基于单片机的街道广告牌照明控制设计.docVIP

贵州大学课程设计 第 1 页 2010年6月7日，胡锦涛总书记在中国科学院第十五次院士、中国工程院第十次院士大会上提出推动科技发展工作的8点意见 ，首条便是“大力发展智能科技，坚持节能优先、绿色低碳”。智能科技已被提升到关乎国家科学技术发展和运用的战略级层面。而几乎同时召开的第十五届广州国际照明展上，智能照明系统成为展会的一大亮点，众多知名厂家开始涉足其中，抢占智能领域的掘金至高点。而街道广告牌照明控制则是智能照明中不可或缺的一部分，尤其是场景控制及节能控制是街道广告牌照明控制的核心。 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。 本文介绍了基于单片机的街道广告牌照明控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对街道广告牌照明的控制。 2 系统结构和工作原理 系统结构图如图1所示。本系统主要由光照检测电路、热释电红外线传感器及处理电路、单片机系统及控制电路组成。工作时，光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室人是否有人等信息送到单片机，单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作，从而实现照明控制，以达到节能的目的。  图1 系统结构框图 图2 系统硬件电路图 、 3系统硬件设计 按图1构成的系统硬件电路如图2所示。为了使系统功能更加完善，在该系统中可以增加时间显示电路，用于显示当前的时间。由于该部分硬件与软件均已成熟，在此不做详细介绍。 3.1中心控制模块 目前较为流行的单片机有AVR和51单片机，从系统设计的功能需求及成本考虑，51单片机性价比更高。AT89C52是拥有2个外部中断、2个16位定时器、2个可编程串行UART的单片机。中心控制模块采用AT89C52单片机已完全满足设计需要，实现整个系统控制。 3.2光照检测电路 如图2所示，当外界环境光照强时，光敏电阻R13阻值较小，则A点电平较低；当外界环境光照弱时，光敏电阻R13阻值较大，则A点电平较高，将此电平送到单片机，由程序控制是否实现照明。 3.3热释电传感器及处理电路 3.3.1热释电红外线传感器 热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号。热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。实际使用时，在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜，这样可大大提高接收灵敏度，增加检测距离及范围。实验证明，热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜，则其检测距离仅为2 m左右；而配上菲涅尔透镜后，其检测距离可增加到10 m以上。 由于热释电传感器输出的信号变化缓慢、幅值小(小于1 mV)，不能直接作为照明系统的控制信号，因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路，使得传感器输出信号的不规则波形转变成适合于单片机处理的数字信号。 根据以上要求，人体热释电检测电路组成框图如图3所示。  图3 热释电检测电路组成框图 3.3.2 信号处理电路 本设计采用BIS0001来完成对热释电传感器输出信号的处理。BIS0001是一款具有较高性能的热释电传感器信号处理集成电路，它主要由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成。由BIS0001构成的信号处理电路如图4所示。 图4 热释电传感器信号处理电路图（见5页） 图4中，热释电传感器S极输出信号送入BIS0001的14脚，经内部第一级运算放大器放大后，由C3耦合从12脚输入至内部第二级运算放大器放大，再经电压比较器构成的鉴幅器处理后,检出有效触发信号去启动延迟时间定时器，最后从12脚输出信号(Vo)送入单片机进行照明控制。实验所得，当传感器检测室内有人时，；无人时，BIS00011脚接高电平，使芯片处于可重复触发工作方式。输出Vo(高电平)的延迟时间Tx由外部R8和C7的大小调整；触发封锁时间Ti由外部R9和C6的大小调整。 3.4控制电路 3.4.1延时时间选择电路 系统在AT89C52的P1中设置了延时时间选择电路，其目的是在环境光照较弱时，照明设备延时一段时间后自动熄灭。电路通过P1.0～P1.3设置4个延时时间，当P1.0～P3.0无开关闭合时，系统按初始值进行延时；当P1.0～P1.3有开关闭合时，程序从P1.3～P1.