課程設(shè)計--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)計報告書</b></p><p>　　課程設(shè)計名稱：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 單片機設(shè)計的一個教室節(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)日光燈受光線強度控制，電風(fēng)扇受溫度控制。并通過紅外光電傳感器組檢測教室人數(shù)，自習(xí)模式下系統(tǒng)根據(jù)教室實際人數(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)濟社會的發(fā)展，能源問題日益突出。中國是個能源消費大國，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，對能源的依賴性也越來越大，從而導(dǎo)致能源的缺口也隨之增大。因此，在開發(fā)清潔環(huán)保的新能源的同時，節(jié)能也同時引起了

6、人們的重視。教室作為高等院校主要教學(xué)和學(xué)習(xí)交流場所，為了便于學(xué)生間進(jìn)行知識學(xué)習(xí)的相互動態(tài)交流，通常采用分時段開放式自由管理模式，也就是說教室資源沒有像高中、初中等學(xué)校那樣將其特定到某個班級，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所，但由于缺乏對應(yīng)的高效調(diào)配管理自動化系統(tǒng)，很多教室能源浪費十分嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)一兩個人，甚至無人情況下，教室照明燈具、

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

8、　　2 系統(tǒng)功能設(shè)計</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)自動啟動紅外報警裝置來實行對整個教室的安全狀況的監(jiān)控。有人進(jìn)入教室時警報器會自動啟動發(fā)出報警聲，保證教室財

9、產(chǎn)安全。上課模式：在此模式下不檢測教室人數(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)扇的開關(guān)及檔位，通過光敏傳感器控制日光燈的開關(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，人體檢測模塊、光敏傳感器、溫度傳感器工作，此時我們將對教室中的人數(shù)進(jìn)行檢測，并根據(jù)人數(shù)和溫度來控制對應(yīng)燈和風(fēng)扇的開關(guān)，起到</p><p>　　節(jié)能的作用。其對應(yīng)關(guān)系如表

10、3 所示。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)組成</b></p><p>　　整個系統(tǒng)以AT89S52 為控制中心，加上溫度、光強檢測模塊，紅外報警模塊組成。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，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/ 計數(shù)器，一個6 向量2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？蛇x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)帶來極大的便利。溫度傳感器可采用美國DALLAS 公司的數(shù)字溫度傳感器DS18B20。它采用的獨特的1-wire 結(jié)構(gòu)，它與單片機之間采用串行數(shù)據(jù)傳送，對DS18B20 進(jìn)行

12、讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序。 </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</p><p>　　一電壓比較器交給單片機I/O 口即可，或者不經(jīng)電壓比較器，經(jīng)過ADC 交給單片機也可以。</p><p>　　教室人數(shù)檢測可采用紅外發(fā)射管（白色）和接收管（黑色）來實現(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，高低電平被單片機處理后變可統(tǒng)計出室內(nèi)人數(shù)。</p><p>　　夜間人體檢測可采用市場上很容易見到的人體熱釋電紅外傳感器如SGP102。此類傳感</p><p>　　器一般是檢測人體的移動，從而在信號輸出端輸出一個脈沖。 </p><p>　　報警電路可采用一般的語音芯片，如美國ISD 公司出品的ISD1420。該芯片支持

14、語音的錄放，結(jié)合簡單的控制引腳既可實現(xiàn)報警輸出。</p><p>　　日光燈驅(qū)動可用一般繼電器，單片機I/O控制繼電器通斷，進(jìn)而控制日光燈的開關(guān)。</p><p>　　電風(fēng)扇驅(qū)動由于設(shè)計檔位問題，需采用PWM 調(diào)速，結(jié)合大功率MOS 管搭建電機驅(qū)動</p><p><b>　　電路。</b></p><p><b&

15、gt;　　4 軟件設(shè)計</b></p><p>　　軟件設(shè)計是整個系統(tǒng)的靈魂，本系統(tǒng)可在keil 環(huán)境下采用c 語言模塊化設(shè)計，易于維護(hù)和功能擴充。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)實際應(yīng)用需要做進(jìn)一步的擴充。如加上無線通信模塊實現(xiàn)用上位機控制多個教室的信息采集，從而實現(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)生身份信息識別系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對學(xué)生上課，上自習(xí)的考勤；可加上視頻監(jiān)控，組成一個更大更完善的系統(tǒng)等。</p><p>　　本文只對教室節(jié)能控制系統(tǒng)做了介紹，而實際上，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?？萍及l(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</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現(xiàn)了對教室照明燈具的自動控制,減少了電能的浪費,提高了資源利用率。采用計算機的網(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強

18、度,達(dá)到了節(jié)能的目的。</p><p><b>　　7個人體會</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機的

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

20、服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對單片機匯編語言掌握得不好……通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。</p><p><b>　　8參考文獻(xiàn)：</b></p&g