家庭智能灯光控制系统设计【毕业论文】.doc

1、 本科毕业设计 （ 20 届） 家庭智能灯光控制系统设计 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - - 1 - - 摘 要 随着计算机网络、通信、控制等技术的发展 ,智能建筑的发展越来越迅猛 ,目前 ,国内大多数智能建筑存在效率低、能耗高的现象。就智能 建筑的照明系统来说 ,许多地方的灯经常是从早到晚开着的 ,不管这些房间或楼道是否有人 ,也不管有多少人。或者 ,当照度很高时 ,灯不能及时关闭 ;反之 ,当自然光照度难以满足人的需求时 ,又不能及时打开灯光。这种照明方式 ,不仅造成能源的浪费 ,而且不能满足人对照明的基本需求 ,同时也给人的视力造成

2、了很大的影响。本文介绍一种基于 STC12C5410 单片机的 家庭智能灯光控制系统。详细分析了系统的三大模块：无线接收模块、单片机处理模块和感应模块，对外界信息变化所进行的处理和反应进行了具体的论述，使之实现人体感应和无线控制电路，在设计 中采用DXP 软件设计电路原理图，用 Keil 软件来实现软件编程和调试。 关键词： 智能照明；单片机； 热释电；无线遥控 - - 2 - - Abstract With the developing of technology of computer network， communication and controling, the developng

3、 of intellectual building becomes more and more fierce. At precent, the most intellectual building has the phenomenon of low efficiency and high energy consumption. In terms of the lighting systems, the lights in many areas are working from morning till night， no matter there is people in room or co

4、rridor and how many people in.Otherwise, as high as degrees, light could be closed in time; instead, when the natural light cant satisfied people, it couldt be closed duly. This method of illumination， not only a waste of energy， but also cant satisfied the basic requirements to illumination; at the

5、 same time, it causes big effect to peoples eyesight. In this article， it introduces a control system of familial intellective lighting which is based on STC12C5410 Single Chip Micyoco. It analyses three modules of the system detailedly， receiving module, SCM handling module and influence module, wh

6、ich gives idiographic description on dealing and respontation that caused by outside informations changing. Keywords: Intelligent lighting; Single-Chip Microcomputer; Heat-releasing infrared； Wireless remote - - 3 - - 目 录 第一章 引言 . - 1 - 1.1 智能照明技术的背景 . - 1 - 1.2 智能照明技术的 发展 . - 1 - 1.3 本文的主要内容及课题要求 .

7、 - 1 - 第二章 智能照明设计方案 . - 3 - 2.1 智能照明设计方案 . - 3 - 第三章 硬件设计 . - 4 - 3.1 热释电模块及光敏电阻 . - 4 - 3.1.1 RE200B 的功能 . - 4 - 3.1.2 热释电模块电路分析 . - 5 - 3.1.3 光敏电阻 . - 6 - 3.2 无线发射和接收电路设计 . - 6 - 3.2.1 PT2262 编码芯片 . - 7 - 3.2.2 无线发射电路的介绍 . - 7 - 3.2.3 无线接收模块的介绍 . - 8 - 3.3 主控模块 . - 9 - 3.3.1 STC12C5410 单片机芯片介绍 . -

8、 9 - 3.3.2 按键部分 . - 10 - 3.3.3 程序下载电路 . - 10 - 3.3.4 开关电路 . - 11 - 3.3.4 电源稳压电路 . - 12 - 3.3.5 蜂鸣电路 . - 13 - 3.4 小结 . - 13 - 第四章软件设计 . - 14 - 4.1 软件设计 的要点 . - 14 - 4.1.1 Keil C51 的介绍 . - 14 - 4.1.2 STC 单片机程序下载软件介绍： . - 15 - 4.2 智能照明系统的主程序设计 . - 16 - 4.3 无线编码设计 . - 16 - 4.3.1 同步码识别思路 . - 17 - 4.3.2 数

9、据和地址码 识别思路 . - 19 - 4.4 PWM 调光设计 . - 22 - 4.5 小结 . - 24 - 第五章 结论 . - 24 - 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . - 25 - 附录 1 系统实物图 . - 26 - 附录 2 实验原理图 . - 27 - 附录 3. 毕业设计作品说明书 . - 28 - - - 1 - - 第一章 引言 1.1 智能照明技术的背景 在智能化科技不断发展的 21 世纪中，人们越来越能体会到智能科技所带来的全新感受。其中智能家庭照明系统能提供优秀的舒适环境及良好的节电效果受到大家的一致好评。通过按 照不同时间和用途对环境的光照进行智

10、能化的调整，以符合工作或休息所需要的照明，提高工作效率。通过照明控制在需要时亮灯，并使其有一定的亮度，改变长时间亮灯所带来的能源的浪费。 1.2 智能照明技术的发展 近年来，在上海、北京等地开始出现了专业的数字化家居集成商，同时大型的家居数字化体验馆也开始出现，如上海市电信大楼的家居体验馆、上海永乐数字生活体验馆、青岛海尔 (企业博客 |视频 |)数字生活体验馆等。数字化家居作为人类通信、网络、建材、安防、家居等行业发展的集大成，受到社会极大的关注。 国外的相关产品是把智能照明作为 其智能产品的一部分来运作，定位高端，造成曲高和寡的局面。如同上世纪八九十年代的家电市场。但是随着国内经济的高速发

11、展、技术的日趋成熟，以及部分国际品牌如 Dynalite、路创、 WIELAND、 e-bfb等进军中国市场，迅速推动了这个行业的发展。进入 21 世纪，国内智能照明厂家和商家如雨后春笋般迅速发展，涌现出如瑞朗、百分百照明、清华同方、索博、海尔等大小几十家企业，智能照明进入一个崭新的发展阶段。 1.3 本文的主要内容及课题要求 基于 STC12C5410 系列单片机的智能照明系统首先要了解各个芯片的应用方式和如何 实现各种功能 ;另外还需用掌握编程软件 KEIL 来实现智能化的控制。本文分为四个章节，各章节安排及内容如下： 第一章：简单地介绍智能照明系统的背景及发展 - - 2 - - 第二章

12、：介绍智能照明系统的总体设计 第三章：把智能照明系统分为三大模块：接收模块、单片机处理模块和热释电模块。然后分析各模块的功能。 第四章：使用 Keil C51 软件对 STC12C5410 单片机进行编程，详细对各流程进行说明 - - 3 - - 第二章 智能照明设计方案 2.1 智能照明设计方案 本次设计采用 STC12C5410 作为电 路控制芯片。本设计的总体框图如图所示，整个设计系统主要由红外热释电感应模块，无线控制模块和单片机主控模块组成。由红外热释电感应模块感应到周围环境是否有人活动，如果有，产生信号通过 BISS0001 芯片进行处理，然后通过 PT2262 进行编码及无线发射，

13、超外差接收模块接收到信号后，将信号传送给单片机进行处理，由单片机产生 PWM 波形控制可控硅的通断，从而达到控制灯泡亮度的目的。 红外热释电感应 无线发射 无线接收 主控 STC12C5410 单片机 热释电信号处理 编码 产生 PWM 波 灯泡 光敏电阻 开关控制电路 - - 4 - - 第三章 硬件设计 3.1 热释电模块及光敏电阻 本设计中具有人体 和光照感应的功能，所以需要用到热释电感应器件，具体由红外感应 RE200B 芯片和 BISS0001 红外处理芯片组成。 3.1.1 RE200B 的功能 人体都有恒定的体温，一般在 37 度，所以会发出特定波长 10UM 左右的红外线，被动

14、式红外探头就是靠探测人体发射的 10UM 左右的红外线而进行工作的。人体发射的 10uM 左右的红外线通过菲 尼 尔滤光片增强后聚集到红外感应源上 2。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 1.这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为 10uM 左右的红外辐射必须非常敏感。 2.为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲 尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 3.被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好

15、相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 4.一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热 释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警 。 5.菲 尼 尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 下面是常用的一种 RE200B 型红外线热释电传感器的实物照片： - - 5 - - RE200B 实物图 被动式热释电红外探头的优缺点： 优点 ： 本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好 ， 价格低廉。 缺点：容易受各

16、种热源、光源干扰 ； 被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收 ， 易受射频辐射的干扰 ； 环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵 。 3.1.2 热释电模块电路分析 热释电红外传感器接收到红外热释电信号，并把它转换成模拟信号，但由于它输出的电信号太小且不稳定，所以我们要用 BISS0001 红外处理芯片对该电信号进行处理，把它转化为稳定的电信号 6。 具体电路图如下： D1S2G3U0R E 20 0 B - 2R 1 92 20 1C3* 20 3C9* 10 4R 2 04 7KR 2 12 2KC6* 10 4R 1 02 2KR 1 11

17、0KR 1 42 .2 M可变电阻C 1 0R 1 62 2KC 1 62 2u FR 1 21 .5 MA1Vo2RR13RC14RC25RR26V S S7V R F8VC9IB10VDD112 O U T122 I N -131 I N +141 I N -151 O U T16BISS0001U1B I S S 00 0 1C7*R 1 31 .5 MR 2 5C 1 81 0u FC 1 31 04R 1 7 2 20 KR 1 8 1 .5 M123J1C O N 3跳冒C 1 71 uFR 1 52 7KC 1 2*R91 0KC4* 20 3 C8*C 1 1*R11 0KD1

18、P H O T OV C C图 3-3 热释电模块电路 - - 6 - - 热释电传感器的输出信号是一个低频信号（频率在 010Hz），且输出幅度小（几个 mV），由于 BIS0001 集成电路的 11 脚对应内部运放 OP1 同相输入端，输入阻抗较高，容易受到外界电磁干扰，所以电路中采用 C2 和 R1 并联构成一个低通滤波，防止高频干 扰 3。保证热释电传感器的有用信号能被正常放大。 C2和 R1 在电路中起到抗干扰的作用 3.1.3 光敏电阻 光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，它具有在特定的波长的光照下，其阻值迅速减小的特性（如图 3-4）。在本设计中，在 BIS0001 的第 9脚上，接光敏电阻，且并联上分压电阻 R1，使之实现利用亮度高的条件（如天亮）下自动关灯，因为 BIS0001 的管脚 9 是一个比较器，当天亮时，光敏电阻的阻值就低，当低于芯片的比较电压时，则电路截止 4。 图 3-4 管脚 9 的比较电路 图 3-5 光敏电阻的特性曲线 3.2 无线发射和接收电路设计 无线发射电路包括无线发射、接收电路和 PT2262 编码芯片的介绍。