課程設(shè)計(jì)--教室節(jié)能防盜控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　控制科學(xué)與工程學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱：教室節(jié)能防盜控制系統(tǒng)</p><p>　　教室節(jié)能防盜控制系統(tǒng)</p><p><b>　　摘要：</b></p>&l

2、t;p>　　基于AT89S52 單片機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)教室節(jié)能系統(tǒng)。該系統(tǒng)有三種工作模式，夜間防盜、自習(xí)模式和上課模式。系統(tǒng)日光燈受光線強(qiáng)度控制，電風(fēng)扇受溫度控制。并通過(guò)紅外光電傳感器組檢測(cè)教室人數(shù)，自習(xí)模式下系統(tǒng)根據(jù)教室實(shí)際人數(shù)分組控制電風(fēng)扇和日光燈。</p><p><b>　　Abstract：</b></p><p>　　AT89S52 microcontro

3、ller based design of a classroom saving system. The system has three operating modes, night security, study mode and go to school mode. Under fluorescent light intensity control system, electric fans controlled by temper

4、ature. And through infrared photoelectric sensors detect the number of classrooms, study mode, the system based on the actual number of classrooms packet control fans and fluorescent lamps.</p><p><b>　

5、　關(guān)鍵詞：</b></p><p>　　AT89S52；紅外光電傳感器；節(jié)能</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，能源問(wèn)題日益突出。中國(guó)是個(gè)能源消費(fèi)大國(guó)，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，對(duì)能源的依賴性也越來(lái)越大，從而導(dǎo)致能源的缺口也隨之增大。因此，在開(kāi)發(fā)清潔環(huán)保的新能源的同時(shí)，節(jié)能也同時(shí)引起了

6、人們的重視。教室作為高等院校主要教學(xué)和學(xué)習(xí)交流場(chǎng)所，為了便于學(xué)生間進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)的相互動(dòng)態(tài)交流，通常采用分時(shí)段開(kāi)放式自由管理模式，也就是說(shuō)教室資源沒(méi)有像高中、初中等學(xué)校那樣將其特定到某個(gè)班級(jí)，這樣教室資源的調(diào)配、衛(wèi)生、以及治安維護(hù)等工作均由教室管理人員進(jìn)行靜態(tài)的管理。教室資源的開(kāi)放式管理雖然給學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)交流提供了便捷的場(chǎng)所，但由于缺乏對(duì)應(yīng)的高效調(diào)配管理自動(dòng)化系統(tǒng)，很多教室能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)一兩個(gè)人，甚至無(wú)人情況下，教室照明燈具、

7、風(fēng)扇等長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀態(tài)；或者在光線強(qiáng)度、溫濕度等條件滿足學(xué)習(xí)要求時(shí)，照明、風(fēng)扇等耗能電器依然處于額定運(yùn)行工況，從而造成大量的電能資源浪費(fèi)。按照教室等公共區(qū)域的照明設(shè)計(jì)規(guī)范可知，教室照明功率密度通常按照10W/m2 進(jìn)行設(shè)，也就是說(shuō)如果一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)教室按照96m2 進(jìn)行設(shè)計(jì)，則按照其照明系統(tǒng)從早晨8 點(diǎn)到晚上9 點(diǎn)正常運(yùn)行13 個(gè)小時(shí)，每個(gè)教室每個(gè)教學(xué)年度按160kw · </p><p><b>

8、　　2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)有三種工作模式：夜間防盜、自習(xí)模式和上課模式。三種模式由系統(tǒng)時(shí)間確定，關(guān)系。</p><p><b>　　如表1 所示。</b></p><p>　　防盜模式：在此模式下系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)紅外報(bào)警裝置來(lái)實(shí)行對(duì)整個(gè)教室的安全狀況的監(jiān)控。有人進(jìn)入教室時(shí)警報(bào)器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)出報(bào)警聲，保證教室財(cái)

9、產(chǎn)安全。上課模式：在此模式下不檢測(cè)教室人數(shù)，光敏傳感器、溫度傳感器工作。系統(tǒng)根據(jù)溫度控制風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)及檔位，通過(guò)光敏傳感器控制日光燈的開(kāi)關(guān)。溫度與風(fēng)扇檔位關(guān)系如表2。</p><p>　　自習(xí)模式：在此模式下防盜系統(tǒng)不工作，人體檢測(cè)模塊、光敏傳感器、溫度傳感器工作，此時(shí)我們將對(duì)教室中的人數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)人數(shù)和溫度來(lái)控制對(duì)應(yīng)燈和風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)，起到</p><p>　　節(jié)能的作用。其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表

10、3 所示。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)組成</b></p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)以AT89S52 為控制中心，加上溫度、光強(qiáng)檢測(cè)模塊，紅外報(bào)警模塊組成。具體如圖1 所示。 </p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　主控芯片采用atmel 公司的AT89S

11、52，其功能特性為：8k 字節(jié)Flash，256 字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，一個(gè)6 向量2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。可選擇節(jié)電模式和掉電模式。另外，支持ISP 功能，這給調(diào)試系統(tǒng)帶來(lái)極大的便利。溫度傳感器可采用美國(guó)DALLAS 公司的數(shù)字溫度傳感器DS18B20。它采用的獨(dú)特的1-wire 結(jié)構(gòu)，它與單片機(jī)之間采用串行數(shù)據(jù)傳送，對(duì)DS18B20 進(jìn)行

12、讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序。 </p><p>　　光敏傳感器可用一般的光敏電阻代替，外加適當(dāng)電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，經(jīng)過(guò)</p><p>　　一電壓比較器交給單片機(jī)I/O 口即可，或者不經(jīng)電壓比較器，經(jīng)過(guò)ADC 交給單片機(jī)也可以。</p><p>　　教室人數(shù)檢測(cè)可采用紅外發(fā)射管（白色）和接收管（黑色）來(lái)實(shí)現(xiàn)，發(fā)射管發(fā)出的紅外射線若被接收管接受，則電

13、路輸出高電平，若射線被擋住則電路輸出低電平，高低電平被單片機(jī)處理后變可統(tǒng)計(jì)出室內(nèi)人數(shù)。</p><p>　　夜間人體檢測(cè)可采用市場(chǎng)上很容易見(jiàn)到的人體熱釋電紅外傳感器如SGP102。此類傳感</p><p>　　器一般是檢測(cè)人體的移動(dòng)，從而在信號(hào)輸出端輸出一個(gè)脈沖。 </p><p>　　報(bào)警電路可采用一般的語(yǔ)音芯片，如美國(guó)ISD 公司出品的ISD1420。該芯片支持

14、語(yǔ)音的錄放，結(jié)合簡(jiǎn)單的控制引腳既可實(shí)現(xiàn)報(bào)警輸出。</p><p>　　日光燈驅(qū)動(dòng)可用一般繼電器，單片機(jī)I/O控制繼電器通斷，進(jìn)而控制日光燈的開(kāi)關(guān)。</p><p>　　電風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)由于設(shè)計(jì)檔位問(wèn)題，需采用PWM 調(diào)速，結(jié)合大功率MOS 管搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)</p><p><b>　　電路。</b></p><p><b&

15、gt;　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軟件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，本系統(tǒng)可在keil 環(huán)境下采用c 語(yǔ)言模塊化設(shè)計(jì)，易于維護(hù)和功能擴(kuò)充。主程序流程如圖２。 </p><p>　　圖2 系統(tǒng)主程序流程圖</p><p><b>　　5 功能展望</b></p><p>　　本系統(tǒng)還未充分發(fā)揮主控芯片

16、的全部性能，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要做進(jìn)一步的擴(kuò)充。如加上無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)用上位機(jī)控制多個(gè)教室的信息采集，從而實(shí)現(xiàn)一幢教學(xué)樓的控制；再如可加上課程表，由課程表控制教室是處于自習(xí)模式還是還是上課模式；可加上學(xué)生身份信息識(shí)別系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生上課，上自習(xí)的考勤；可加上視頻監(jiān)控，組成一個(gè)更大更完善的系統(tǒng)等。</p><p>　　本文只對(duì)教室節(jié)能控制系統(tǒng)做了介紹，而實(shí)際上，智能系統(tǒng)有很廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。如溫室智能控制系統(tǒng)，智能

17、家居系統(tǒng)，汽車智能輔助駕駛系統(tǒng)等。科技發(fā)展日新月異，智能系統(tǒng)將因其高效節(jié)能、方便易用，將逐步走進(jìn)我們的生活。</p><p><b>　　6結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　該控制系統(tǒng)在保證了教室照度要求的前提下,利用人體信息與光照信息實(shí)現(xiàn)了對(duì)教室照明燈具的自動(dòng)控制,減少了電能的浪費(fèi),提高了資源利用率。采用計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控,系統(tǒng)性能穩(wěn)定,大大降低了管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)

18、度,達(dá)到了節(jié)能的目的。</p><p><b>　　7個(gè)人體會(huì)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的

19、開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的。</p><p>　　回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在接近一星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)

20、服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)不懂一些元器件的使用方法，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言掌握得不好……通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。</p><p><b>　　8參考文獻(xiàn)：</b></p&g