基于PLC的智能照明控制系统研究(完整资料)

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基于PLC的智能照明控制系统研究(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）本科毕业论文(设计)（2０16届)题目：基于PＬC的智能照明控制系统研究系（部）：机电工程学院专业:电气工程及其自动化学生姓名：潘倩学号:1208151６9指导教师：刘传洋职称(学位）：合作导师:职称（学位）：完成时间:20１6年3月７日池州学院教务处制学位论文原创性声明本人所提交的学位论文，是在指导老师指导下独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果,均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。声明人(签名):潘倩２016年3月7日目录摘要ﻩ２Abstｒactﻩ3１引言ﻩ41。１选题的研究背景及意义 41。2ＰLC在国内外的研究现状ﻩ5HＹPＥＲＬINＫ”"\l＂_Ｔoc19697_＃_Toｃ19６97_＂1.3设计的主要内容和技术要求ﻩ5HYPERＬINＫ””2智能照明控制系统方案设计ﻩ6HYPERLIＮK＂＂2.１系统控制方案分析 ６2。２分区和分时控制方案的构想ﻩ6２．３智能照明控制系统的功能组成ﻩ73系统的硬件设计 8３。1ＰLC的选型 8HＹPERLＩNＫ””３.2数据采集电路 11HYPＥＲLINＫ""\l＂_Toc302０3_＃＿Toｃ302０3_"3。3环境光采集电路ﻩ113．４人体存在传感器的工作原理 １2HYPEＲＬINK＂＂\l”_Toｃ１0926_＃＿Ｔｏｃ10926_”3．5ＰLC的外部接线图ﻩ134系统的软件设计 １3HYＰERLINK””\l”＿Ｔoc２０７4_#_Tｏc207４_"4。1主程序流程图 1３HＹＰＥRLIＮK””4。２.１软件介绍 1４4。2．2软件界面ﻩ15HYPERＬINＫ"”\l＂_Toc１７90２_＃_Toc17902_"4.3Ｉ/O地址分配 16HYPERＬＩNK”"\l”_Toc3１１44_＃_Toc３1１44_"4。4梯形图程序ﻩ17ＨYPERLＩNＫ””\l"_Tｏc１0019_#＿Tｏｃ10019＿＂4。5程序清单ﻩ19致谢 21摘要随着社会的不断发展进步,电力也被过度消耗,电能浪费现象严重，电力资源已然成为紧缺资源。该浪费现象也存在大学教室照明控制系统中。针对这种情况，从节约电能的角度出发，本文阐述了一种基于S7-2００PＬC代替传统的无人管理的手动控制的教室照明系统。PLC是一种新型的通用自动化控制装置,具有控制功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于扩展等优点，完全满足学校教室的照明要求。本文将重点介绍照明系统的硬件设计和软件设计两个方面,其基本原理是以S7—2０0PLC为核心控制部件，由能感应人体存在的热释红外传感器和环境光检测电路组成的智能照明控制系统，能避免教室用电的大量浪费，从而达到节能的目的.最后，给出系统的的梯形图程序。关键词:教室照明系统;S7-20０PLC；智能控制;节能AbstｒacｔWiththeｃontｉｎｕousｄeｖeloｐmentandprogressofsociety，pｏwerisalsoexcesｓivecoｎsumption，ｅlｅctrｉceneｒｇywastephenｏmenｏnisserioｕs，thepｏwerreｓouｒｃｅhａsａlreadybecomescaｒceresoｕrｃes．Ｔｈewａsteｐhｅｎomenｏnalsoexistsｉnaｕniveｒsityclassroomｌigｈtingcoｎｔroｌｓystｅm。Ｉnviewｏfthisｓiｔuatｉon，froｍtｈeｐerspectivｅｏfsavｉnｇenerｇｙｏf,itiｓexpoｕndedinthisarticlｅabasedoｎS7-200ＰLCｔoｒeplａcethｅmaｎualｃontｒoｌoftheunmanneｄmanagｅmenｔoｆtraditｉonalclａｓsroomｌｉghtiｎgｓystem．

ＰLCiｓaｎeｗｇｅｎeｒalauｔomaticconｔｒoｌｄevice,hａsstroｎgｃontrolfunctｉon,hｉgｈreliabｉlity,ｃonvenieｎtanｄfleｘiblｅtoｕse，easytoexｔendthｅadvaｎtages，fullymeetｔhereqｕireｍenｔｏfｓcｈｏolclaｓｓｒoomliｇｈting。Ｔhisｐaperfoｃuseｓｏntｗoaspectｓ：thehardｗaredeｓigｎａnｄsｏfｔwaredeｓｉｇnoftｈｅliｇhtinｇsyｓtemanｄｉtsｂａsｉcprinciplｅisｔｏS7－２00ＰLCａsｔhecoｒeｃoｎtｒoluｎit，ahｕｍanbodyiｎductｉonintｈeｐresenceoｆheatrelｅaseｉnfrarｅdseｎsｏｒandambｉｅntlightsensiｎｇcircuitcompoｓedoｆinｔｅlligenｔlightingcontrolsysｔｅm,canａvoidｔｈｅｃｌaｓsrｏomwithaｌaｒgenｕｍｂerofwaｓteoｆelectrｉcity，sｏasｔoacｈieveenｅrgy—saviｎgｐurｐose。Fiｎally，giveｓthesystemthｅｌaddeｒｄiａｇramprogram.ﻫKｅywords:classroomlightingsyｓtem；S7-2０0PLＣ;intelligenｔcｏnｔrol;energysａviｎg1引言1．1选题的研究背景及意义如今，科学技术愈来愈发展，现代化程度也日益提高，随之而来的温室气体的加剧了全球气候变暖,资源也越来越枯竭，全球掀起了节能减排的浪潮，引起了世界和中国的政府的高度关注。能源,是国民经济发展的基础资源,中国政府高度重视能源的开发、利用和节约的工作。众所周知，电能是一种基本并且高效的能源，具有经济、简单、易于运输、无污染的的特点。电能通过转换装置高效的将电能转换成光能,热能、动能、化学能等多种形式，极大地便利了我们的生活.但是,电能浪费问题也很突出。因此,提高电力管理水平是节能的关键。根据相关资料,在我国的整体用电中,照明的耗电量占有很大的比例,约为年发电总量的10％（超过100亿千瓦时),而在学校,不仅照明时间较长而且照明场所也多,照明用电超过本单位所有耗电的4０％［1］.目前我们对教室照明的控制，基本上都是采用的最传统的手动控制方式，该方法是最为常用的,同时也是最为浪费的。教室是一个开放的地方，往往因为管理不到位,无人的时候教室里还是灯火明亮造成所谓的长明灯的现象。就一间教室来说，照明灯的能量消耗并不大,但从整个学校看，却不是一个小数目。以某所大学为例：教学楼照明负荷总量约480ｋw(不含线损)，若按照照明灯每天工作2小时计算(这是一个保守的估计)，1天是9６0KW·h的电力浪费,按照电费0。6元／千瓦时计算，每天电费为５７６元。一年1２个月,除去寒暑假三个月，还剩下九个月,一年浪费的电力大约为259200度，合计电费1５5５2０元。如果再加上线路损耗和灯具使用时间较长而造成的灯具损坏，其成本比现在还要高得多。这种照明方式引起的电能浪费和高校后勤费用的增加是显而易见的.我国能源短缺问题非常严重，尤其是电力资源。现在石油和燃煤的价格节节攀升，必然会导致发电成本的增加，从而节省电能不仅是有益于社会，而且也有利于学校自身。放眼于整个学校的大局和全社会能源短缺的大环境,开发简单实用的教室智能照明系统势在必行。智能照明控制系统，无论是在国内还是在国外已经使用，但国内的智能照明技术还存在相当多的不足之处。在大学教育普及化程度越来越高的今天,随处可见各大高校增加校区和扩大生源,从而带来了教室的电能浪费和经济损失等问题,违背了当今的节能理念。但是，如今不断提高的自动化程度、越来越普及的计算机技术使得我们对于照明系统的管理迈向自动化和智能化的方向.１。2PLＣ在国内外的研究现状随着计算机技术、容错技术网络、微电子技术和通信技术等的高速发展，使得PLC的控制和网络通信功能逐渐增强、处理速度和可靠性不断提高、成本在不断下降、编程和故障检测更加方便快捷。为了适应各大中小型企业的发展需要，需要进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围［2].虽然问世时间并不长，但PLＣ无论在国内还是在国外，发展都相当的迅猛，有强大的生命力和高速的增长模式，成为当今占据第一位的自动化装置。1．国外ＰLＣ发展状况ＰLC自问世以来,经过40多年的发展,在美、日、德等工业发达的国家已经成为重要的产业之一。PＬC的世界总销售额在不断上升、品种不断翻新、生产厂商不断涌现，产值产量大幅度上升而价格在下降。目前，世界上有200多个产商生产PLC，按型号划分更是有几千种产品。在全世界范围内按地域划分主要有三大产品,这三大PLC产品为美国产品，欧洲产品以及日本产品。如今在PLC发展领域比较有名的公司有德国的西门子公司；美国的AＢ公司;法国的施耐德TE公司;日本的三菱、富士、欧姆龙、松下电工公司等；韩国的三星、LＧ公司等.美国和欧洲的PLC产品主要应用于大型、中型PLC领域中,而日本、韩国的PLC产品则在小型ＰLＣ领域中具有广泛应用。2。国内PLC发展状况我国目前的工业自动化技术普遍比较落后,PＬC技术同发达国家相比较,远落后于发达国家，现在工业中应用的PＬC产品绝大部分是国外产品，如西门子、三菱、欧姆龙，是中国工业市场上的传统供应商.国产PLC产品在整个工业市场中只占据很小的份额，没有名牌产品和集中化的生产链，无法形成系统化、专业化的工业规模，这对我国的经济发展是极其不利的。为了改善我国的工业结构和追赶发达国家。近些年来,我国的PLC研制，生产、应用发展也相当的快，同国外的差距也在逐渐缩小。国内市场对PLC产品需求量大，为PLC业务发展提供了绝佳的机会。尤其在应用方面，引进了大量的PLＣ产品，并且在我国自己生产制造的设备上采用了PLC控制。另外，应用PLC对老设备进行改造，可以在资金投入较少的条件下实现产品的升级换代。总之,我国的PLC技术的应用已获得了令人瞩目的经济效益和社会效益。1.3设计的主要内容和技术要求1。主要内容该研究主要是根据学校教室照明的特点,利用ＰLＣ来实现对照明的智能控制,达到节能的目的。分为硬件电路设计和软件系统设计两大部分。硬件电路设计主要包括PＬＣ的选型、内部电路图设计和PLＣ外部接线设计。软件设计主要是对教室划分区域以及实现对光电传感器、人体存在传感器的I／O分配。2.技术要求学生属于特殊人群,他们的活动时间及规律非常突出，因此在教室实行分时和分区的智能控制.利用红外传感器来检测是否有人体存在，实现智能控制。针对光照是否充足的问题，利用光照传感器来实现对照明用具的开和关。2智能照明控制系统方案设计2.1系统控制方案分析智能照明控制系统的主要组成部件有PＬC、中间继电器、照明灯和刀开关。并以人体和自然光强度作为控制器的主要输入参数,从而达到手动与自动控制相兼容.当教室无人存在时，教室里所有的灯都能够自动关闭；当光照达不到相应要求并且教室有人存在超过一定时间时,灯都能自动打开，直到人离开一段时间后，灯能做到自动关闭；当光照达到了设定要求且教室有人时，灯能够自动关闭。同时,学生的作息时间也是一个重要考虑因素。在某些特殊情况下，例如晚上11点后教室里还有人,这时智能照明系统就会采用手动控制，关闭自动控制器，比较人性化。2.２分区和分时控制方案的构想在设计前,对教室的使用情况以及教室的采光系统进行实地调查和分析，掌握可靠资料.仅以池州学院博文楼三楼30３教室为例进行分析。因为该教室为单面采光,所以教室中各区域的光照强度会有明显差异,而且基于学生的流动性大以及就坐位置的不可预测等特点的原因，可将教室分为五个不同的区域,利用光照传感器和红外探测器对整个教室进行分区控制。如图1教室分区控制方图如图1所示。讲台区域区域１（前排左）区域２（前排右）区域3（后排左)区域４(后排右)ﻩ图１传感器在教室的分区控制图将红外传感器分别安装在上述五个区域的上方，即可以有效地覆盖该区域的检测范围，该区域的光传感器被安装在每一个区域的光照强度较暗的地方.对于有时需要使用多媒体课堂教学时，可在讲台上安装手动按钮，在影片播放时给PＬＣ提供信号来关闭教室灯光，播放结束后,再打开教室灯光。此外，还需要在上述五个区域内分别安装一个光照传感器,设置相应动作。安装在每个区域的红外探测器和光照传感器都是独立工作的,不影响对方工作状态。对教室照明的智能控制，还需要分时控制。比如６-２３点智能控制系统处于工作状态，而23—6点系统自动关闭,真正实现高效的节能。２。3智能照明控制系统的功能组成（1)智能照明控制系统的结构和组成智能照明控制系统由系统单元,输入单元和输出单元三部分构成。除电源设备外，每个单元都有对应的唯一单元地址,并利用软件设定其功能。各种形式的单元简述如下:系统单元:系统主要对上述区域进行相同的控制和信号采样,子系统则对各区域分别实施具体的控制，从而实现信息连接。输入单元：用于将外部控制信号转变成控制系统上数字信号，如可编程的多功能输入开关、红外线接收开关及红外线遥控器等.调整照明，使亮度与周围环境达到适宜的状态，从而节约电能［3]。输出单元：将控制器输出的信号用来控制对应回路灯的亮灭,并且采用集中控制、分散执行的方式，通过配置智能控制照明柜,安装好自动和手动的切换开关，防止意外情况的发生。(2)采用智能照明控制系统的优点节能效果较好：系统采用个性化的分时和分区控制,利用各种不同的预设置控制方式和控制元件，对于在不同环境下不同时间段内的光照度进行精确设置，实现科学化和效率化管理教室灯光,从而达到节约能源的目的.该系统可利用最少的能源满足所有教室的灯光照明需求，最大程度的节省电能。据有关数据统计,可节约学校所有照明用电的3０％以上.增加照明用具的寿命：通过采用智能照明控制系统来延长灯具寿命，不仅节约了大量的更换灯具的资金，而且减少了电灯的损坏老化而产生的人工维修费用，降低了运行成本，管理和维护变得更加简单.提高工作效率，改善工作环境：智能照明控制系统能给工作者提供一个良好的工作环境，提高工作人员的工作效率.所以，我们更应该合理地选择照明灯具、光源以及采用良好的照明控制系统,提高照明质量［４］。３系统的硬件设计3.1PＬC的选型由于S７—20０系列PLＣ设计紧凑、扩展能力丰富、可靠性高、操作便捷且具有强大的指令系统和低廉的价格,能够很好地满足小规模的控制要求,覆盖所有与自动检测相关的工业及民用领域,包括各种机床、电力设施、环境保护等。S7-２00系列PLC强大功能能使其无论在独立运行中还是相连网络中，皆能实现复杂的控制功能［5］。采用西门子S7—２０0系列的PLC作为控制器，输入信号主要来自以下五方面：启动开关、停止开关、投影开关、红外探测器和光电传感器，输出信号主要来自教室各个区域的灯具。Ｓ７—20０系列PLC的硬件包括S7－20０CPＵ模块、数字量I／Ｏ模块、模拟量I/O模块和通信模块等［6］。S7—200的CPU共有两个系列：CPU２1×和CPU２2×。ＣPU21×是S7—20０的第一代产品，ＣPU22×系列包括CＰU２21、ＣPＵ222、CPU22４、CPＵ224XＰ和CPU2２6等.本文采用CPＵ224，此模块有14个输入,10个输出。Ｉ/O端子排可容易地整体拆卸［7]。在较高要求的控制系统中，输入/输出点更多，运行速度更快,可完美地适应于复杂的中小型控制系统.红外探测器和光照传感器检测信号并输入ＰＬC中。图2为控制系统框图。图2控制系统框图3．2数据采集电路教室里的光照情况以及教室里是否有相关人员的存在是数据采集系统的主要对象，同时也是控制系统的主要输入参数.在我们生活中，光敏二极管和光敏三极管是比较常见的环境光采集器件,由于光敏三极管具有高灵敏度的优点，而且光敏三极管同时还具光敏二极管的输出特性有，所以，根据照明需求,系统采用高灵敏度的光敏三极管［８]。基于热释电效应的人体存在传感器灵敏度较高且可靠性强,本文的控制系统采用的人体存在传感器为低电平输出的HＰ－2０8型号的.HP-２0８—N-Ｌ人体存在感应模块（低电平输出）是基于红外线技术的自动控制产品，具有高灵敏度以及可靠性较强等优点，广泛应用于自动门、自动感应烘干机、感应冲水器、自动感应垃圾桶以及其他自动感应电器设备中。HP-208-N-L主要功能描述如下：1。全自动感应:在其所能感应的范围内，若有相关人员进入，此时会输出低电平。当相关人员远离其感应范围时，此时会自动延时关闭低电平，输出高电平，保持待机状态.2。光敏电阻控制：在某些特殊情况下，例如在白天或者光照很强烈时，通过设置光敏电阻,传感器不会发生相应动作.３。具有感应封锁时间：当有关人员进入其感应区域内并产生低电平输出，再经过一段延时时间，延时结束后，为了使在此后的一段时间内传感器的感应器不会对任何感应信号产生反应，传感器的感应模块会设置一个封锁时间段,在此时间段内感应器不接受任何感应信号［9]。4。触发方式：ａ.可重复触发方式：当相关人员进入其感应范围内有低电平输出后，如果还有人在此后的延时时间段内继续活动，则其输出将一直保持低电平，等全部人员离开感应区域以后，低电平输出才会转变为高电平输出;b．不可重复触发方式：当相关人员进入其感应范围内有低电平输出后，延时时间段一结束，低电平输出状态会转而变成高电平输出状态。3。3环境光采集电路如图所示,图3为环境光采集电路原理图。当环境光强度大于规定程度时，光敏三极管D1呈现低阻态状态即小于１K欧,NＰＮ型三极管Ｑ1的基极电压升高，三极管Ｑ1达到饱和状态并导通，集电极一侧输出低电平。当光强小于规定程度时，光敏三极管Ｄ１呈现高阻态状态即100ｋ欧，此时三极管Q1为截止状态，集电极一侧输出高电平。可变电阻R1大小可调节，通过调节R1的阻值，可使三极管Q1受环境光的影响在适合的亮度下导通。图3环境光采集电路原理图3。4人体存在传感器的工作原理红外线广泛存在于我们的日常生活中,如自然界中的各种物体，像人体、火焰和冰等都会发出各种不同波长的红外线,若要对其进行检测，可通过红外传感器。根据工作原理,红外传感器通常可分为两种类型：热型和量子型。热型传感器也可称为热释电红外传感器.相对于量子型红外传感器来说，热型红外传感器更加符合硬件系统的要求。热型红外传感器不仅具有响应的红外线波长范围宽和可工作于常温下等优点,而且价格经济实惠，是最佳选择.本控制系统采用的是热释电红外传感器，热释电红外传感器是一种能检测人体发出的特定波长红外线的敏感元件，由它构成的探测装置一般在6~１５米的距离之内能准确感测运动人体的存在[10]。热释电红外传感器能以非接触形式检测人体辐射的红外线,并将其转变为电信号，其具体工作原理如下:人体的温度一般在37℃左右，会发出１0左右波长的红外线。在红外探测器的警戒区内，当有人体移动时，热释电人体红外传感器感应到人体温度与背景温度的差异信号,产生输出信号。热释电红外传感器主要组成结构为外壳、滤光片、电阻、结型场效应管、热释电元件等，其中滤光片设置在窗口的目的是为了滤去无用的红外线，转而让有用的红外线进入窗口。热释电人体红外线传感器的结构和滤光窗的波长通带范围(8~１4）决定了它可以抵抗可见光和大部分红外线、环境及自身温度变化的干扰，只对移动的人体敏感[11］。3。５ＰＬＣ的外部接线图图４PＬC外部接线图4系统的软件设计４.１主程序流程图根据上述控制要求，图5给出了教室智能照明控制系统在运行时的主程序框图。图5主程序框图4．２STEP7－Ｍicro/ＷINV4。0编程软件4．2．1软件介绍STＥＰ７-Micro／WIＮ作为Ｓ7—200系列ＰＬC的专用编程软件,功能强大、操作方便，而且支持全中文编程操作。STEP-Micro/ＷＩＮ作为Ｗiｎdows平台下的用户编程软件，主要具有以下功能。支持梯形图（LAD)、指令表(STL）和功能图(FBD)3种编程语言,可在三者之间随时切换。在离线方式下（计算机不与ＰLC连接)，可以对程序进行创建、编辑、编译和系统组态等工作。在在线方式下(计算机与PLC连接），可以上传及下载用户程序、数据和系统组态等工作。具有密码保护功能，可以为CPU、用户程序和项目文件设置密码，以保护程序开发者的知识产权，防止未经授权的操作.（5)指令导向功能，可以用指令向导完成PID自整定、高速计数、脉冲输出、以太网和数据记录等功能.（6）在编程之前进行反复练习，防止在编程的整个过程当中出现不必要的错误，比如语法，数据以及其他类型的错误。4.2．2软件界面SＴＥP7-Micｒo/WＩN的软件界面由浏览条、菜单栏、指令树、工具栏、局部变量表输出窗口、状态栏和程序编辑器组成,如图6所示。图６ＳＴＥＰ7—Micro/WIN软件界面4．3I／O地址分配系统输入点及地址：启动开关I０．0、停止开关Ｉ０。１、投影仪开关I0。２、光照探测器I0.3～I0．７、红外探测器I1．0~Ｉ１。4。T３7和T３8作为定时器。为了减少输出点数,一个区域作为一个输出点，其地址为Ｑ0．0~Q0.4。表1为Ｉ／O地址分配表.I/O地址分配表输入点输出点元件名称地址编码元件名称地址编码启动开关I0.0讲台区域灯Q0。0停止开关I０.1区域１灯Q0。1投影开关I0．2区域2灯Q0。2光照探测器I0.3~Ｉ0.7区域3灯Q0。３红外探测器Ｉ１.0~Ｉ1。4区域4灯Q0．44。４梯形图程序LＤＩ0.0OM0.０ＡNＩ0．1=M0。0LDNT37ＡM0.0TONT３7,3０0０LDT37LDＣ1CTUC１,２８８LDＷ>=Ｃ1,0AW〈C1，1４4=Ｍ０．1ＬDW〉=C1，１44AＷ〈＝C1,１92=M0。2ＬDW>＝C1,１92AＷ<=C1,2８8=M０。３ＬDNM0。3AM0.0ＬＰＳLDＩ0．3AM0。1OM0.2ＡLDＡI1.０ANＴ38=Ｑ０．0ＬRDＬDI0。４ＡM0。1OＭ0。2ALＤAI１.１=Ｑ0．1LRＤLＤI0.５ＡM0.1OM0。2ALＤＡI１.2=Q０。2LＰPLDI０.６AＭ０.1OM0.2ALDAI1.３=Q0．3LPPＬD I0。7ﻩA ﻩM0。１ﻩOﻩ M0。2ALＤＡ ﻩI1.４= ﻩQ0。4LD M0.0A ﻩＩ０．2ＴOＮﻩﻩT３8ﻩ,ﻩ6004．5程序清单网络1：当启动开关Ｉ０．０闭合，中间继电器M0.0即通电并自锁,只有按下停止开关I0。1后,M0。0才断开。网络2和网络３：Ｍ０。0在通电状态时，计时器Ｔ37计时３000＊1００ms=５分钟后,T37常开触点闭合,计数器C1计数一次,网络2中计时器Ｔ3７常闭触点断开，等到T37常闭触点重新闭合后，T３７又重新计时,重复此过程，当计数器C1计满2８８次,288＊5ｍｉn=１440min=2４h，计数器Ｃ1复位并重新开始计数。网络4、5、６:为分时控制梯形图程序,在系统仿真运行时，设定初始时间为6:０0,即C１〉=0时,当计数器C1计数数值在0～144之间，即从6：0０—18:00的时间段内，中间继电器Ｍ０。1都在处于导通状态.另外,M０。2代表在18．00—２3.00的时间段内保持导通状态，M0.3代表在23．00—６.00时间段保持导通。但是要保证的是,在M0.1、M0.2、Ｍ０．3这3个时间段的继电器之中，在任何时候只能有一个继电器是导通状态。网络7:为本系统的输出梯形图程序，I1.0至I1．4为红外探测器的控制触点，I0.3至I０.7为光照探测器的控制触点,教室5个区域的灯的控制触点为Q０.０至Q0.4。本程序设计的工作过程和基本原理描述如下：1）在6.0０—18.０0时间段内，常开触点M0。1保持导通,若此时教室中的5个区域范围内都存在人体，则各个区域的红外探测器即会感应到相应区域内的人体,并使常开触点Ｉ1.0至Ｉ1.4闭合，若教室中的五个区域光线较充足，光照探测器会让常开触点I0。3至I０．7处于断开状态，相反,如果光线不充足，光照探测器会使I0.3至I0.7闭合,所有回路也会因为光照的改变从而导通，在每个相对应区域上的灯也会因为常开触点的闭合而引起连锁反应，从而点亮。当某个区域的人员全部离开，该区域的红外探测器会感应到此刻的状态，将信息发送回主控制器中处理,控制器控制常开触点从而控制教室灯的开和灭。此外,还存在一种特殊情况,当网络8中投影仪开关I0.2闭合后，定时器T3８开始计时，当计时到600＊10０ms即６0s时,处于网络7中的T38的常闭触点会断开，讲台区域的灯会立即关闭。从而使同学们能看到更好的多媒体投影效果,而不需要手动关闭开关。２）在１8.00—2３.０0时间段内,中间继电器M０。2一直处于导通状态，由于这个时间段处在夜晚,室内光线非常弱，这时光照探测器达不到工作条件,我们可以利用红外线探测器来监测是否有人员的存在，从而控制教室里面的灯的开关的通断。３）在23。00-6。0０时间段内，老师和学生一般都不会在教室里了，此时M0．3的常闭触点会自动断开，不管是光照探测器还是红外探测器，都不再工作，只能人工控制灯光的开与关了。最后，再选择ＣPU224模块对系统进行仿真即可。致谢论文即将完成，感悟良多。从一开始确定题目到查阅资料,查看参考文献,虽然花费了大量的时间和精力，但是在准备论文收集资料的过程中,我学到了此前从未学过的知识,收获颇多。在论文完成之际，我要感谢我的指导老师，刘传洋老师，从设计开始到给我搜集各种我急需的资料，推荐我需要的书籍，给我提出很多好的意见,到设计中我的每一个问题都认真仔细的解答，再到设计完成时，对设计中的错误和不妥之处给予指正和宝贵的意见。不仅教会了我书本上的知识，还有实践的经验,最重要的是教会了我严谨,认真严谨的工作态度。虽然大学生活结束了,但是学习是永无止境的，在以后的日子里，我会继续拼搏努力，不断进步！最后，再次对给过我关心、帮助的老师和同学们表示衷心地感谢,谢谢你们！参考文献［1］刘灿高.浅谈ＰＬC控制的照明智能控制系统设计［Ｊ］。科技经济市场,2007[２］黄宋魏，邹金慧．电气控制与PLC应用技术［M]。北京：电子工业出版社，2０10［3］周万珍，高鸿斌.PLC分析与设计应用[Ｍ]．电子工业出版社，2004:65－７８［４］廖常初.PLC编程及应用(第3版)[M].机械工业出版社，2008:58-63［5]韩战涛.西门子Ｓ7—2００PLＣ功能指令应用详解［M］.北京：电子工业出版社，2０１４［6]向晓汉．西门子PＬC完全精通教程[M］．北京：化学工业出版社,２０14：１５—21［7］肖宝兴．西门子S7—200ＰLC的使用经验与技巧［M]．北京：机械工业出版社，2008.５９—98[8］陈晶.基于单片机的教室灯光自动控制器的研究［C］。20０7［9］俞海珍，李宪章，冯浩。热释电红外传感器及其应用［Ｊ]。电子照明技术，200６．7（1）：25—２8［１0］周湘峻．热释电人体红外传感器及其应用[Ｊ］．电子技术应用，１9９４。4［11］赵燕。传感器原理及应用[M］.北京：北京大学出版社，2０10．29５－296基于单片机的智能家居控制系统智能家居作为家庭信息化的实现方式,已经成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易实现，方便操作，贴近使用的设计理念，采用STC89C52单片机为控制核心，为控制终端,并采用包括红外遥控、按键、Wｅｂ界面等在内的多个控制源来控制家用电器。本文的二至四章描述了整个设计的软、硬件部分的具体实现,第五章是根据设计好的功能搭建了一个具体的环境实例。智能家居控制系统功能分析智能家庭控制系统的主要功能包括家庭设备自动控制、家庭安全防范二个方面.其中家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地（通过电话或Inｔerｎet）的监视、控制及数据采集。(1）家用电器的监视和控制,按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制.（２）热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序，通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量，并将采集结果远程传送给小区物业管理系统.(3)空调机的监视、调节和控制，按照预先所设定的程序,根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。（４）照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的时间程序，分别对各个房间照明设备的开、关进行控制,并可自动调节各个房间的照度。(5）窗帘的控制，按照预先设定的时间程序,对窗帘的开启／关闭进行控制。总体设计2.1整体介绍本次设计以STC89Ｃ52芯片为控制核心，温度，湿度等传感器为环境信息采集源，以Ｗeb控制为辅助，来制作一个物联网空调监控系统。在原有的机械式按键开关的基础上，采用无线遥控器与Wｅb网页远程控制,来控制空调机组（如风机，加湿器，风阀等），实现了远距离，多角度对空调机组进行实时控制。此外在本次设计中，采用多种传感器想结合,智能根据各传感器采集的数值进行自动化控制，如自动开关风机,智能调节冷冻水量，自动调节风阀开度等.并能够实现故障诊断,提供报警，数据实时数据与历史数据查询并Ｅxcel表输出。2.2系统设计方案根据设计要求，系统提供了包括了核心控制模块，Web服务器,ＷebHＴML模块，数据采集模块，继电器模块，按键模块，报警模块，等等.系统的整体框图如图1所示。网页网页服务器（串口转网关）核心控制设备（以STC8052为核心）数据库信息设备状态信息传感器（温度，湿度）LCD显示模式，温度，湿度信息继电器风机水阀开度新风开度加湿器回风开度用户输入信息用户控制信息环境信息按键系统整体框图2.3功能设计：2。3.1多源控制为了适应人们高质量,便捷的生活需求，本系统采用多源控制，即按键控制，Web网页远程控制，系统自动控制,这三种控制相结合。其中Wｅb网页远程控制，是指在离开服务器以后,通过互联网登陆运行在特定服务器上的网站,然后去查看，管理当前空调的运行，只需第几网页上相应的按钮，就可以轻松的打开，关闭,控制家中的空调机组,已达到远程控制的功能。系统自动控制是指系统的核心部分可以根据外部传感器所采集的环境信息（如温度，湿度等)与用户设定的可以使人可以较为舒适的之作比较，然后根据比较结果对相应的设备进行调节控制，以保持着个舒适的值，为用户提供一个良好的温湿度环境。2。３.2温度控制通过温度传感器(如图2)采集当前的温度信息,送到采集模块中进行转换，由ＭＣGS组态软件进行分析,通过与预设值的对比，决定冷水机组的水阀开度,使室温保持在一个恒定的范围。同时为了方便控制，MCＧＳ组态软件会将采集到的温度值发送到ＬCD1６02液晶屏上显示出来。图2温度传感器DS１8B20２.3．3湿度控制通过温度传感器（如图3）采集当前的温度信息,送到采集模块中进行转换，由MCGS组态软件进行分析,通过与预设值的对比，决定加湿器的水阀开度，使室内湿度保持在一个恒定的范围。同时为了方便控制,MＣGS组态软件会将采集到的温度值发送到LCＤ１602液晶屏上显示出来。图3湿度传感器th100hｕm2．3.4风阀开度控制风阀究竟是调节阀还是开关阀,要看工程需要,绝大部分工程都采用可调节的风阀，但是风阀调风是很耗电的,多数应采用变频调风比较节能。本设计中只有一台风机,既有新风又有回风的话，通过风阀调节新－回风比例是可取的。根据新风通道中的温度,湿度传感器以及回风通道中的温度，湿度传感器实测的新风温度及湿度,以及回风温度及湿度，调节新风电动风门和回风电动风门的开度，使新风和回风比例控制在预定值。在不同的气象条件下，应选择不同的新风回风比例，以达到节能的效果,减少系统能耗。2。3。５模式控制模式控制，就是将集中电器集中在一起控制,例如设定温度，冷冻水还是热水，这是如果用手动去逐一开关就显得比较繁琐,如果把夏季模式开，冷水机组同冷冻水设定为一种模式，当有这种需要时就启动这种模式，这样以前繁琐的控制就会变成一步到位，并且这种控制方式用城区实现起来也较为容易。但其中的模式不必太多，以免使系统的操作变得复杂,在具体的设计只需将常用的几种情况（场景）设为固定的模式来控制即可，在本次设计中有手自动模式，夏季模式，冬季模式，其中的手自动是MＣＧS组态软件根据预设与传感器自动控制空调机组。夏季,冬季模式则是根据不同的气象环境设置室内的温湿度，冷水机组是通冷冻水还是通热水。本科生毕业论文(设计）题目室内智能照明控制系统的研究与设计学生姓名李天顺学号２0１016030121专业班级建筑电气与智能化1010１班指导老师曾进辉201３年11月基于单片机的智能照明控制系统设计摘要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AT89C5１的室内灯光控制系统及其原理,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学校教室室内照明的控制。系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以AT８９C51和ＡＴ8９C205１单片机为基础,实现了通信、信号采集、控制与显示等功能.使用光电子镇流器，使光源具备自动调节功能.文中详细地描述了控制电路的设计过程,包括:光信号取样电路、人体信号采集电路、键盘与ＬEＤ显示电路、ＲＳ485通信电路、照明灯控制电路、看门狗电路以及信号处理电路等.对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LEＤ显示等程序设计。工作时，光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,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。关键词：智能控制，主控制器，分控制器,单片机,定时控制ＴhｅContｒolSyｓtｅmfｏｒＩntellｉgentLightｉngBaｓedonSinglｅ–chｉｐMicrocoｍｐuｔｅrAutｈｏｒ：LｉGuozｈoｎgＴutor：ＳunＭanAｂｓtractWithｔheｒａpiｄdevelｏpｍｅntofelectｒonicteｃhnoloｇy，thｅsyｓｔemｏｆconｔrｏlbasedonＳingｌｅ-chiｐＭicｒocomputerｉswｉｄelyapｐliedｉninｄustry,agricultｕre,elｅｃtrｉcpｏｗer，ｅlectron,iｎｔelligeｎtｂuiｌdiｎｇanｄsoon．Ｍicrocomputer，aｓthesubjectanｄｃｏreoftheemｂedｄｅdsysteｍofｃontrｏl，replaceｓthetｒaditｉonalsｙstem—eｌｅｃtroniccｉrｃuit。Aｔthesameｔime，thedevelopmentandｍaturatiｏnoftheintelligentbuｉldinghaveｅstaｂlｉsｈedtｈesubstantｉalfoｕｎdaｔiｏnｆoｒthepｏｐulａrizatioｎandapplicaｔionofthｅcoｎｔrolsystemｆorlightingｂaseｄｏnsｉngle－ｃｈipmicrocoｍｐｕter.Ｉnthiｓpａpｅｒ，thｅInｄｏｏｒLigｈｔinｇContｒoｌSystemBaｓｅdonAT８9Ｃ5１andiｔsprinｃｉpｌｅａreiｎtroduced．Soｍｅefｆectiveandenｅrgysavingcontｒｏlstｒａtｅgysoflｉｇhｔiｎgｓysteｍａrebｒouｇhtｆｏrwarｄ．Thecurrentsysｔeｍｕsｅsarｅlativeｌymaｔuresensｏrｔechnｏlｏgｙanｄcoｍpuｔeｒcｏntrolｔechnoloｇy，ｕsiｎgmulti-parametertoaｃhｉevｅtheｓchoolclassrooｍiｎｄoorlightｉngcoｎtrol.Ｔheｓystemｉncｌｕdesｈardwarｅanｄsoftwaｒedeｓignｉntwoｐarｔs。ThｅhostcｏntrｏlleｒoｆtheｃoｎtrｏlｓysｔeｍforｌigｈtingisbasedonAT89C51single—chiｐｍicrocompuｔer，andｔhｅａuxiｌiaryonesarｅbａｓｅdoｎAT８９c2051．Thesｙsteｍcanｄomaｎyjobｓ,suｃhａswｉreｄｃomｍuｎiｃａtiｏn,SignalAcqｕisitioｎ,wirｅｌessdatatrａnsmｉttｉng，ｃoｎtrolliｎｇａnｄdisｐlay。Ｕseofｅlectonicbaｌlastｓ;the

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ｓignaｌaｃquisitioｎ

ciｒcuit，keybｏａrdandLEDｄisplayｃiｒｃuit，RS485coｍｍｕnｉcatｉｏncircｕit,wirｅlesstｒansｍittingcｉrcｕｉt，conｔroｌｃｉrｃuitoflighｔing，ｗatchdogcirｃuit，etc。Theｄesｉgningｏfｓofｔwareｍaiｎｌｙincludeｓtheseｖｅralprｏｇｒaｍmiｎｇ，sｕchaswｉrｅｄcommuniｃation，lampｌigｈtcｏｎtroｌｌｉng,timedcontｒｏllinｇ，kｅyboardｓcanｎing,LＥDdiｓpｌayｉｎｇａnｄsignal

proｃｅssiｎｇcｉrcuit.TｈewiredcｏmｍunicatｉoｎｐｒoｇｒaｍmiｎgｆｕｎctｉｏniｓthattｈrｏugｈMaｓter—slａｖｅcommunicatiｏｎmethodbasedoｎＲS485ｔhehoｓｔconｔrollｅrsenｄsordｅrｓtotheallauｘiliaｒycｏnｔｒolｌeｒsoreａchonｅ,inclｕding：turningonlｉｇhting,ｔurnｉngofｆlighting,rｅgulａtｉｎgbrｉｇhtｎeｓsoflightｉng，ｃoｎtrollingtimedligｈting，etc．Work，tｈeｏpticalsignaｌsampｌingcircuitcollectinglighｔiｎgiｎteｎｓity,ｉndooｒcoｌlｅctｉｎｇofhumansignａlaｃquｉsitionｃiｒcuitifaｎyonｅ,ｗｈｅthｅrｆorｗｏrｋｔimeandotｈeriｎformatioｎaｎｄsignａltotｈemicroｃonｔroｌler,MCUcoｎtrolcirｃuitibasｅdontｈeseinformationｔhroughtheｓｗｉtｃhｉngopｅｒａtiｏnofligｈtiｎgｅquｉpmeｎtｉｎoｒdｅrtoachievｅlightingcontrolstosavaｅnｅrｇy.ＫｅyＷordｓ：Ｉｎtelligeｎtconｔrｏl，Hｏｓｔcoｎtroｌｌeｒ,Ａuxiｌiarｙcontrolleｒ，Single—chipmicｒocomｐｕｔer，Timｅdcontｒolling目录ＴOC\o＂1—3＂\h＼ｚ\uHYＰEＲLＩNＫ\l＂＿Tｏc29636072１”1绪论PAＧEREＦ_Tｏc2963６0721\h1ＨＹPＥＲLINK\l＂_Ｔoc296360722"1．１课题研究背景PAGEREF＿Toc２9６3６0722\h1HYPＥRＬIＮK\l＂_Toc２96３6072３"1．2智能照明控制系统的发展与现状PAGEREＦ_Tｏｃ29６36072３\h1ＨYPＥRLＩNK\l”＿Toc2963６０７24”1．２．1智能控制技术的研究现状ＰＡGEＲEF_Toc２96３６０724\h１ＨYPERLINK\l”_Ｔoc296３６07２５＂１．2.2国内外智能照明发展概况ＰＡGＥRＥF_Toc29６３60７２５\h1HYPERＬＩNＫ\l"_Toc2963607２6”1．２.3智能照明控制系统的优点ＰAＧERＥF＿Tｏc2９６360726\h2ＨYPERLINK\l”_Toc2９6３６０727”1.2.４智能照明控制系统的组成ＰAGEREF_Toc29636０72７\h21．２．5现有智能照明控制系统的分析PAGＥREＦ＿Tｏc2963６０７２8\ｈ２１.3系统设计ＰAGＥREF_Toｃ２96360７29＼h３ＨYＰERLINＫ\l＂_Toｃ２963６0７3０”1。3。1系统设计要点PAGEREF_Tｏc2963６0７30\ｈ3HＹＰERLINK\l"_Ｔoｃ２96３60７３１"１.３．2系统设计思路PAGEREF_Tｏｃ２９636０7３1＼h３2硬件电路设计与实现PAＧEＲＥF_Toc29６36073２\ｈ72。1系统硬件总述PAGEREF_Ｔｏc2９6３607３3\h72.２CＰU性能介绍ＰＡGEREF_Toc2９6360734\h7HYPＥRＬINK\l”_Ｔoｃ2963607３5"2．3主控制器电路设计ＰＡGＥＲEF_Toｃ2963６0７３5\h72.3.1键盘的接口设计PAGＥREＦ＿Tｏｃ2963６0736＼ｈ82。3.2LED数码显示的接口设计ＰAGEREＦ＿Toｃ２９6３６07３7\h9HＹＰERLINK\l＂＿Tｏｃ296３60738”2。3.3看门狗监控电路的设计PAGEREF＿Toc29６360738\h9HＹPEＲＬINＫ\l”_Toc29６36073９”2。4分控制器的电路设计PAGEＲEＦ_Tｏｃ29６36073９\h92．５RS48５通信电路的设计PAＧEREF_Tｏc2９6３６07４０\h10HYＰERLINK\l＂_Toｃ296360７41"2．6光信号取样电路ＰAGEREF_Toc296360７41\h１２HYPERＬINK\l”＿Toｃ2９636０7４2"2。6。1Micｒowire串行总线性能介绍PAＧEREＦ_Toｃ2963６0７４2\h132。６。２TLＣ154９的接口设计PAGEＲEF＿Toc2９636０74３\h１４２。6.3TCL15４9的数据采集程序设计PＡＧERＥF＿Tｏc２963607４4＼h152.7人体信号采集电路ＰＡGＥREF＿Toc2９6３6０７45\h16２.7．1人体红外探头PAGEREＦ＿Toｃ２９6３60746\h1６HＹPＥＲLIＮK\l”＿Ｔoc296３6０7４7"２．7．2信号处理电路PAGＥREＦ＿Toc29636074７＼h１９ＨYＰEＲＬINK\l”_Toｃ296３60７４8"2。7．3比较电路PAGEREＦ_Tｏc29６3607４８\h202.8DS12８8７时钟芯片接口电路设计PAGERＥＦ_Ｔoc2963６0７49＼h21HYＰEＲＬＩNK\l＂_Ｔｏc2９６360750”２。8．1DS1２887的原理及管脚说明ＰＡGERＥＦ_Toｃ29６3６07５0\h22２．8。2地址分配表及时间、日历和闹钟的数据格式ＰAGEREF＿Ｔoc２96360751\h232.8.３DS12８87状态控制寄存器PAＧＥＲEＦ＿Tｏc2９63６０7５2\h23HYＰEＲＬINＫ\l"_Toc２96360７５３＂2。8.4DS1２887初始化程序PAGＥRＥＦ_Toc29６360753\h252。9输出驱动电路设计PAGERＥF_Ｔoc29６3６0７54\h272。10延时时间选择电路PＡGEREF_Toｃ29636０７55\h28HYＰERLINＫ\l”_Ｔｏｃ2９６３６07５6＂2.11零点检测与可控硅控制电路的设计PAGEREＦ＿Toc29６３607５６\h２92．12数字可调光电子镇流器ＰAＧＥＲEF＿Ｔoｃ2９636０757\h30ＨＹＰＥRＬINK\l”_Toｃ2９６36０75８"３系统软件设计及实现PAＧEREF_Tｏc296360７58＼h３1HYPＥRLINK\l”_Toｃ２96360759"3。1人机交互程序设计ＰAGEREF_Toｃ2９636０759\h32HYPERＬINＫ\l＂_Toc296３６0７60”3.１.1键盘扫描程序设计PAＧERＥF_Toc29６３6０7６０\h32HYPERLIＮK\l"＿Toc2963６076１＂3．1.2ＬED数码显示程序设计PAＧEREＦ_Ｔoc29６36076１\ｈ3３HYPＥRLIＮK\l"_Toｃ２９6３６07６2＂３。2照明启停控制程序设计PＡＧEREＦ_Ｔoc２96360762\h34HYPＥRＬINK\l"_Toc２9６360７63"3.2。１全部启停控制程序设计PAGERＥＦ_Ｔoc29６３607６3\h353。2。2单独启停控制程序设计PAＧEREＦ_Ｔoc296３6０764＼h37ＨＹPEＲＬINK\l”_Tｏc296360765＂3.3照明控制程序设计PAＧEREF_Ｔｏｃ296３60７65\ｈ39３.3．1全部定时控制程序设计PAＧEREF_Toｃ296３６0766\h４０HYＰＥRLINK\l”＿Toc296360767"3．３．2单独定时控制程序设计PAGEＲEＦ_Toｃ296３６07６７\h41３.4ＲS4８5通信程序设计PAＧEREF＿Toc２９6360７６8\ｈ42HＹＰEＲLINK\l＂_Toｃ29６360769＂３。4.１主机部分通信程序设计PAＧERＥF_Toc29６３60７69＼h44HＹPＥRLＩNK\l”＿Toc2963６0７70＂３。4．2从机部分通信程序设计PＡGＥREF_Ｔoc29６360770\h４5HYPERＬINK\l"_Ｔｏc２9６360７71”4系统可靠性设计PAGERＥF_Toｃ29６３60７7１\h48ＨYPＥRLＩNＫ\l＂_Toc２96360772"4。1干扰产生的后果ＰAGEＲEF_Toc2963６0772\h48HYPERLＩNK\l”_Toc2９636077３"4。2单片机应用系统的硬件抗干扰设计PAGＥＲEF_Toc2９636０７73\h49４。3软件抗干扰技术ＰAＧＥRＥF_Toｃ２96３607７４\h52４.3.1数据采集误差的软件对策PAGEREＦ＿Toc296360７75\h5２ＨYPEＲLIＮＫ\l"_Toｃ29６36077６"４.3。2程序运行失控的软件对策PＡGEREF＿Toc2９６３60776\h52总结PAGERＥF_Tｏc296360777＼ｈ54ＨYPERLINK\l”_Tｏｃ2９63607７８”致谢ＰAＧＥＲEF＿Toc29６3６0778\ｈ55参考文献PAGEＲEF_Toc２9６3６０7７9＼h5６ＨYPEＲLINK\l”_Tｏc296360780”附录PAＧＥRＥF_Toc29６3６0７8０\h５７1绪论１。１课题研究背景随着国民经济的快速发展和社会进步,教育在全社会愈加被关注和重视,校园规模也随着受教育者的数量增加而不断扩大.但由于学校开放型的管理模式，高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；即使室内无人或人数很少的情况下,也是全部开启室内照明，绝不会有师生因为只有少数人而仅开几盏灯。长明灯比比皆是，人走不熄灯的现象到处存在。这种有形和无形的浪费，给校方的水电支出带来了沉重的负担.学校的水电支出约占全校经费支出的1/4—１/5，电费支出占据较重比例。能源短缺是２1世纪国际面临的新课题。在寻找新的能源之外，节约能源,提高效益也就成为了我们研究的课题.所以学校如何来节省电力能源也成为了一个迫切需要解决的问题。从节约资源、对社会贡献、节省高校经费支出和学生的健康等多方面考虑，高校教室照明的节电问题不得不提到重要的议事日程上来。目前常用的节电方式为手工控制,声控型，太阳能灯等。手工方式操作起来不灵活，费时费力。声控型往往判断不准确，不需要的时候也也会经常亮。太阳能设备投资比较大,且容易受光照强度的影响.因此市场上迫切需要一种操作方便、价格低廉、便于大面积推广的新型节能方案。1。2智能照明控制系统的发展与现状1.2.1智能控制技术的研究现状智能控制技术发展方向主要有基于人工智能技术的智能控制方向、智能控制的模糊控制方向和智能控制的人工神经网络控制方向，在智能控制的人工神经网络控制方向上，基于人工神经网络和模糊逻辑有机结合的神经模糊技术,已成为近年来的一个热门课题.１.2．2国内外智能照明发展概况“智能建筑”是综合计算机、信息通信等方面最先进的技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等,实现建筑物综合管理自动化、远程通信和办公自动化的有效运作，并使这三种功能结合起来的建筑。人工智能技术在建筑与照明中的应用趋势不断扩大。正如英国的Glａｓgow市报指出：“Ｇlaｓｇｏw正在成为一个研究和发展太空时代智能建筑的国际组织的神经中枢.在智能建筑中的智能照明、供热、空调、通讯及办公设备将全部由电子计算机进行控制与管理。”面对这一发展趋势，开发了不少智能照明设计,如智能灯具、智能照明控制与管理系统，包括在照明方面的计算机硬件和软件。此外计算机在照明设计和测试方面也得到广泛应用.澳大利亚邦奇开发的Dyｎalie智能照明控制系统，美国的智能照明建筑，特别是现代化办公室的智能照明技术等都值得我们研究与借鉴。1.2．3智能照明控制系统的优点智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其它手段，对电力照明实行自动控制，提供合适照明光环境的同时降低照明系统电能消耗和其它使用费用.智能照明控制系统于手动照明控制系统相比有很多优点,包括创造环境气氛，改善工作环境、提高工作效率，良好的节能效果,延长光源寿命,管理维护方便等.1。2.４智能照明控制系统的组成智能照明控制系统主要由输入装置、处理器和执行器三个部分组成。输入装置可以不断检测周围环境的照度水平，可以探测到某个区域是否有人移动,以及输入人们的控制指令,并把相应的信号传送给处理器。输入装置包括传感器、定时装置和控制面板或遥控器。处理器接受输入装置的信号,经过信息处理、判断、分析,输出控制信号.执行器与灯具直接连接,控制灯光回路的闭合或断开和调节灯光到相应的水平，包括手动开关.1.2.5现有智能照明控制系统的分析澳大利亚邦奇开发的Dyｎaliｔe分布式智能照明控制系统的特点是模块化结构和分布式控制,各功能模块之间通过网络总线直接相互通信，当系统中某个模块出现故障时不会影响其它模块，可靠性高。美国LＣ&D智能照明控制系统是一套由计算机微处理器控制的低压继电器配电盘组成,按照客户对室内外照明的具体要求，设定照明控制的时间、区域、方法来控制每一个独立的回路，也有手动开关直接控制。国内生产的真善美智能照明系统具有集中控制、多点操作、集中显示、停电自锁、免打扰、遥控功能等智能功能，使家居生活更加方便和舒适.但是,国内外智能照明系统的研究存在着如下问题：（１）现有国外智能照明系统主要控制照度这个数量指标，国外的研究主要集中于办公室照明，以节能为主要目的,但据照明科技最新研究成果表明,非定量指标（如舒适性和艺术性等）对室内照明光环境质量影响更大。(２）国内一些智能照明控制系统能够实现集中控制和集中显示，具有一定的智能性,但其只能控制房间中的一个灯或一组灯的开、关，不能实现场景控制，也不能对灯光的亮度进行调节，不能产生多种照明效果。（３）针对住宅照明光环境研制的智能照明控制系统产品很少,还有很大的开发前景。１.3系统设计1。3.1系统设计要点系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能,将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择用于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试,发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具,进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求.本系统软件设计采用模块化系统设计方法,先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。1.３．2系统设计思路系统的结构主要由三部分组成：（1）上位机系统；(2）下位机系统；（3)通信系统。这三部分共同完成了主控制器通过有线通信方式与分控制器进行信息交换,达到控制照明灯具的目的。1.3.2．1通信系统该多机通信系统采用RS－485半双工主从式通信系统，主机可以发送数据或命令到从机，从机主要负责对分布的照明灯具进行控制，用中断的方式接收主机发来的命令或数据并做出回应。如图1-1所示图1-１有线通信系统结构框图1．3。2．2上位机系统系统的主控制器通过ＲS－4８5总线将数据或命令发送给分控制器，同时将信息送给数码显示单元进行显示，并有看门狗电路对运行程序进行有效监视。主控制器硬件电路结构如图1-2所示。分控制器接收主控制器的发来的数据和命令,通过可控硅电路对照明灯具进行开关控制,并且利用实时时钟芯片对照明灯具进行定时开关控制。图1-2主控制器硬件电路结构框图1。３。2。３下位机系统分控制器硬件电路结构如图１—３所示.系统在单片机的控制之下完成数据的通信、显示,同时能够控制照明灯具，其硬件电路只是系统的实施工具，大量的工作是由软件来完成的.这些程序是系统的灵魂,是负责完成硬件电路实现功能和与用户交互的桥梁，是维护系统正常工作的工具。图１-３分控制器硬件电路结构框图室内灯光控制系统可以根据作息时间、气候、人体等因素全天候自动模糊控制室内照明电器的开和关。做到光线暗时开灯，雨天阴天时开灯,无人时关灯，光线亮时关灯，晴天时关灯,休息时间关灯。在确保室内正常照明同时,可有效防止无人灯（无人时开灯)﹑无效灯（光线亮时开灯)、无限灯(休息时间开灯），从而达到节电目的。根据上述要求，可以画出控制系统逻辑功能表，如表1—１所示。关系如果假设:室内光线强度为A：光线强时A＝１，光线弱时A＝0;人体信号为B：有人时B=1，无人时B=0；作息时间为C:上课时C=1,休息时C=0;电灯开关状态为D:合时D＝1，断开时D=０。则表１-１可以转化为表1—2.由真值表可得出系统逻辑函数表达式为：D=A·B·C信号室内光信号人体信号时钟信号电灯的开关状态参数自然光照度人体作息时间逻辑状态强无休息断强无上课断强有休息断强有上课断弱无休息断弱无上课断弱有休息断弱有上课合表1－1系统逻辑表1-２系统逻辑真值表信号室内光信号人体信号时钟信号电灯的开光状况参数自然光信号人体作息时间符号ＡBCD逻辑状态10０01010１1０011１000０0０01０0１00０１１12硬件电路设计与实现2．1系统硬件总述系统以单片微型计算机为核心外加多种接口电路组成,共有六个主要部分:AT８９Ｃ51芯片、光信号采集电路、人体信号采集电路、时钟控制电路DＳ12８87、输出控制电路、定时监视器电路，如图2－1所示。图2－1系统硬件总述图2．2ＣＰU性能介绍本系统采用了ATMEL公司MCS-５1系列单片机中的AＴ8９Ｃ51芯片，它是低压高性能CMOS8位微处理器，带有4k字节Fｌash闪速存储器，１28字节内部RＡＭ，1５个I／Ｏ口线，两个1６位定时／计数器，-个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口.2.3主控制器电路设计主控制器采用AＴ89C51单片机作为微处理器,AＴ89C51是美国ＡTＭEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的Flａsh只读程序存储器和１2８byteｓ的随机存取数据存储器（RＡM），器件采用AＴMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器（CＰＵ)和Flash存储单元。主控制器系统的外围接口电路由键盘、数码显示及驱动电路、晶振、看门狗电路、通信接口电路等几部分组成。主控制器系统的硬件电路原理图如图２—2所示.图2-２主控制器系统的硬件电路原理图2．3．1键盘的接口设计键盘的结构形式有两种,即独立式按键和矩阵式键盘.本系统使用的是４×4矩阵式键盘，第一行从左到右为1、2、３、４，第二行为5、6、７、8,第三行为９、0、开、关,第四行为增值、减值、定时、确认.该形式的键盘，每个按键开关位于行列的交叉处，采用逐行扫描的方法识别键码.矩阵键盘的列线从左到右分别与单片机的P1。０、P1．1、P１.2、P１。3相连,矩阵键盘的行线从上到下分别与Ｐ1.4、P１．５、P1。６、P１.7相连。每当按下一个键时，对应的行线与列线就会连通,这样单片机就能检测出信号，并通过键盘扫描程序对键盘进行扫描，以识别被按键的行、列位置.2.3.2LＥD数码显示的接口设计数码显示与驱动电路由74ＬS1３８译码器、7４47ＴTLBCD-7段高有效译码器／驱动器、4个数码管以及5个Ａ1015三极管组成。由单片机的P0.０～P0.3口输出的四位BＣD码，经7447芯片后，翻译成7段数码管a、b、ｃ、d、e、f、g相应的段，并输出点亮数码管相应的段。单片机的Ｐ０.4、Ｐ0。5口输出的信号经74LＳ１38译码器后产生的高电平信号加在A1０１5三极管的基极,控制三极管的导通，从而起到对相应数码管的选通作用。4个7段数码管都被接成共阳极方式。2.3。3看门狗监控电路的设计本系统采用ＭＡＸIM公司的低成本微处理器监控芯片ＭAX８13Ｌ构成硬件狗，与ＡＴ8９C５１的接口电路如图２—２所示。ＭR与WDO经过一个二极管连接起来,WDI接单片机的P2。7口,RESＥT接单片机的复位输入脚RESET，MR经过一个复位按钮接地.该监控电路的主要功能如下：（１）系统正常上电复位：电源上电时，当电源电压超过复位门限电压４.6５V，RESET端输出２00mｓ的复位信号,使系统复位。(2）对＋5V电源进行监视：当+5V电源正常时,RESET为低电平，单片机正常工作;当＋5Ｖ电源电压降至+4．65V以下时，RＥSＥＴ输出高电平，对单片机进行复位.（3)看门狗定时器被清零,WDO维持高电平；当程序跑飞或死机时，CPU不能在1。6s内给出“喂狗"信号,WDＯ跳变为低电平,由于MR端有一个内部250ｍA的上拉电流,Ｄ导通MR获得有效低电平,RESEＴ端输出复位脉冲,单片机复位,看门狗定时器清零，WDO又恢复成高电平。(4)手动复位:如果需要对系统进行手动复位,只要按下手动复位按钮,就能对系统进行有效的复位。2．4分控制器的电路设计分控制器采用低档型的ＡＴ89C2051单片机作为微处理器,AT89C2051也是美国AＴMEL公司生产的低电压、高性能CＭOS8位单片机，片内含2Ｋｂyteｓ的可反复擦写的Flａsｈ只读程序存储器和12８ｂｙtes的随机存取数据存储器(RAM)，兼容标准MＣＳ-51指令系统，具有１５线可编程Ｉ／Ｏ口，该单片机具有体积小、成本低、结构简单、性价比较高等特点.图２－3分控制器系统的硬件电路原理图2．5RＳ4８5通信电路的设计在各种分布式集散控制系统中，往往采用一台单片机作为主机，多个单片机作为从机，主机控制整个系统的运行；从机采集信号，实现现场控制；主机和从机之间通过总线相连，如图2-4所示。主机通过ＴＸD向各个从机（点到点）或多个从机(广播)发送信息，而各个从机也可