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毕业论文-智能开关-智能控制-智能灯.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.82M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘 要
    Abstract
    第一章 绪论
    1.1智能灯设计背景
    1.2.1全自动调光：
    1.2.2光环境场景智能转换：
    1.3.1家居领域——提供安逸舒适的生活空间
    1.3.2办公领域——在节能便捷中提高效率
    1.3.3公共设施领域——绿色安全环保
    1.4.1市场可行性
    1.4.2教室智能灯经济可行性
    第二章 教室智能灯系统结构
    2.1教室智能灯实物介绍
    2.2.1 RE200B热释电传感器介绍
    2.2.1.1 热释电红外线传感器RE200B的优缺点
    2.2.1.2热释电红外线传感器RE200B的安装要求
    2.2.1.3 RE200B性能参数
    2.2.2菲涅尔透镜介绍
    2.2.2.1菲涅尔透镜基本原理　　
    2.2.2.2菲涅尔透镜作用：
    2.2.2.3菲涅尔透镜应用：
    2.2.3单片机ATMEGA16介绍
    2.2.3.1 ATMEGA16芯片的功能特点
    2.2.3.2 ATMEGA16芯片的引脚结构
    ATMEGA16芯片的引脚结构如图2-8
    2.2.4 BIS0001芯片介绍
    2.2.4.1 BIS0001芯片的功能特点
    2.2.4.2 BIS0001芯片的最大绝对额定值和工作额定值
    2.2.4.3 BIS0001芯片的引脚结构
    BIS0001芯片的引脚结构如图2-9
    2.2.4.4BIS0001芯片各引脚的主要性能
    2.2.4.5BIS0001芯片的功能说明电路
    BIS0001芯片的功能说明电路如图2-10所示
    2.2.4.6BIS0001芯片的典型应用电路
    BIS0001芯片的典型应用电路如图2-11
    2.2.5 LCD1602介绍：
    2.2.5.1 1602采用标准的16脚接口
    2.2.6 光敏电阻
    2.2.7 贴片电容
    2.2.7.1贴片电容特点
    2.2.7.2 电容的主要特性参数：
    3.2.1红外感应电路
    3.2.2光敏感应电路
    3.3.1程序设计的步骤
    3.3.2总体设计框图
    总体设计框图如图3-6所示　　
    3.3.3系统初始化
    系统初始化流程如图3-7所示：
    3.4.1电路板印制
    3.4.2元件焊接
    3.5.1稳压电源调试
    3.5.2感应距离调试
    3.5.3显示调节：
    3.5.4延时调节
    五邑大学本科毕业设计 摘 要 在本文中，热释电红外线传感器（PIR）被作为红外信号传感器,并且 BISS0001（一 款具有较高性能的传感信号处理集成芯片）被用来处理检测到的红外信号。另外，主控单 片机（ATMEGA16 ）被用来控制电路系统的运行。最后，在电路系统中，光敏电阻(用来 检测环境照度)和菲涅尔透镜等元件被使用来完成相关的辅助功能。实验结果表明红外热 释电传感器能够有效地检测到人体红外，实现智能灯的开启和关闭，这些功能使该照明电 路系统能够更加节能和便捷。另一方面，由作为开关的开断的阈值信号, 即外界光照强度, 经单片机处理程序处理后能够对教室智能灯系统进行适时地开启和关闭。 关键词 智能灯；热释电传感器；ATMEGA16 ；BISS0001；RE200B I
    五邑大学本科毕业设计 Abstract In this article，the pyroelectric infra-red transducer（PIR） is taken as the infrared signal sensor，and the BISS0001 which is the integration chip for sensing signal processing with high performance is used to deal with the detected infrared signal. In additional, the ATMEGA16 is taken as the microcontroller (computer-on-a-chip) with master control, which is used to control the operation of the electric circuit system, where the photo resistor which is used to detect the amplitude of illumination for the external environment, and the Fresnel Lenses are used to complete other auxiliary function. The experimental results indicate that, the PIR, makes the infrared of human body detected effectively, and realizes the on and off of the intelligent light. These functions can make the electric circuit system for illumination run with lower power and in the case that when the threshold signal of on let it controlled conveniently. On other hand, and off of the light switch, is handled by the ATMEGA16, it can control in time the key-on and key-off of the intelligent illumination system in classroom illumination intensity, i.e., the external Key words Intelligent light pyroelectric infra-red ATMEGA16 BISS0001 RE200B II
    五邑大学本科毕业设计 目录 要 ................................................................................................................................................................. I 摘 Abstract.................................................................................................................................................................. II 第一章 绪论 .......................................................................................................................................................... 1 1.1 智能灯设计背景 ....................................................... 1 1.2.1 全自动调光： ................................................... 1 1.2.2 光环境场景智能转换： ........................................... 2 1.3.1 家居领域——提供安逸舒适的生活空间 ............................. 2 1.3.2 办公领域——在节能便捷中提高效率 ............................... 2 1.3.3 公共设施领域——绿色安全环保 ................................... 2 1.4.1 市场可行性 ..................................................... 2 1.4.2 教室智能灯经济可行性 ........................................... 3 第二章 教室智能灯系统结构.............................................................................................................................. 5 2.1 教室智能灯实物介绍 ................................................... 5 2.2.1 RE200B 热释电传感器介绍 ........................................ 5 2.2.1.1 热释电红外线传感器 RE200B 的优缺点......................................................................6 2.2.1.2 热释电红外线传感器 RE200B 的安装要求 ...................................................................6 2.2.1.3 RE200B 性能参数 ...........................................................................................................7 2.2.2 菲涅尔透镜介绍 ................................................. 7 2.2.2.1 菲涅尔透镜基本原理.....................................................................................................8 2.2.2.2 菲涅尔透镜作用： .........................................................................................................8 2.2.2.3 菲涅尔透镜应用： .........................................................................................................8 2.2.3 单片机 ATMEGA16 介绍 ............................................ 8 2.2.3.1 ATMEGA16 芯片的功能特点 ...........................................................................................9 2.2.3.2 ATMEGA16 芯片的引脚结构 .........................................................................................11 ATMEGA16 芯片的引脚结构如图 2-8..........................................................................................11 2.2.4 BIS0001 芯片介绍 .............................................. 12 2.2.4.1 BIS0001 芯片的功能特点...........................................................................................12 2.2.4.2 BIS0001 芯片的最大绝对额定值和工作额定值 .......................................................12 2.2.4.3 BIS0001 芯片的引脚结构...........................................................................................12 BIS0001 芯片的引脚结构如图 2-9............................................................................................12 2.2.4.4BIS0001 芯片各引脚的主要性能 .................................................................................13 BIS0001 芯片的功能说明电路 .................................................................................13 2.2.4.5 BIS0001 芯片的功能说明电路如图 2-10 所示 .........................................................................13 BIS0001 芯片的典型应用电路 .................................................................................14 2.2.4.6 BIS0001 芯片的典型应用电路如图 2-11..................................................................................14 2.2.5 LCD1602 介绍： ................................................ 14 2.2.5.1 1602 采用标准的 16 脚接口 .......................................................................................14 2.2.6 光敏电阻 ...................................................... 15 2.2.7 贴片电容 ...................................................... 15 2.2.7.1 贴片电容特点 ............................................................................................................... 15 2.2.7.2 电容的主要特性参数： ..............................................................................................15 III
    五邑大学本科毕业设计 3.2.1 红外感应电路 .................................................. 17 3.2.2 光敏感应电路 .................................................. 19 3.3.1 程序设计的步骤 ................................................ 19 3.3.2 总体设计框图 .................................................. 19 总体设计框图如图 3-6 所示 ............................................ 19 3.3.3 系统初始化 .................................................... 20 系统初始化流程如图 3-7 所示： ........................................ 20 3.4.1 电路板印制 .................................................... 21 3.4.2 元件焊接 ...................................................... 21 3.5.1 稳压电源调试 .................................................. 22 3.5.2 感应距离调试 .................................................. 22 3.5.3 显示调节： .................................................... 22 3.5.4 延时调节 ...................................................... 22 IV
    五邑大学本科毕业设计 第一章 绪论 1.1 智能灯设计背景 智能灯从20世纪90年代进入我国市场以来，受市场环境、消费意识、产品成本、产品 价格、推广力度等影响，一直发展缓慢。消费者对智能照明认识不足、节能观念不强是市 场发展缓慢的最主要的原因。进入21世纪，特别是最近几年来，随着国民经济的飞速发展， 特别是我国房地产行业的高歌猛进，智能照明产业迅速发展，涌现出了各种别具特色的智 能开关产品。 现在我国的智能灯领域还没有形成规模，但智能灯厂商正在极力引导消费者使用智能 灯。随着国家大力推广可持续发展，节能绿色发展，“低碳生活”在我国的稳步深入，随 着能源价格的飙升，全球节能日趋盛行，国家节能补贴的实施，加上当前国家政策下基础 工程的促进，节能型智能灯产品也逐渐成为灯具市场的宠儿[1]。智能节能灯迎来新一轮发 展机遇。 时代在进步，科技在创新！智能化的设备已经随处可见。我校面积宽广，建筑颇多， 有大量的楼道、宿舍、办公室、实验室、教室、路灯等灯光设备。每天这些设备消耗大量 电力资源。如果在所有地方均安装上智能开关势必能节省大量能源。如图1-1所示，我校 也跟随时代的脚步力行节约能源，保护环境。 图1-1：我校宣传节约用电 于此以教室为例，利用红外智能灯为老师和同学们提供方便、节约能源、保护环境。 1.2 智能灯魅力 1.2.1 全自动调光： 根据外界光线强度系统能够自动开启或者关闭，无论在什么场所或天气如何变化，系 统均能保证室内灯具的适时关闭开启。 1
    五邑大学本科毕业设计 1.2.2 光环境场景智能转换： 本文设计的教室智能灯系统还有很多不足之处，但是通过改进完全可以用相似原理设 计出先进的照明系统。智能灯照明控制系统可预先设置不同的场景模块，需要时只要在相 应控制面板上进行操作即可调入所需的场景。用户还可以通过可编程控制面板对场景进行 实时调节以适应不同要求。 实现智能照明控制一般可以节约20 —40%的电能，不但降低了用户电费支出，也减轻 了供电压力。智能与照明技术的结合，构筑了充分的技术平台，将节能、低耗、长寿命、 运行节约、以人为本等绿色和可持续发展的照明理念充分演绎出来[2]。 1.3 智能灯的应用 1.3.1 家居领域——提供安逸舒适的生活空间 传统开关的控制方式，制约了当今快节奏的生活方式。随着科技的飞速发展和人民生 活水平的快速提高， 人们对家庭的照明系统提出了新的要求，除了要方便快捷外，还要 求管理智能化和操作简单化以及灵活化，要求控制照明光源的发光时间、亮度，对不同的 应用场合营造相应的灯光场景。所以，智能开关代替传统开关，智能照明系统代替传统照 明系统，是家居智能化过程中的必然一步。 1.3.2 办公领域——在节能便捷中提高效率 在快节奏的今天，员工每日忙于处理繁忙的事务，简便、灵活、舒适的办公环境， 能让他们心情愉悦，工作效率有效地提高。同时，良好的节能意识也能在智能化办公照明 完美体现。智能灯能自动关闭没有人员的区域的照明设备，将不必要的能耗降到最低。随 着日常商务事务的日渐繁忙，人们在办公室呆的时间也越来越长，对工作环境的关注也愈 加重视，高品质的智能化办公照明进驻办公室，不仅能节能降耗同时也将提升人们的工作 效率。 1.3.3 公共设施领域——绿色安全环保 智能灯在公共设施中的应用也是非常重要的。随着科技的发展，可以在一些走廊、楼 梯、电梯、路灯等地方用智能灯代替传统灯，有人则明，无人则灭，既体现了人性化又节 约了能源[3]。 1.4 教室智能灯可行性分析 1.4.1 市场可行性 在国家大力提倡和谐、节能社会的同时，节能显得尤为举足轻重。近来的全国各 地政府纷纷出台激励推广政策，采用宣传提倡、财政补贴等具体措施，将节能的普及使用 2
    五邑大学本科毕业设计 又推向一个新的高度。与此同时，国际社会乃至欧盟也出炉了一些相关条约提倡使用节能 器具。在这样一个市场前提下，2010年灯具市场，智能节能灯具将成为耀眼的新兴市场。 1.4.2 教室智能灯经济可行性 教室智能灯是在节能灯的前提下，进行发展创新的。如果将本文所介绍的教室智能灯 进行产业化生产，每间教室的材料成本不足20元，加上敷设安装，成本也可控制在200元 以内。 以五邑大学普通教室为例：每间教室有8个灯管，每个灯管40w。如果安装智能开关， 每天每个灯管少开启2个小时，每天能节约0.32度电，每度电0.7元，每天节约0.448元， 每年节省0.448*365=163.52元。当然实际计算不仅仅看经济效益，更重要的是满足正常照 明的同事后也为国家节约了大量能源！所以教室智能灯从经济层面考虑是完全切实可行 的。 1.5 智能灯发展概述 现在国外采用比较多的智能灯控制系统有两种：一是将无线通讯功能负载在LED照明 设备上，利用Zigbee（IEEE 802.15.4协议的代名词）技术进行远程控制。Zigbee技术其 特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本的无线组网通讯技术。 示意图如图1-2所示： 图 1-2：Zigbee 技术的智能灯系统图 另外一种就是利用有线宽带，将所有照明设备集中到控制面板上管理控制。根据实际 情况在控制面板上控制灯光。当然除此之外简单一点的智能灯，还有采用声控的，压力传 感的，或者红外对管控制的。但是这些都存在一些问题： 利用zigbee技术控制的智能灯和利用控制面板的智能灯，根本不适合大规模的推广应 用。因为：1、投入成本太大，不适合平常老百姓以及办公使用。2、技术相对复杂，需要 有专人控制，专人维护，增加了人力成本。 1.6 本文设计的智能灯简介 3
    五邑大学本科毕业设计 如果采用成本较低的压力传感或者声控、红外对管、红外计数这些都存在无法逾越的 困难。经过仔细分析考虑、对比，设计可行性、成本、有效性等因素本设计采用热释电传 感器进行设计。 本教室智能灯设计如图1-3所示： 按 键 输 入 延 时 时 光敏电阻控 制系统开 热释电传感器 1 检测 热释电传感器 2 检测 atmega16 主控单片机 LED 灯 1 开/关 LED 灯 2 开/关 LCD 显 示 延 时 时 图1-3：教室智能灯设计框图 本设计主要为了解决教室里面人走灯不灭，以及一人自习所有灯管都开启的问题。采 用本教室智能灯系统能够有效杜绝此事。达到节能降耗、方便快捷的目的。 1.7 本章小节 本章通过对教室照明灯智能监控系统的社会背景和社会环境的深刻分析，以及发展教 室照明灯智能监控系统的发展意义，同时阐述了国内外的智能灯的研究现状及技术和本设 计的设计思路。说明了发展照明灯智能监控系统的实用性和必要性。 4
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