1、 （ 20_ _届） 本科毕业 设计 基于单片机的节能断电保护器 主电路和检测电路设计 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 电力已经成为人们最重要的能源，它在带给人们舒适方便的同时，也在消耗着自然界日益枯竭的资源，还有因使用不 当而造成的各种事故也时有发生。因此，节 约 用电和安全用电 ，已经成为 电力用户 必须应该注意 的两个问题。 如在学校的教室等一些公共场所，电力负荷较大。 当 人离开后应该及时关断电源，这样可以有效地节约电能和防止火灾等事故的发生。 本设计 以单片机、人体红外线传感器为核心，构成一种成本低，既可有效节约电
2、能，延长电器设备的使用寿命，又可防止电 气 火灾的节能与断电保护器。它既可家用，又可用于办公场地、学生宿舍等，安装调试方便。只要传感器安装的位置合适，该 系统便 能可靠地工作，达到节能与断电保护的目的。 关键词： 人体红外传感器，单片机 ，节能，安全 II The Power-saving blackouts protector Based on SCM Main circuit and detect Circuit Abstract Power has become the most important energy.While it brings people comfortable an
3、d convenient it is consuming the increasingly exhausted natural resources.And the accidents because of improper use occur occasionally.So saving the power energy and using power energy safely have become the two important problems which the power users must pay attention to.In some public places suc
4、h as the classroom in school, the electric load is big,when there is no person in the public places,the power supply should be shut off as a result,we can save power energy effectively and prevent the fire accident. The power-saving blackouts protector is Based on SCM and human infrared sensors, it
5、is low cost and it not only can save power energy effectively, Prolong the service life of electrical equipment but also can prevent electricity disaster and fire disaster. it can be not only used at home but also in office and students dormitory. It is convenient to install and debug. As long as th
6、e place where the sensor is installed is right, this project can work stably and can reach the destination of power conservation and power-off protection. Keywords: Human infrared sensors, SCM, Power saving, Safety III 目录 摘 要 . III Abstract . II 1.课题的来源 . 1 2.课题的意义 . 2 3.人体检测模块和节能报警技术的国内外发展现状 . 4 3.
7、1.人体检测模块的研究现状 . 4 3.1.1.雷达多普勒效应的传感器技术 . 4 3.1.2.基于磁阻效应的智能传感器技术 . 4 3.1.3.以热释电传感器构成的人体感应开关 . 4 3.2.节能或报警技术国内外发展现状 . 4 3.2.1.基 于 AT89C51 单片机节能 灯的设计 . 4 3.2.2.基于单片 机 AT89C51 热释电红外报警系统的设计 . 5 3.2.3.室内照明设备开关智能控制器的研究与设计 . 5 4.热释电传感器检测人体模块 . 6 4.1.热释电传感器工作原理 . 6 4.2.信号采集及信号处理模块 . 6 4.2.1BISS0001 芯片介绍 . 7 4
8、.2.2BIS0001 芯片的内部框图 . 9 4.2.3.总的热释电传感器模块的线路图和工作原理 . 10 5.LM7805 稳压模块 . 12 5.1.LM7805 芯片介绍 . 12 5.2.LM7805 稳压模块的工作原理 . 12 6.电机驱动模块 . 13 6.1.L298N 芯片介绍 . 13 6.2.L298N 控制器原理 . 15 6.3.采用 PWM 来实现直流电动机的调速 . 16 6.4.LM298 电机驱动模块图 . 17 7.Atmaga16 处理芯片 . 18 7.1.Atmaga16 芯片介绍 . 18 7.2.Atmaga16 芯片 结构综述 . 19 8.继
9、电器控制模块 . 26 8.1.继电器介绍 . 26 IV 8.2.电磁式继电器介绍 . 26 8.3. 5 脚继电器管脚的判别方法 . 26 9.设备方案设计与总体设计 . 27 9.1.设计的总模块图 . 27 9.2.总体设计报告书 . 27 9.3.程序流程图 . 28 9.4.程序 . 28 结论 . 33 参考文献 . 34 致谢 . 35 附录 . 36 基于单片机的节能断电保护器 主电路和检测电路 1 1.课题的来源 电力已经成为人们最重要的能源，它在带给人们舒适方便的同时，也在消耗着自然界日益枯竭的资源，还有因使用不当而造成的各种事故也时有 发生。因此，节 约 用电和安全用电
10、 ，成为 电力用户 必须应该注意 的两个问题。 在学校的教室等一些公共场所，电力负荷较大。 当 人离开后应该关断电源，可以有效地节约电能和防止火灾等事故的发生。 本设计 以单片机、人体红外线传感器为核心，构成一种成本低，既可有效节约电能，延长电器设备的使用寿命，又可防止电 气 火灾的节能与断电保护器。它既可家用，又可用于办公场地、学生宿舍等，安装调试方便。只要传感器安装的位置合适，该 系统 能可靠地工作，达到节能与断电保护的目的。 基于单片机的节能断电保护器 主电路和检测电路 2 2.课题的意义 在经 济加快发展的同时，也出现了能源、 一些 原材料紧张的状况，随着经济的快速发展和部分地区水情、
11、气候的异常变化，全国用电量超常增长，去年用电量连续 17 个月平均增速超过 15。中国用电量正以年均 5的速度增长： 1990年中国发电量为 6212 亿度， 2001 年增加到 14330 亿度， 10 年翻了一番， 2003年的用电量接近 16000 亿度，到 2020 年则将达 33700 亿度，去年以来中国用电需求快速增长而导致缺电范围不断扩大。根据国务院最近统计的数据，目前全国电力供需缺口达到 1000 万千瓦，近几年 6 月份至年终，有 21 个省市区先后 出现不同程度的限电情况，上海、广东、江苏、浙江等用电大省，甚至包括煤炭资源丰富的山西省，水源充足的青海省均不断出现拉闸限电的尴
12、尬。一时间， “电 荒”突然成为影响经济发展和社会生活的主要障碍之一。给人民生活和经济发展带来一定影响，有专家预测：未来几年 ,全国电力供需形势将更加严峻。 在 “电荒 ”日益严重的情形下，许多地方正常的经济活动已受到极大 冲击。有些地方要求宾馆饭店、大型商场、超市、娱乐场所等商业用户在用电高峰时段限制一半制冷设备的用电负荷 ,晚上高峰期间的灯箱霓虹灯等广告一律停止 ,以最大限度让电于民。一些公司为 了让电于民，部分生产线基本上处于半停产状态。在江苏 200多家高耗能的钢厂、化肥厂等企业，被令在近 3个月用电高峰期间检修。上海有关部门呼吁居民把空调调高一度以便缓解缺电压力。同时有 800家企业
13、调整厂休错开用电高峰， 300多家企业避峰让电，近千家企业被限电。从湖南长沙到浙江杭州，部分街区的路灯甚至红绿灯都被迫关闭，对人民生活和经济发展带来很大影响。 有专家分析，未来 15 年，中 国经济能否保持快速增长，一个重要的先决条件就是能源供应的充足，而电力是主要的能源，因此节电 就 显得非常重要。 固然企业节能会带来不可估量的效益， 但是同时能在日常生活中注意节能也 能省下一批不可观的能源。每一个社会成员对社会发展及人类进步起着不可替代的推动作用，是我们社会发展的主要支柱。我们中国是人口大国，如果能提高社会成员的综合素质，切实了解节能环保的现实意义和重大作用，将每个社会成员组织起来，牢牢抱
14、成一团，从生活的方方面面着手去认识，去改进，相信目前的资源短缺问题就能得到很大改善。然而现实生活当中，检查我们的行为，司空见惯的“无意识浪费”，在家庭生活中浪费掉的宝贵能源实在太多了。习惯成自然，且有很多浪费现象是人们长期养成的习惯，又习以为常，因此在节 约能源方面考虑得不多。 随着时代的进步，科技的发展，资源已显得越来越紧缺，节能也便成了一个走在刻不容缓的问题。照明，电器设备的使用在我们生活中已成了不可缺少的部分。同时 ，安全问题也是现在人们越来越重视的一个问题。那么，如果能做到生活中的节能将在节能行动中跨出了一大步。如果能及时地把用电设备都基于单片机的节能断电保护器 主电路和检测电路 3
15、关掉，相信会减少很多事故的发生，也就保护了人们生命和财产的安全。 基于单片机的节能断电保护器 主电路和检测电路 4 3.人体检测模块和节能报警技术的国内外发展现状 3.1 人体检测模块的研究现状 3.1.1 雷达多普勒效应的传感器技术 应用雷达多普勒效应的传感器技术，是用超宽频的冲击雷达，连续照射、检测回波中的心跳信号。它像一个小型的雷达系统，有一个发送超宽频信号的发送器、一个侦测接收返回信号的接收器。雷达信号发送器连续发射电磁信号，对一定空间进行扫描，接收器不断接收反射信号并对返回信号进行算法处理。如果被探测者保持静止，返回信号是相同的；如果目标在动，则信号是有差异的。通过对不同时间段接收的
16、信号进行比较等算法处理，就可以判断目标是否在动，即判断是否有生命信息存在 1。 3.1.2.基于磁阻效应的智能传感 器技术 基于磁阻效应的智能传感器技术，是人体心脏的生理学研究和物理学的介电质研究合而成的处理非均匀电场中的电介质材料 特性的技术。心脏的每次跳动产生一个微弱的电场信号，这些信号构成了在人体周围 360 度扩展的超低频非均匀电场，人体的每一个部分都对该电场产生影响，但心脏周围的电场行为是主要的电场产 生地。该智能传感器的滤波电路允许只有人体非均匀电场才能对敏感单元的特殊电介质材料进行极化，正、负电荷分离，并且分别被收集到敏感器件的两端，使构成的探测器指向非均匀电场的最强部分，即判断
17、是否有生命信息存在。特殊的电波过滤器 ，可以将其他异于人类的动物等不同于人类的频率加以过滤去除，使其只感应到人类所发出的频率产生之电场 2。 3.1.3.以热释电传感器构成的人体感应开关 以热释电传感器构成的人体感应开关已广泛应用于照明控制、家电智能化和自动报警等产品中。目前，这类产品根据采集人体信息的方法不同分为两种机型，一种是直接使用热释电传感器被动远红外探测功能的单被动探测式机型，另一种是让传感器不断转动 (通过电动机 )使被动探测变成主动探测的单主动探测式机型。前者对静止人体无效而使控制器的用途受到限制，后者能耗大，且会不断地产生机械磨损 而严重影响其使用寿命。为此 ， 推出了新型热释
18、电传感器人体感应自动开关。该自动开关把被动探测与主动探测集合一体 ， 并由单片机控制，电动机无需连续运转，人体无论活动与否 ， 都能准确地检测出人体信息，实现人来、人在开关接通，人离后延时数分钟自动断开的控制作用。该自动开关已经在自控系统中得到广泛应用。 3.2 节能或报警技术国内外发展现状 3.2.1.基 于 AT89C51 单片机节能 灯的设计 高校教学楼照明用电的管理存在着不同程度的电能浪费现象，对教学楼照明基于单片机的节能断电保护器 主电路和检测电路 5 管理的要求是在充分保证教室照度的前提下，尽可能地节约电能。本文设计了一种基于单片机的教室灯光智能控制系统。该系统以 AT89C51
19、单片机主控单元为核心，通过相关电路的驱动完成对系统设备（电灯）的控制，实现了对教 室灯光的自动开灯关灯控制，从而避免电能的浪费 11。 3.2.2.基于单片机 AT89C51 热释电红外报警系统的设计 随着社会的不断进步和科学技术经济的不断发展、人们生活水 平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。为了满足现代住宅防盗的需要而设计家庭式电子防盗系统，它在以前的防盗器基础上做了很大的改进。不但可以用于单一的住宅区，也可 用于较大规模住宅区的防盗系统。它的工作性能不容易出现不报和误报现象，安全可靠。不仅如此，它使用了单片机做信号处理器，这样有利于与计机相连接
20、利用计算机，统一管理整个小区的住户基本情况资料等。在计算机内存储起来，方便来访人的查询和保安人员的统一管理 9。 3.2.3.室内照明设备开关智能控制器的研究与设计 随着能源供应的日益紧张，各级政府对节能工作的重视程度不断提高，国家教育部也积极响应提出了“建设节约型 高校 ”的号召，并且教育部科技发展中心自 2009 年 12 月 3 日起设立高校节能减排技术推广办公室 。 其主要职责为： 编制高校节能减排技术推广项目计 划；组织高校节能减排项目申报；制定高校节能减排建议方案；推广节能减排技术等。由于高校教室管理一般采用开放式管理模式，学生基本上无固定的班级教室无固定的座位。因此长明灯全开灯的浪费现象比较普遍。这些现象造成了不必要的有形和无形的浪费 15。针对这种现象，有许多专业人士设计制作了自动控制灯光开关的设备，可以在室内无人的情况下，延时关闭灯光，但这些设备大多存在着误动作较多的问题，而且多是只能全部打开或关闭，所有照明设备其适用性和稳定性较差，于是设计了室内照明设备开关智能控制器。
