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1、畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué) 院上海電機學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名聶鵬學(xué)號101001010224 指導(dǎo)教師龔建芳 論文題目智能臺燈控制器 1、選題背景和意義 臺燈是裝飾性燈具，種類繁多，造型各異，配用的光源也比較多，有普通白 熾燈、U 形或螺旋形一體化節(jié)能燈、PL 燈管、FML 燈管、LED 燈管等等。目前，對 臺燈的基本要求是：安全、壽命長、健康照明、無輻射危害。臺燈比較顯著的特 點是：適宜室內(nèi)使用、操作使用方便。臺燈的使用對象多是學(xué)生及辦公室工作者， 所以自動感應(yīng)開關(guān)及預(yù)防近視就顯得尤其重要。當(dāng)夜晚來臨時，人們摸黑去開燈， 非常不方便。在這里設(shè)計了以人體紅外輻射（波長為 9.5
2、um）傳感控制電路。當(dāng)人 體在臺燈的范圍內(nèi)且環(huán)境光強較弱時，自動感應(yīng)開燈；當(dāng)人體太靠近桌面時，臺 燈自動感應(yīng)，警告糾正坐姿，若在一定時間內(nèi)未離開桌面則自動熄滅。當(dāng)人離開 時則自動關(guān)燈，達到節(jié)約能源的目的。 2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 目前，在國內(nèi)市場上 MCS-51 系列占據(jù)著主流地位，與其兼容的產(chǎn)品應(yīng)用最廣， 應(yīng)用開發(fā)的公司也最多，其中之一就是 Atmel 生產(chǎn)的 AT89 系列單片機。結(jié)合作息 時間控制系統(tǒng)的要求、成本的因素以及單片機性能，本次設(shè)計選用 ATMEL 公司的 AT89C51 單片機。目前，我國很多的技術(shù)工程人員根據(jù)自己的工作需要開發(fā)出許多 擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的單片機應(yīng)用產(chǎn)品，
3、推動了我國生產(chǎn)力的發(fā)展。 AT89C51 是一 個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只 讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位 中央處理器和 Flash 存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的 AT89C51 提供了高 性價比的解決方案。 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機，40 個引腳，32 個外部雙向輸入/輸出 （I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,
4、2 個全雙工 串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的 微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效 地降低開發(fā)成本。 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都 是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、 機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng) 爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用 AT89C51 單片機來對作息時間進行控制， 不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高作息時間 的精確度，從而能夠大大提高教學(xué)
5、的質(zhì)量。單片機以其功能強、體積小、可靠性 高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，為自動化和各個測控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件， 在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。 3、研究的內(nèi)容及可行性分析 1.研究內(nèi)容 1）、當(dāng)環(huán)境光比較強時，不開燈。 2）、當(dāng)環(huán)境光比較弱時且有人時，啟動燈光控制電路，使燈變亮。 3）、當(dāng)環(huán)境光比校弱時，且人體過于靠近桌面，臺燈自動感應(yīng)，警告糾正坐 姿，若在一定時間內(nèi)未離開桌面則自動熄滅。 4） 、當(dāng)人離開時則自動關(guān)燈，達到節(jié)約能源的目的。 2.可行性分析 1)、當(dāng)環(huán)境光比較強時，光敏電阻阻值比較小，信號處理電路檢測到低電平 信號，禁止熱釋電紅外傳感
6、器工作，省去了 89C51 處理過程。 2)、當(dāng)環(huán)境光比較弱時，光敏電阻阻值變大，信號處理電路接收到高電平， 從而啟動熱釋電紅外傳感器工作。 3)、熱釋電紅外傳感器 1 探測比較遠的距離，當(dāng)人體進入到傳感器 1 的控測 范圍內(nèi)且光強較弱時，信號檢測電路處理信號，并向單片機發(fā)送一個中斷，89C51 啟動燈光控制電路，使燈慢慢變亮，并同時屏蔽掉熱釋電傳感器 1。 4)、當(dāng)環(huán)境光比校弱時，且人體過于靠近桌面，熱釋電紅外傳感器 2 檢測到 信號，信號處理電路同時向 89C51 發(fā)送信號，啟動延時電路，發(fā)出警報使人離開， 若在設(shè)定的時間內(nèi)未離開桌面，則啟動燈光控制電路，使燈慢慢熄滅。當(dāng)人體離 開熱釋電紅
7、外傳感器 2 的控測范圍內(nèi)且在熱釋電紅外傳感器 1 的控測范圍內(nèi)時， 燈光又慢慢變亮。 4、論文擬解決的關(guān)鍵問題及難點 智能臺燈控制器設(shè)計的關(guān)鍵在于根據(jù)整個程序的特點確定主程序子程序，然 后設(shè)計原理圖，原理圖要畫正確，前提是熟練掌握單片機方面的知識，并且能夠 靈活運用。智能臺燈控制器的難點：將所用到的元件按照模塊化的分布放到圖紙 上，然后正確連線， 同時保持美觀。接著就是電路連接，制作好了 PCB，然后就 是軟件調(diào)試， 如果有地方連接錯誤的話，則調(diào)試不成功。 綜上所述，整個設(shè)計的關(guān)鍵是要畫出正確的程序原理圖且準(zhǔn)確的完成部分的制 作，難點在于軟硬件設(shè)計和調(diào)試。 5、研究方法與技術(shù)路線 本設(shè)計主要
8、分為硬件和軟件兩個部分。 1.硬件框圖如圖（1）所示，主要有三個部分組成。 （1）傳感器及信號處理部分：檢測人體輻射紅外信號及光強信號經(jīng)過處理后 變成可處理的數(shù)字信號。 （2）以 89C51 組成的中央處理單元：處理信號并發(fā)出控制命令。 （3）提醒電路及燈光控制電路 ：給出提醒信號并根據(jù) 80C51 給出的命令控 制燈光。 AT89C51 單片機復(fù)位 光敏電阻提醒電路 熱釋電傳感器 1 熱釋電傳感器 2 燈光控制電路 硬件框圖（1） 2.主程序設(shè)計 主程序首先對單片機進行初始化，然后進入掃描程序，P2.0 為低電平時，屏 蔽紅外傳感器。當(dāng)檢測到 P2.0 腳有高電平信號時，啟動紅外傳感器 1
9、進入工作狀 態(tài)并屏蔽掉光敏元件的工作狀態(tài)。當(dāng)紅外傳感器 1 信號時，LED 燈開始由暗變亮并 啟動紅外傳感器進入工作狀態(tài)。此時進入傳感器 2 的工作狀態(tài)，當(dāng)傳感器 2 檢測 有信號時，進入延時程序并蜂鳴器提示，當(dāng)再次檢測還有信號，燈滅掉，直至傳 感器未檢測到信號，LED 燈恢復(fù)到原來的亮度。 主程序流程圖如圖（2）所示 是否有秒時間平 臺標(biāo)記 光敏傳感器是否 檢測到有信號 紅外傳感器 1 是否 檢測到有信號 傳感器 2 是 否有信號 退 出 否 否 否 否 是 是 是 是 是 傳感器 2 是 否有信號 否 是 啟動 LED 燈并慢慢變亮 啟動延時并警告 開 始 燈 滅 傳感器 2 是否有信 號
10、 燈亮 否 4ms 時間到？ 上次及當(dāng)前紅外傳感 器電平狀態(tài)是否一致 當(dāng)前紅外傳感器電 平是否是 0 電平 退 出 否 是 否 否 是 保存上次及當(dāng)前紅 外傳感器的電平 有電平下降沿，紅外傳感器 已檢測到有信號，置標(biāo)記 是 六、論文的進度安排 2012.7.2 下達任務(wù)書； 2012.72012.8 查閱相關(guān)文獻，搜集并整理資料； 2012.9 開題報告的撰寫，準(zhǔn)備答辯； 2012.11 月中下旬 開題報告答辯； 2012.102012.12 設(shè)計各個模塊，模擬仿真軟件的功能，制作硬件電 路； 2013.12 2013.2 完成軟件編程并進行調(diào)試； 2013.3 2013.4 撰寫論文準(zhǔn)備答辯
11、； 7、主要參考文獻 1 吳英才，林華清.熱釋電紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用.傳感器技術(shù)， 2002 2 馬忠梅.單片機的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(第 3 版) M.北京:北京航空航天 大學(xué)出版社，2003 3 張洪潤，張亞凡.傳感器技術(shù)與應(yīng)用教程M.北京：清華大學(xué)出版社， 2005 4 李全利，仲偉峰，徐軍.單片機原理及應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社， 2006 5 謝自美.電子線路設(shè)計、實驗、測試M. 北京：華中科技大學(xué)出版社 ，2006 6 余小平，奚大順.電子系統(tǒng)設(shè)計M.北京：航空航天大學(xué)出版社，2007 7 來清民.傳感器與單片機接口及實例M.北京：航空航天大學(xué)出版社， 2008 8 劉
12、健，徐煒，伊均萍，劉良成.電路分析M.北京:電子工業(yè)出版社， 2005 9李全利，單片機原理及應(yīng)用，北京，清華大學(xué)出版社，2006.2 10位永輝;楊威， 基于 BISS0001 的智能臺燈設(shè)計，電子元器件應(yīng)用， 2010，第 7 期 11 AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec 12Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique, Microw. J., 2001, 44, (12), pp. 2036 八、指導(dǎo)教師意見八、指導(dǎo)教師意見 簽名： 2012 年 11 月 22 日 九、開題審查小組意見九、開題審查小組意見 開題審查小組組長簽名： 2012 年 11 月 22 日
基于單片機的智能的臺燈開題報告
