智能節(jié)電照明系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　論文題目（中文） 智能節(jié)電照明系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) </p><p>　　論文題目（外文） Design and Development of Intelligent </p><p>　　Energy Saving Lighting System

2、 </p><p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，人類生活在朝著自動化和智能化方向發(fā)展。同時，隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強，對綠色節(jié)能的呼聲也越來越高。照明，作為人類生活中不可或缺的一部分，人們在對傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)愈發(fā)不滿的同時，對新型的智能節(jié)電照明控制系統(tǒng)的降臨歡迎備至。</p><p>　　本選題

3、設(shè)計了一套基于STC12C4052AD單片機的智能節(jié)電照明控制系統(tǒng)，通過熱釋電紅外傳感器模塊HC-SR501和光照檢測傳感器BH1750FVI模塊GY-30分別檢測人體紅外信號和光照強度。如果光照強度不足，且檢測到有人體信號，則單片機處理后會控制繼電器來開關(guān)LED燈。并且，單片機會根據(jù)周圍環(huán)境光照的強弱來調(diào)節(jié)PWM波，使得LED燈亮度隨之變化，以達到節(jié)能的目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞：智能節(jié)電；STC12C

4、4052AD；傳感器；LED</p><p>　　Design and Development of Intelligent Energy Saving Lighting System</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the ever-changing science and technolo

5、gy, human life in the direction of automation and intelligent development. At the same time, with the people's awareness of environmental protection gradually increased, the voice of the green energy is also getting

6、higher and higher. Lighting, as an indispensable part of human life, people in the traditional lighting control system increasingly dissatisfied with the new intelligent power-saving lighting control system come forward

7、welcome.</p><p>　　This design has designed a set of intelligent energy saving lighting control system based on STC12C4052AD single chip microcomputer. The infrared signal and illumination intensity are detec

8、ted by the pyroelectric infrared sensor module HC-SR501 and the light detection sensor BY1750FVI module GY-30 respectively. If the light intensity is insufficient, and the detection of a human body signal, the microcontr

9、oller will control the relay to switch LED lights. And, the microcontroller will be based o</p><p>　　Key words: Intelligent power-saving；STC12C4052AD；sensor；LED</p><p><b>　　目 錄</b>&l

10、t;/p><p><b>　　中文摘要I</b></p><p>　　AbstractI</p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　1.1 選題背景1</p><p>　　1.2 選題概念與意義1</p><p>

11、　　1.3 國內(nèi)外市場發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 選題研究目的3</p><p>　　1.5 選題研究創(chuàng)新點3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計方案1</p><p>　　2.1 系統(tǒng)功能描述1</p><p>　　2.2 總體設(shè)計方案1</p><p>　　2.3

12、 單片機的優(yōu)勢1</p><p>　　2.4 PWM控制LED2</p><p>　　2.4.1 PWM簡介2</p><p>　　2.4.2 PWM控制LED燈亮暗的原理2</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計1</p><p>　　3.1 STC12C4052AD單片機1</p>

13、<p>　　3.1.1 STC12C4052AD特點1</p><p>　　3.1.2 引腳圖2</p><p>　　3.2 人體紅外傳感器（PIR）模塊HC-SR5013</p><p>　　3.2.1 工作原理3</p><p>　　3.2.2 熱釋電效應(yīng)3</p><p>　　3.2.3 菲

14、涅耳透鏡4</p><p>　　3.2.4 模塊參數(shù)4</p><p>　　3.2.5 模塊特性4</p><p>　　3.2.6 觸發(fā)方式5</p><p>　　3.2.7 封鎖時間可調(diào)5</p><p>　　3.3 數(shù)字光強度檢測模塊GY-305</p><p>　　3.3.1

15、模塊簡介5</p><p>　　3.3.2 引腳功能描述6</p><p>　　3.3.3 模塊工作參數(shù)6</p><p>　　3.4 LED燈6</p><p>　　3.4.1 LED燈簡介6</p><p>　　3.4.2 LED燈的優(yōu)勢7</p><p>　　3.5 系統(tǒng)硬件電

16、路框圖8</p><p>　　3.6 系統(tǒng)硬件電路說明8</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計部分1</p><p>　　4.1 軟件設(shè)計概述1</p><p>　　4.2 程序設(shè)計流程圖2</p><p>　　4.3 系統(tǒng)邏輯表2</p><p>　　4.4開發(fā)環(huán)境介紹3&

17、lt;/p><p>　　第五章 總結(jié)與展望1</p><p><b>　　致謝1</b></p><p><b>　　參考文獻1</b></p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p><b>　　1.1 選題背景<

18、/b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會經(jīng)濟的不斷提升，人們的生活水平也不斷得到改善和提高。而對于21世紀的人們來說，生活中早已離不開“電”。所以，生活水平的提高自然而然會帶來用電量的劇增。然而，在目前化石能源消耗嚴重、新型能源發(fā)展緩慢占比小的形式下，用電負荷問題日益嚴重，尤其是對于我們這種發(fā)展中的人口大國。</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計，在我國總用電量中，照明用電能夠

19、占比12%，但是，由于照明設(shè)備管理不到位，通常會造成電能巨大的損耗浪費。所以，如何才能提高照明用電效率，這是目前亟待解決的問題。</p><p>　　目前，對于室外照明，國內(nèi)外均已實現(xiàn)了一定程度上的智能控制，但對室內(nèi)照明的管理和控制，依然是傳統(tǒng)的人工管理和手動開關(guān)，這樣會經(jīng)常出現(xiàn)沒能及時開關(guān)的現(xiàn)象，從而不僅造成能源上的浪費，還會有使用上的不便，縮短燈具的使用壽命。隨著計算機技術(shù)的普及和自動化程度的提高，照明管理系

20、統(tǒng)也應(yīng)朝著智能化和自動化方向發(fā)展，這是大勢所趨。所以，開發(fā)出一套既實用又方便的智能節(jié)電照明系統(tǒng)具有重要而深遠的現(xiàn)實意義。</p><p>　　相比于傳統(tǒng)照明，智能照明擁有節(jié)能、舒適、安全、高效等優(yōu)點，所以智能照明在多個領(lǐng)域，如：家居、辦公、商務(wù)及公共設(shè)施等都有著良好的發(fā)展境況。當(dāng)前，國內(nèi)的智能照明市場發(fā)展并不成熟，主要的應(yīng)用領(lǐng)域還集中在公共設(shè)施和商務(wù)領(lǐng)域，如會展場館、酒店、市政工程、道路交通領(lǐng)域等；此外，智能照明

21、在辦公建筑和高端別墅項目領(lǐng)域中也有所應(yīng)用。相信隨著國內(nèi)智能照明技術(shù)的發(fā)展和推廣力度的加大，智能照明產(chǎn)品有望得到大范圍普及。</p><p>　　1.2 選題概念與意義</p><p>　　智能節(jié)電照明系統(tǒng)，是指利用計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等構(gòu)建出一個無線或有線的控制系統(tǒng)，它能夠通過運行預(yù)先編寫的程序，結(jié)合某一區(qū)域的功用、每天的時間段或室內(nèi)外的光照強度來智能化控制燈光照明，以此達到節(jié)

22、能的目的。</p><p>　　在當(dāng)下時代，智能照明具有深遠而重要的意義：</p><p>　　節(jié)能：當(dāng)前，我國正處于經(jīng)濟快速發(fā)展，社會不斷建設(shè)的階段中，節(jié)能減排的任務(wù)要求也隨之越來越急迫。而智能照明系統(tǒng)能夠通過種種不同的智能化控制方式及控制元件，對不同環(huán)境因素進行精確檢測與管理以實現(xiàn)對燈光照明的合理化控制，達到節(jié)能減排的效果。</p><p>　　改善照明質(zhì)量：智

23、能照明系統(tǒng)能夠綜合平衡各方面因素，控制各燈光發(fā)出相應(yīng)光照強度，提高了光照均勻性。另外，頻閃問題也能被智能照明系統(tǒng)很好的解決。</p><p>　　延長燈具壽命：查找資料可知，不管是稀有氣體放電光源，還是熱輻射光源，它們之所以損壞的一個重要原因是電網(wǎng)電壓的波動。然而，智能照明系統(tǒng)確是能有效防止此類問題，它能夠通過限定電壓和軛流濾波的方式抑制電網(wǎng)電壓的波動，從而預(yù)防不正常電壓對燈具的損害。</p>&l

24、t;p>　　管理維護方便：智能照明控制系統(tǒng)對照明的控制以自動控制為主要手段，手動控制是輔助。它采用模塊化、集成化等方式，并且預(yù)置參數(shù)是以數(shù)字化形式存儲在EEPROM中，修改簡單快捷，再加之燈具壽命的提升，所以使得照明設(shè)備的維護和管理變得更加地方便高效。</p><p>　　1.3 國內(nèi)外市場發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在智能照明市場發(fā)展的初期階段，盡管智能照明具備較為廣闊的發(fā)展前景

25、，但是，由于當(dāng)前市場環(huán)境的限制，并沒有得到大面積的推廣鋪展，仍然是比較小眾的消費品。</p><p>　　對于國內(nèi)來說，由于廠家和賣家并沒有花大力氣宣傳，再加上人們基本缺乏智能照明產(chǎn)品的消費意識，所以智能照明產(chǎn)品在國內(nèi)的發(fā)展并非順風(fēng)順?biāo)Ｅc此同時，智能照明產(chǎn)品費用高昂，對于基層民眾來說顯得較為奢侈，難以負擔(dān)照明的基本費用，因而使得智能照明市場更加難以實現(xiàn)快速發(fā)展。</p><p>　　對于

26、國外而言，他們僅是將智能照明當(dāng)作是智能化技術(shù)的其中一部分，并沒有將其單獨推廣，這就使得國外的智能照明系統(tǒng)普及度同樣不高。</p><p>　　然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，云計算、大數(shù)據(jù)等一系列先進技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對智能家居越發(fā)看重。智能照明系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)不可或缺的一部分，近幾年逐漸有了開始高速發(fā)展的趨勢，相信在不遠的將來，智能照明技術(shù)將得到進一步的推廣和應(yīng)用，完全走進人們的日常生活中。</p>

27、;<p>　　1.4 選題研究目的</p><p>　　本選題旨在設(shè)計制作出一套小巧獨立的智能照明系統(tǒng)，更確切的說，一個燈具就是一套智能照明系統(tǒng)，只要給它上電就能工作。當(dāng)周圍光照強度足夠時，即使檢測到有人燈光也不會點亮；只有自然光照強度不夠，并且系統(tǒng)檢測到人體信號時，燈具才會點亮，并且燈光強度會根據(jù)周圍自然光強弱相應(yīng)調(diào)節(jié)，始終發(fā)散出合適亮度的燈光，不至于使得燈光太刺眼。本系統(tǒng)的工作模式分別有自動控制

28、和手動控制兩種。在正常情況下，系統(tǒng)運行在自動控制模式下，當(dāng)遇到異常情況時，工作人員可切換到手動模式，及時做出應(yīng)對措施。本系統(tǒng)適用于大部分公共場所，例如：學(xué)校、商場、店鋪等，即使是家庭，在某些情況下同樣適用。</p><p>　　1.5 選題研究創(chuàng)新點</p><p>　　獨立性：一個燈具就是一套智能照明系統(tǒng)，只要通上電就能獨立工作。該系統(tǒng)小巧簡單，便于攜帶運輸，同樣方便安裝使用。</

29、p><p>　　模塊化集成：該系統(tǒng)使用一些已經(jīng)集成好的功能模塊進行組裝使用，這樣就使得系統(tǒng)簡單直接，成本低廉，方便維修，可回收利用，綠色環(huán)保。</p><p>　　可拓展性：該系統(tǒng)可拓展性強，不僅是可進行二次開發(fā)利用，還可以添加其他功能模塊，如通信模塊，使各獨立系統(tǒng)可進行組網(wǎng)，方便管理維護。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計方案</p><p&

30、gt;　　2.1 系統(tǒng)功能描述</p><p>　　系統(tǒng)分為手動控制和自動控制兩種模式，默認情況下是自動控制模式；</p><p>　　當(dāng)周圍環(huán)境光照強度大于等于特定閾值時，即使檢測到有人體信號，LED燈也不會發(fā)亮；</p><p>　　當(dāng)周圍光照強度低于特定閾值時，系統(tǒng)會檢測是否有人體信號，若有，則LED燈亮；若沒有，則LED燈不會亮；</p>&l

31、t;p>　　系統(tǒng)紅外感應(yīng)模塊檢測到人體信號后會自動順延一段時間，在這段時間內(nèi)，如果人體一直在感應(yīng)區(qū)域內(nèi)活動，則LED燈常亮。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計方案</p><p>　　本選題總體設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分。</p><p>　　硬件電路系統(tǒng)以單片微型計算機為核心部件，外加兩個傳感模塊,分別是人體紅外傳感器模塊HC-SR501和數(shù)字光

32、強度檢測模塊GY-30。當(dāng)傳感模塊檢測到有效信號時，會傳遞給STC12C4052AD，經(jīng)過一系列運算后，STC12C4052AD芯片會控制繼電器來開關(guān)LED燈并輸出PWM波來調(diào)節(jié)亮度。</p><p>　　系統(tǒng)分為手動控制和自動控制兩種模式，模式的選擇將直接由管理員操作，通過單片機優(yōu)先級最高的外部中斷INT1連接。管理員將手動／自動控制開關(guān)置成低電平時，系統(tǒng)將進入手動模式。</p><p>

33、;　　軟件設(shè)計部分采用Keil C51進行編程設(shè)計。當(dāng)HC-SR501輸出高電平給單片機時，單片機會對GY-30的端口進行掃描，若數(shù)字信號高于某一閾值，則LED燈不會發(fā)亮；若低于閾值，則單片機會延時1s后再次進行掃描，若還是低于閾值，則單片機會輸出控制繼電器打開LED。</p><p>　　2.3 單片機的優(yōu)勢</p><p>　　本選題選擇單片機作為智能控制的核心，是因為以下幾個原因：&

34、lt;/p><p>　　集成度高，可靠性強，同時體積小巧。</p><p>　　單片機是一塊集成度高的晶體芯片，它將各個功能部件都集中到一起，自然體積比較小巧。同時，單片機內(nèi)部布線很短，它的抗工業(yè)噪音性能比一般的CPU都要優(yōu)越，而且，程序指令等都是固化在單片機的ROM中，不容易被損壞，所以單片機的可靠性很高。</p><p><b>　　控制能力強。</

35、b></p><p>　　為了達到對其他機器的控制要求，單片機的指令系統(tǒng)被設(shè)計得極為豐富，如：I/O口的邏輯操作、位處理、分支轉(zhuǎn)移能力，這些功能都是專門適用于控制能力的。</p><p>　　電壓和功耗都低，易于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p>　　現(xiàn)如今，許多單片機的工作電壓僅僅為3.5V~5V之間，而工作電流僅為數(shù)百微安。非常便于適用于便攜式系統(tǒng)中。<

36、;/p><p><b>　　拓展性好。</b></p><p>　　單片機外部具有可供拓展用的引腳，很容易構(gòu)成各種的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p><b>　　性價比高。</b></p><p>　　單片機不僅性能優(yōu)越，而且因為各大公司的商業(yè)競爭使得單片機的價格十分低廉，所以單片機的性能價格比極高。&

37、lt;/p><p>　　2.4 PWM控制LED</p><p>　　2.4.1 PWM簡介</p><p>　　PWM，是“Pulse Width Modulation”的縮寫，全稱是“脈沖寬度調(diào)制”，簡稱是“脈寬調(diào)制”。PWM常被用于使用微處理器輸出數(shù)字信號對模擬電路進行控制，被廣泛地應(yīng)用在測量、功率控制、通信等很多領(lǐng)域中。</p><p>

38、　　PWM是一種模擬的控制方式，它通過相應(yīng)載荷的變化，調(diào)制晶體管基極或柵極的偏置，來開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出或者是晶體管導(dǎo)通時間的變化，這種方法能使得電源的電壓輸出在工作狀態(tài)未變時保持穩(wěn)定，所以這是一種利用微處理器中的數(shù)字信號來對模擬電路控制的有效手段。</p><p>　　2.4.2 PWM控制LED燈亮暗的原理</p><p>　　本選題控制LED燈亮暗轉(zhuǎn)換采用的是脈寬PWM法。它把脈沖寬度均

39、相同的脈沖列作PWM波，可以通過改變脈沖的周期或占空比來調(diào)頻或調(diào)壓，也可以采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ沟妙l率或電壓協(xié)調(diào)變化。所以，通過調(diào)整PWM的周期和占空比可以控制電流大小，從而控制LED燈的亮暗程度。</p><p>　　本選題使用51單片機產(chǎn)生占空比變化的矩形波，通過I/O口與LED燈相連，由于輸出的矩形波占空比不斷改變，在一個周期內(nèi)，有一部分時間導(dǎo)通，另一部分時間截止，所以整體來看會有一個平均電壓，又因為PWM波頻率

40、較高，所以從肉眼上無法分辨出每個周期LED燈亮滅的全過程。故，LED燈的亮暗程度是由平均電壓決定的，隨著波形占空比的變化，平均電壓隨之變化，LED燈自然也隨之亮暗變換。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p>　　3.1 STC12C4052AD單片機</p><p>　　3.1.1 STC12C4052AD特點</p><

41、;p>　　STC12C4052AD單片機是一款單時鐘／機器周期（1T）的以8051為內(nèi)核的兼容性單片機，是低功耗／高速的新生代51單片機，有著全新的流水線／精簡指令集結(jié)構(gòu)。</p><p>　　STC12C4052AD單片機具有以下特點：</p><p>　　精簡指令集結(jié)構(gòu)／增強型1T流水線8051內(nèi)核；</p><p>　　工作電壓為3.4V~5.5V；&l

42、t;/p><p>　　工作頻率范圍0~35MHz，類似于普通51單片機的0~420MHz；</p><p>　　Flash程序存儲器大小為4K字節(jié)；</p><p>　　單片機上集成了256字節(jié)RAM；</p><p>　　通用I/O口15個，有四種工作模式：準雙向口／弱上拉，推挽／強上拉，僅為輸入／高阻，開漏，復(fù)位后為：準雙向口／弱上拉模式；&

43、lt;/p><p>　　共有2個16位定時器／計數(shù)器；</p><p>　　PWM（2路）／PCA（可編程計數(shù)器陣列）；</p><p>　　ADC，8路8位精度；</p><p>　　內(nèi)部集成RC振蕩器，精度要求不高時可省略外部晶體；</p><p><b>　　看門狗；</b></p>

44、<p>　　通用異步串行口（UART）；</p><p><b>　　EEPROM功能；</b></p><p>　　工作溫度范圍：?40℃~85℃；</p><p>　　封裝：PDIP-20，SOP-20（寬體）；</p><p><b>　　3.1.2 引腳圖</b></p&

45、gt;<p>　　圖3.1 STC12C4052AD引腳圖</p><p>　　3.2 人體紅外傳感器（PIR）模塊HC-SR501</p><p>　　圖3.2 HC-SR501實物圖</p><p>　　3.2.1 工作原理</p><p>　　人體是恒溫的，一般是37℃左右，被動式紅外探頭之所以能探測到人體信號，正是因為人

46、體會發(fā)出波長為10μm左右的紅外線。人體發(fā)射出的這種特定波長的紅外線先經(jīng)過菲涅爾濾光片增強信號后，再匯聚到紅外感應(yīng)源上。通常，紅外感應(yīng)源會采用熱釋電元件充當(dāng)，因為這種元件在采集到人體的紅外溫度輻射發(fā)生變化時，電荷就會失衡，從而釋放電荷給后續(xù)電路進行檢測處理。</p><p>　　3.2.2 熱釋電效應(yīng)</p><p>　　如果使某些晶體表面的溫度發(fā)生變化，隨著溫度的下降或上升，這些晶體表面

47、上回出現(xiàn)電荷的變化，這種現(xiàn)象被稱為熱釋電效應(yīng)。</p><p>　　3.2.3 菲涅耳透鏡</p><p>　　根據(jù)菲涅耳原理制作而成，分為反射式和折射式兩種。它有兩個作用，其一：聚焦作用，將熱釋紅外信號折射或反射到PIR上；其二：將檢測區(qū)域分為若干個暗區(qū)和明區(qū)，使得進入檢測區(qū)域的物體在PIR上以溫度變化的模式產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號，如此PIR就能產(chǎn)生電信號了。菲涅耳透鏡能夠使人體紅外傳感

48、器靈敏度增強。</p><p>　　3.2.4 模塊參數(shù)</p><p>　　表3-1 HC-SR501模塊參數(shù)</p><p>　　3.2.5 模塊特性</p><p>　　這種探頭的主要目標(biāo)是探測人體輻射，所以，它對波長為10μm左右的紅外線敏感度很高；</p><p>　　通常，傳感器的輻射照面蓋有菲涅爾濾光片，

49、這樣可以明顯使得環(huán)境的干擾收到抑制，增強對人體紅外輻射的敏感度；</p><p>　　被動紅外傳感器通常含有兩個互相并聯(lián)或者串聯(lián)的熱釋單元，而且它們的電極化方向正好相反。由于環(huán)境背景輻射對兩個熱釋電元的作用是相同的，這就使得它們產(chǎn)生的熱釋電效應(yīng)互相抵消，探測器無信號輸出；</p><p>　　當(dāng)人體進入探測區(qū)域時，人體紅外輻射就會先通過菲涅爾濾光片聚焦，然后被熱釋電單元接收。但由于兩片熱釋

50、電單元接收到的熱量存在差異，產(chǎn)生的電荷也不同，不能相互抵消，經(jīng)信號處理后輸出；</p><p>　　菲涅爾濾光片具有不同的感應(yīng)距離，能根據(jù)性能要求的不同產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場。</p><p>　　3.2.6 觸發(fā)方式</p><p>　　L：不可重復(fù)觸發(fā)方式，即延時時間一過，感應(yīng)輸出將自動從高電平變化為低電平；</p><p>　　H：可重復(fù)觸

51、發(fā)方式，即延時時間期間，如果檢測到人體依然在其感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輸出將一直保持高電平，知道不在檢測到人體信號后才會變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體信號的每次活動后將會自動順延一個時間段，并以最后一次活動時間為延時時間的起點）；</p><p>　　默認情況下，模塊默認為H模式，兩種模式可跳線選擇。</p><p>　　3.2.7 封鎖時間可調(diào)</p><p>　　封鎖時間：

52、感應(yīng)模塊在每次高電平轉(zhuǎn)換為低電平時，可以設(shè)置一個封鎖時間，在此時間內(nèi)，感應(yīng)器不再接收任何信號。這個功用可以有效地抑制負載轉(zhuǎn)換過程中各種干擾的產(chǎn)生。模塊默認封鎖時間是2.5s。</p><p>　　圖3.3 HC-SR501可調(diào)電位器</p><p>　　3.3 數(shù)字光強度檢測模塊GY-30</p><p>　　3.3.1 模塊簡介</p><p&

53、gt;　　GY-30，數(shù)字光強度檢測模塊，采用的是ROHM原裝的BH1750FVI芯片。它的供電電壓范圍是3到5伏之間，而它的光照強度范圍是0到65535LX之間。由于傳感器內(nèi)置了一個16bit的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以直接數(shù)字輸出而不必進行麻煩且復(fù)雜的計算。GY-30的分光特性接近于視覺靈敏度，故可以對廣泛的亮度進行高精度測定，精度可以達到1勒克斯。GY-30內(nèi)部集成的通信協(xié)議模塊包含通信電平轉(zhuǎn)換，可以讓它與單片機I/O口直接進行通信。<

54、;/p><p>　　3.3.2 引腳功能描述</p><p>　　圖3.4 GY-30引腳圖</p><p>　　表3-2 GY-30引腳功能表</p><p>　　3.3.3 模塊工作參數(shù)</p><p>　　表3-3 GY-30工作參數(shù)表</p><p><b>　　3.4 LED燈&

55、lt;/b></p><p>　　3.4.1 LED燈簡介</p><p>　　LED，英文全稱是light emitting diode，中文名稱是發(fā)光二極管，它是由一塊通電即可發(fā)光的半導(dǎo)體材料芯片，先用銀膠或白膠固定在支架上，隨后用銀線或金線來連接電路板和芯片，周圍用環(huán)氧樹脂密封，以此達到保護內(nèi)部芯線的作用，最后，裝上外殼。</p><p>　　3.4.2

56、 LED燈的優(yōu)勢</p><p>　　LED節(jié)能燈，作為21世紀新型的照明光源，因其顯著的優(yōu)點而受到普羅大眾的歡迎。其較為顯著的幾點優(yōu)勢如下：</p><p>　　節(jié)能效果顯著。正常情況下，白光LED的能耗比白熾燈和節(jié)能燈都低。與白熾燈相比，能耗僅為其十分之一；與節(jié)能燈相比，能耗僅為期四分之一。如果使用大功率超高亮的LED光源，再配合使用高效率電源，那么相同功率下，LED燈的亮度是白熾燈的

57、十倍，卻比傳統(tǒng)白熾燈節(jié)電80%以上。</p><p>　　使用壽命長。LED燈采用的是先進的封裝技術(shù)——共晶焊，這種技術(shù)可靠度高，能充分保障LED燈的超長壽命。據(jù)統(tǒng)計，LED燈的壽命可以達到10萬小時以上，這種壽命長度對于普通家庭照明來說可謂是“一勞永逸”了。</p><p>　　綠色環(huán)保。LED等不含有汞、鉛等污染性元素，不會對環(huán)境造成任何污染。另外，LED燈泡的組裝部件是可拆卸的，并且

58、比較容易，即使不用廠家回收也可以其他人回收利用。</p><p>　　視覺效果好。LED燈采用先進的配光技術(shù)，將LED點光源轉(zhuǎn)換為面光源，這樣增大了發(fā)光面，消除了眩光，使得視覺效果得到升華，并且由于LED燈采用純直流工作，所以并不會如傳統(tǒng)光源一樣因頻閃而引起視覺疲勞。</p><p>　　使用簡單，存儲方便。LED燈采用固態(tài)封裝技術(shù)，并且屬于冷光源，所以，它能夠?qū)崿F(xiàn)很好的安裝和運輸，可以在

59、任何微型或封閉的設(shè)備中安裝而不怕振動。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，LED技術(shù)也取得日新月異的進步。一方面，它的發(fā)光效率正在不斷取得巨大的突破，另一方面，它的價格卻是在逐步降低中。相信不遠的將來，LED燈必將取代節(jié)能燈和白熾燈成為家庭照明的首選。</p><p>　　3.5 系統(tǒng)硬件電路框圖</p><p>　　圖3.5 系統(tǒng)硬件電路框圖</p

60、><p>　　3.6 系統(tǒng)硬件電路說明</p><p>　　由于STC12C4052AD單片機內(nèi)部已經(jīng)集成了復(fù)位電路，所以不需要設(shè)計外部復(fù)位電路；</p><p>　　由于STC12C4052AD單片機內(nèi)部集成了時鐘電路，雖然精度不是很高，但在對精度要求不高的設(shè)計中，可以省去外部晶振電路；</p><p>　　由于PIR模塊HC-SR501檢測到

61、人體信號時輸出高電平3.3V，沒有檢測到時則輸出低電平0V，所以HC-SR501可以直接與單片機I/O口相連而不需要設(shè)計其他連接電路；</p><p>　　由于數(shù)字光強度檢測模塊GY-30內(nèi)置了一個16bit的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以直接數(shù)字輸出，所以模塊可以直接與單片機I/O口相連；</p><p>　　由于單片機I/O口驅(qū)動能力有限，從LED發(fā)光穩(wěn)定性角度考慮，本選題在單片機和LED燈之間添加

62、了繼電器，可以起到安全保護、自動調(diào)節(jié)的作用。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計部分</p><p>　　4.1 軟件設(shè)計概述</p><p>　　本課題程序采用模塊化設(shè)計思路，以主程序為核心部分，外加其他功能模塊子程序。運行過程中，主程序通過調(diào)用各個功能模塊子程序來實現(xiàn)功用。這種設(shè)計方式簡化了程序設(shè)計結(jié)構(gòu)，使得程序易于維護。</p><

63、p>　　系統(tǒng)大致流程概述如下：當(dāng)HC-SR501輸出高電平給單片機時，單片機會對GY-30的端口進行掃描，若數(shù)字信號高于某一閾值，則LED燈不會發(fā)亮；若低于閾值，則單片機會延時1s后再次進行掃描，若還是低于閾值，則單片機會輸出控制繼電器打開LED。</p><p>　　4.2 程序設(shè)計流程圖</p><p>　　圖4.1 程序設(shè)計流程圖</p><p><

64、;b>　　4.3 系統(tǒng)邏輯表</b></p><p>　　表4-1 系統(tǒng)邏輯表</p><p><b>　　4.4開發(fā)環(huán)境介紹</b></p><p>　　本課題選用的軟件開發(fā)系統(tǒng)是Keil C51 。它是兼容51系列單片機的C語言軟件開發(fā)環(huán)境，由Keil Software公司出品。</p><p>　

65、　Keil提供了一套完整的開發(fā)方案，其中包括了C語言編譯器、宏匯編、庫管理、連接器和功能強大的仿真調(diào)試器，并且這些部分通過集成開發(fā)環(huán)境uVision集合在一起。</p><p>　　在硬件編程領(lǐng)域，相比匯編，C語言不管在功能性、可讀性、結(jié)構(gòu)性還是可維護性上都具有明顯優(yōu)勢，因為C語言成為當(dāng)今硬件編程的首選語言。而支持51系列單片機體系結(jié)構(gòu)的Keil開發(fā)工具，因其良好的交互性、簡潔性和實用性而受到行業(yè)人士的歡迎，不管

66、是專業(yè)的硬件工程師還是初入門的新手，Keil C51都會帶給你們不錯的使用體驗。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　寫寫停停，學(xué)學(xué)做做，轉(zhuǎn)眼間半個學(xué)期過去了，畢業(yè)設(shè)計即將臨近結(jié)束。在忙著完成畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，學(xué)了很多、問了很多，也有了些許感悟。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年學(xué)業(yè)的一次大的回顧總結(jié)，同樣是離校之前的一道考驗。只有順利通過這道考驗

67、，才能證明自己學(xué)有所成，沒有虛度光陰，母校也才會放心地松開我們稚嫩的手，讓我們大膽的去闖。</p><p>　　我要感謝！感謝我的導(dǎo)師——xx老師在這段時間當(dāng)中對我的關(guān)照和教誨。每次見面，他總是會語重心長地告誡我，滿懷耐心地指導(dǎo)我和幫忙我。在此，衷心地向林老師表示感謝！</p><p>　　同時，我也要感謝在這一過程中熱心幫助我的室友和同學(xué)們。是他們的熱心，讓我能順利地完成畢業(yè)設(shè)計。感謝！