課程設計--教室節(jié)能防盜控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　控制科學與工程學院</b></p><p><b>　　課程設計報告書</b></p><p>　　課程設計名稱：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、自習模式和上課模式。系統(tǒng)日光燈受光線強度控制，電風扇受溫度控制。并通過紅外光電傳感器組檢測教室人數(shù)，自習模式下系統(tǒng)根據教室實際人數(shù)分組控制電風扇和日光燈。</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)化進程的加快，對能源的依賴性也越來越大，從而導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和學習交流場所，為了便于學生間進行知識學習的相互動態(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、初中等學校那樣將其特定到某個班級，這樣教室資源的調配、衛(wèi)生、以及治安維護等工作均由教室管理人員進行靜態(tài)的管理。教室資源的開放式管理雖然給學生進行學習交流提供了便捷的場所，但由于缺乏對應的高效調配管理自動化系統(tǒng)，很多教室能源浪費十分嚴重，經常出現(xiàn)一兩個人，甚至無人情況下，教室照明燈具、

7、風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習要求時，照明、風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)域的照明設計規(guī)范可知，教室照明功率密度通常按照10W/m2 進行設，也就是說如果一個標準教室按照96m2 進行設計，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，每個教室每個教學年度按160kw · </p><p><b>

8、　　2 系統(tǒng)功能設計</b></p><p>　　系統(tǒng)有三種工作模式：夜間防盜、自習模式和上課模式。三種模式由系統(tǒng)時間確定，關系。</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)根據溫度控制風扇的開關及檔位，通過光敏傳感器控制日光燈的開關。溫度與風扇檔位關系如表2。</p><p>　　自習模式：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)進行檢測，并根據人數(shù)和溫度來控制對應燈和風扇的開關，起到</p><p>　　節(jié)能的作用。其對應關系如表

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)結構框圖</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)據指針，三個16 位定時器/ 計數(shù)器，一個6 向量2 級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路?？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 結構，它與單片機之間采用串行數(shù)據傳送，對DS18B20 進行

12、讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序。 </p><p>　　光敏傳感器可用一般的光敏電阻代替，外加適當電路將電阻變化轉換為電壓變化，經過</p><p>　　一電壓比較器交給單片機I/O 口即可，或者不經電壓比較器，經過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，結合簡單的控制引腳既可實現(xiàn)報警輸出。</p><p>　　日光燈驅動可用一般繼電器，單片機I/O控制繼電器通斷，進而控制日光燈的開關。</p><p>　　電風扇驅動由于設計檔位問題，需采用PWM 調速，結合大功率MOS 管搭建電機驅動</p><p><b>　　電路。</b></p><p><b&

15、gt;　　4 軟件設計</b></p><p>　　軟件設計是整個系統(tǒng)的靈魂，本系統(tǒng)可在keil 環(huán)境下采用c 語言模塊化設計，易于維護和功能擴充。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，可根據實際應用需要做進一步的擴充。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模式還是還是上課模式；可加上學生身份信息識別系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對學生上課，上自習的考勤；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)有很廣闊的應用領域。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，將逐步走進我們的生活。</p><p><b>　　6結束語</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。采用計算機的網絡化監(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,達到了節(jié)能的目的。</p><p><b>　　7個人體會</b></p><p>　　課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,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),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發(fā)展的日新日異，單片機已經成為當今計算機應用中空前活躍的領域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的

19、開發(fā)技術是十分重要的。</p><p>　　回顧起此次單片機課程設計，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，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會

20、服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設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，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學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……通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。</p><p><b>　　8參考文獻：</b></p&g