第一章 绪论

近十几年来，随着我国城市建设的快速发展，楼宇照明也相应飞速发展。在楼宇的照明数量与质量两个方面均有显著的变化与提高，特别是随着人民生活水平进入小康水平，楼宇照明水平提高很快，追求人工照明光环境的舒适性、个性化、安全、节能等方面日见突出。楼宇中人工光环境对于满足人们的生活、学习、娱乐以及工作方面有着重要的意义。

照明控制系统传统是以照明配电箱通过手动开关来控制照明灯具的通断，或通过回路中串入接触器，实现远距离控制。而今出现的楼宇自控系统，是以电气触点来实现区域控制、定时通断、中央监控等功能。由于照明控制系统在楼宇自控系统中并非独立，同时控制功能简单，因此使用上有一定的局限性。故当楼宇自控系统出现故障时，照明系统亦受到影响。随着微电子技术与数字化技术的发展，开发出了智能化水平更高的专业照明控制的独立系统，从而能节约能源、延长灯具寿命、提高照明质量。根据使用客户的经验，不仅使照明管理与设备维修简单及降低费用外，还对环境改善、提高工作效率都有着显著的效果。

本系统是以单片机为控制器的核心，其是以AT89C51为基础，以人体释热红外线传感器和光敏三极管为信号采集单元,再连接外围电路，通过单片机通信方式实现照明灯具的智能控制。

1.1 系统设计要点

照明作为智能楼宇的子系统之一，它对智能楼宇的舒适性、经济性、方便性具有重要的意义。利用人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，可以有效的对房间照明回路的智能控制，避免了照明用电的大量浪费。本设计以AT89C51单片机作为控制装置的智能部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在（没人时教室里灯全关，有人则进行下步行动），采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度（光强时灯全关，光一般时灯开两盏，光弱时开3盏灯）；根据房间合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对房间照明回路的智能控制，避免了教室用电的大量浪费[9]。

在特殊情况下（如多媒体教学和电影文学欣赏）可以通过手动来控制灯的开

关。一号按钮控制手动与自动，二号按钮控制灯的开关盏数（按0次没灯开，按1次开1盏灯，按2次开2盏灯，按3次开3盏灯，按4次后返回到0）。

在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。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[10]。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用51系列单片机，因此使用汇编语言进行开发。

1.2 系统的结构

系统的结构主要由三部分组成：（1）单片机控制系统（2）信号采集处理系统（3）LCD显示系统（4）电灯电源驱动系统，达到控制照明灯具的目的。

LCD显示AT89C51单片机电灯驱动电路人体存在信号采集电路光敏三极管采光电路狗门

图1.1 结构示意图

外接的传感器（人体释热红外线传感器和光敏三极管）将信号传送给单片机后，由单片机控制灯的开关和显示系统。

系统在单片机的控制之下完成数据的处理、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。

1.3系统性能指标及技术要求

首先单片机通过按钮1判定是自动还是手动，若是自动则人体存在信号采集电路和光敏三极管采光电路先后工作判定室内是否有人，和室内关照度，单片机再决定是否开灯，开几盏灯。最后通过LCD显示开了几盏灯和关闭了几盏灯。 手动/自动

（1）自动

A 全关

B 开2盏灯 C 开3盏灯 （2）手动

A 全关 C 开2盏灯

D 开3盏灯

B 开1盏灯

1.4 本章小结

本章主要从系统设计要点、系统的结构、系统性能指标及技术要求三方面对所研究的照明控制系统的设计框架和性能进行了阐述，该系统由一个主控制器与若干个分控制器组成。

系统的设计首先要从硬件方面着手，在绘制出正确的电路图后，再按功能要求编制出相应的软件程序，最终要达到所要求的性能指标。

第二章 硬件设备的应用

2.1单片机的应用技术

电子技术和微型计算机的迅速发展，促进微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用，单片机（单片微型计算机）的应用已经渗透到国民经济的各个部门和领域，它起到了越来越重要的作用。

单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。

单片机由硬件系统与软件系统组成。硬件系统是指构成微机系统的实体与装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成[1]。其中运算器和控制器一般做在一个集成芯片上，统称中央处理单元（Central Processing Unit）[2]，简称CPU，是微机的核心部件。CPU配上存放程序和数据的存储器[2]、输入/输出（Input/Output，简称I/O）[2]接口电路以及外部设备即构成单片机的硬件系统。软件系统是微机系统所使用的各种程序的总称，人们通过它对微机进行控制并与微机系统进行信息交换，使微机按照人的意图完成预定的任务。软件系统与硬件系统共同构成完整的单片微型计算机系统，两者相辅相成，缺一不可。

2.2人体释热红外线传感器

人体释热红外线传感器（及红外线热释电传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成[7]。

敏感单元的制造材料有所不同。如，SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3制成。这些材料再做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是做在同一硅