專業(yè)年紀(jì)：電子信息工程11-1班所在學(xué)院：計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院摘要： 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一套教室燈光的智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教室燈光的智能化控制。其有兩個(gè)輸入變量，人體和光強(qiáng)，只有當(dāng)教室有人和光強(qiáng)低于照明要求時(shí)，才打開(kāi)燈，其它情況，均不開(kāi)燈。關(guān)鍵詞：教室燈光；智能系統(tǒng)二、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容：（一）、項(xiàng)目的背景：隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平的提高，對(duì)能源的依賴愈來(lái)愈重。而現(xiàn)有的礦物能源數(shù)量有限，經(jīng)不起人類如此巨大的消耗。目前，能源危機(jī)成為當(dāng)今世界各國(guó)所共同面對(duì)的一個(gè)課題。但是，在我國(guó)浪費(fèi)現(xiàn)象還很是嚴(yán)重，各地各單位的一部分人對(duì)于集體資源的消耗顯得不是很重視，這就導(dǎo)致了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)

2、。在我們身邊，這類現(xiàn)象很多，尤為突出的是在我國(guó)的各類高等學(xué)府，由于依靠人工管理以及一些人缺乏節(jié)約意識(shí)，造成了電能的浪費(fèi)。這與現(xiàn)實(shí)的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)所不符，與當(dāng)今節(jié)約能源的理念相悖。隨著計(jì)算機(jī)的普及，自動(dòng)化趨勢(shì)的不斷提高，對(duì)于大學(xué)教室，其燈光也應(yīng)實(shí)現(xiàn)智能化控制，達(dá)到節(jié)約用電的目的。 （二）、項(xiàng)目執(zhí)行情況：2013.5-2013.8 查閱資料及確定項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)初步方案：2013.9-2013.12 項(xiàng)目的基本功能實(shí)現(xiàn)；2014.1-2014.3 對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)進(jìn)行功能完善，以及優(yōu)化系統(tǒng)；2014.4-2014.5 對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的資料整理； （三）、設(shè)計(jì)成果： 設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下功能： 1、能在

3、照度值不夠和教室有人的情況下打開(kāi)燈，當(dāng)照度值達(dá)到或者教室無(wú)人時(shí)，能夠關(guān)燈；2、能實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的調(diào)整；3、能實(shí)現(xiàn)參數(shù)的保存，在掉電以后，無(wú)需再次對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；4、具有看門狗功能，能夠監(jiān)測(cè)程序是否跑飛，如若跑飛，能自動(dòng)復(fù)位；三、方案概述：（一）、硬件框圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)（AT89S52）A/D轉(zhuǎn)換模塊人體檢測(cè)模塊EEPROM外部存儲(chǔ)器繼電器模塊電源模塊顯示電路調(diào)整電路1、 單片機(jī)最小系統(tǒng)：我們使用的是AT公司的AT89S52 24PU型號(hào)單片機(jī)，該單片機(jī)芯片較常規(guī)單片機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：具有3組16定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，帶有看門狗電路，一個(gè)6中斷矢量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，8個(gè)中斷源。該芯片具有很豐富的片上資源。電路原理圖：2

4、、A/D轉(zhuǎn)換模塊：采集光強(qiáng)的變化使用的是光敏電阻，光敏電阻的阻值會(huì)隨著光強(qiáng)強(qiáng)度的改變而變化，我們通過(guò)采集光敏電阻兩端的電壓值，通過(guò)電壓值來(lái)度量照度值的大小，我們使用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是PCF8951，該芯片是低功耗、8-bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591具有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行I²C總線接口。通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量，理論上度量的照度值可為256個(gè)等級(jí)（光敏電阻兩端的理論電壓變化范圍為0255）?？紤]到采集誤差，將最后一位視為誤差位，故可實(shí)現(xiàn)度量的等級(jí)為26，等級(jí)變化范圍為26。電路原理圖：3、人體檢測(cè)模塊： 該模塊使用的是HC-SR501模塊，該模塊采用雙元設(shè)計(jì)，采用

5、德國(guó)原裝進(jìn)口LHI778探頭設(shè)計(jì)， 靈敏度高，可靠性強(qiáng)，超低電壓工作模式。但是該模塊電路與單片機(jī)的電平存在不匹配現(xiàn)象，我們利用三極管的飽和與截止的特性，使其實(shí)現(xiàn)電平的匹配。電路原理圖：4、EEPROM模塊： 使用一個(gè)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用來(lái)保存已設(shè)置好的參數(shù)，使得系統(tǒng)掉電重啟或者復(fù)位重啟后，無(wú)需再次對(duì)參數(shù)的設(shè)置。這里使用的是AT24C04芯片，該芯片支持I2C協(xié)議，且能保存4KB大小的數(shù)據(jù)，容量已大大超出我們的需要。電路原理圖：5、按鍵調(diào)整電路： 該部分電路的作用是實(shí)現(xiàn)參數(shù)的調(diào)整功能，光敏電阻放置的位置不同，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)也不同，其參數(shù)需要一個(gè)靈活的設(shè)置。電路原理圖：6、顯示模塊 該模塊的作用是顯示

6、當(dāng)前的對(duì)照度值的一個(gè)度量，以及用來(lái)顯示參數(shù)，方便參數(shù)的調(diào)整。我們使用的是兩個(gè)共飲數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示功能。電路原理圖：（二）、軟件架構(gòu)：我們將整個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)分成以下三種狀態(tài)：關(guān)燈狀態(tài)：此種狀態(tài)燈是關(guān)著的，它的執(zhí)行條件是，室內(nèi)光強(qiáng)足夠或者室內(nèi)光強(qiáng)不足但是教室里無(wú)人，此種情況是無(wú)需開(kāi)燈的；開(kāi)燈狀態(tài)：這種狀態(tài)下燈是打開(kāi)的，它的執(zhí)行的條件是，室內(nèi)光強(qiáng)不夠并且檢測(cè)到有人，這時(shí)教室燈打開(kāi)，提供照明；待關(guān)燈狀態(tài)：此種狀態(tài)下的燈是打開(kāi)的，但是在此階段檢測(cè)到教室無(wú)人，此時(shí)啟動(dòng)關(guān)燈計(jì)時(shí)，時(shí)間到了回到關(guān)燈狀態(tài)，如若中途檢測(cè)到有人，立即回到開(kāi)燈狀態(tài)。主要工作情況：關(guān)燈狀態(tài)開(kāi)燈狀態(tài)待關(guān)燈狀態(tài)有人并且照度不夠檢測(cè)到無(wú)人延遲時(shí)

7、間到或照度值達(dá)到要求有人照度值達(dá)到要求軟件流程圖：中斷處理：c.定時(shí)器1b. 定時(shí)器0 A.外部中斷 0 b.定時(shí)器0中斷 c.定時(shí)器1中斷 六、設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題：1、HC-SR501模塊與單片機(jī)系統(tǒng)之間的電平不匹配，使得兩個(gè)模塊之間的通信成了問(wèn)題；2、在實(shí)驗(yàn)初期，對(duì)程序的仿真看的不是很重，經(jīng)常都是直接燒錄到單片機(jī)上，看運(yùn)行的實(shí)際結(jié)果，結(jié)果因?yàn)槌绦驅(qū)懙牟煌晟疲蟠蟮脑黾恿斯ぷ髁?。該?wèn)題在項(xiàng)目設(shè)計(jì)后期得到了改善。3、不能熟練的掌握EDA工具的使用；4、在完善系統(tǒng)功能，添加時(shí)鐘模塊電路出現(xiàn)了困難，添加該功能后，系統(tǒng)工作在掉點(diǎn)后不能自我啟動(dòng)，須給一個(gè)外部中斷才能啟動(dòng)；七、設(shè)計(jì)中的不足：1、在整個(gè)

8、的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)有意識(shí)到有關(guān)文檔的整理和保存，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄及保存，直到后期才有此方面意識(shí)，這為以后的項(xiàng)目設(shè)計(jì)吸取了經(jīng)驗(yàn)：要注重文檔的保存；2、設(shè)計(jì)成果距離實(shí)際應(yīng)用還有部分不足，而且各個(gè)部分是模塊的拼接，未能制作出自己設(shè)計(jì)的 PCB板，使得項(xiàng)目整體形勢(shì)大打折扣；3、項(xiàng)目研究的整體規(guī)劃不完善，沒(méi)有合理的安排好各個(gè)階段的任務(wù)，導(dǎo)致項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)度有拖延；八、待改進(jìn)方向：一、設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)在對(duì)人體的定位檢測(cè)方面還存在缺陷，該系統(tǒng)在對(duì)教室的區(qū)域劃分，每個(gè)區(qū)域的人體檢測(cè)還存在問(wèn)題，并且該套系統(tǒng)只能對(duì)一個(gè)區(qū)域監(jiān)測(cè)，多個(gè)區(qū)域得安裝多套系統(tǒng)或者多個(gè)傳感器，而且還需要布置供電線路，其實(shí)用功能大大降低，這是未來(lái)亟待解決的問(wèn)題。二、軟件的編寫采用的是前后臺(tái)程序，沒(méi)有使用操作系統(tǒng)，這也是一個(gè)缺點(diǎn)。如果用操作系統(tǒng)的模式來(lái)編寫，該套系統(tǒng)的工作性能將會(huì)大大提升。三、將時(shí)鐘功能完善。八、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)：采用被動(dòng)式傳感器檢測(cè)，功耗很低，達(dá)到了節(jié)能的目的。八、收獲：各個(gè)組員都得到了相應(yīng)的鍛煉，自身的設(shè)計(jì)水平、動(dòng)手能力、思考能力、以及創(chuàng)新能力都有著很大的提高。特別是查找問(wèn)題這一塊，大家對(duì)分析問(wèn)題，提出解決方案的能力有很大提高，思考問(wèn)題也越來(lái)越全面，學(xué)會(huì)了將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的設(shè)計(jì)。一個(gè)項(xiàng)目從開(kāi)始到制作，并不只是對(duì)已學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，更要學(xué)習(xí)一些新的知識(shí)，并學(xué)會(huì)使用。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中，大家需要閱讀各個(gè)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，這鍛煉了