畢業(yè)設計(論文)開題報告 學 院上海電機學院專業(yè)電氣工程及其自動化 學生姓名聶鵬學號101001010224 指導教師龔建芳 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：適宜室內使用、操作使用方便。臺燈的使用對象多是學生及辦公室工作者， 所以自動感應開關及預防近視就顯得尤其重要。當夜晚來臨時，人們摸黑去開燈， 非常不方便。在這里設計了以人體紅外輻射（波長為 9.5um）傳感控制電路。當人 體在臺燈的范圍內且環(huán)境光強較弱時，自動感應開燈；當人體太靠近桌面時，臺 燈自動感應，警告糾正坐姿，若在一定時間內未離開桌面則自動熄滅。當人離開 時則自動關燈，達到節(jié)約能源的目的。 2、國內外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 目前，在國內市場上 MCS-51 系列占據(jù)著主流地位，與其兼容的產品應用最廣， 應用開發(fā)的公司也最多，其中之一就是 Atmel 生產的 AT89 系列單片機。結合作息 時間控制系統(tǒng)的要求、成本的因素以及單片機性能，本次設計選用 ATMEL 公司的 AT89C51 單片機。目前，我國很多的技術工程人員根據(jù)自己的工作需要開發(fā)出許多 擁有自主知識產權的單片機應用產品，推動了我國生產力的發(fā)展。 AT89C51 是一 個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4k bytes 的可反復擦寫的 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、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS-51 指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位 中央處理器和 Flash 存儲單元，內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，同時內含 2 個外中斷口，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,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 存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效 地降低開發(fā)成本。 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關量都 是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產、電力工程、造紙行業(yè)、 機械制造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應 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的質量。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域中廣泛應用的器件， 在工業(yè)生產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、研究的內容及可行性分析 1.研究內容 1）、當環(huán)境光比較強時，不開燈。 2）、當環(huán)境光比較弱時且有人時，啟動燈光控制電路，使燈變亮。 3）、當環(huán)境光比校弱時，且人體過于靠近桌面，臺燈自動感應，警告糾正坐 姿，若在一定時間內未離開桌面則自動熄滅。 4） 、當人離開時則自動關燈，達到節(jié)約能源的目的。 2.可行性分析 1)、當環(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器工作，省去了 89C51 處理過程。 2)、當環(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，當人體進入到傳感器 1 的控測 范圍內且光強較弱時，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， 若在設定的時間內未離開桌面，則啟動燈光控制電路，使燈慢慢熄滅。當人體離 開熱釋電紅外傳感器 2 的控測范圍內且在熱釋電紅外傳感器 1 的控測范圍內時， 燈光又慢慢變亮。 4、論文擬解決的關鍵問題及難點 智能臺燈控制器設計的關鍵在于根據(jù)整個程序的特點確定主程序子程序，然 后設計原理圖，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 是軟件調試， 如果有地方連接錯誤的話，則調試不成功。 綜上所述，整個設計的關鍵是要畫出正確的程序原理圖且準確的完成部分的制 作，難點在于軟硬件設計和調試。 5、研究方法與技術路線 本設計主要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。當檢測到 P2.0 腳有高電平信號時，啟動紅外傳感器 1 進入工作狀 態(tài)并屏蔽掉光敏元件的工作狀態(tài)。當紅外傳感器 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)，當傳感器 2 檢測 有信號時，進入延時程序并蜂鳴器提示，當再次檢測還有信號，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 燈亮 否 4ms 時間到？ 上次及當前紅外傳感 器電平狀態(tài)是否一致 當前紅外傳感器電 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，置標記 是 六、論文的進度安排 2012.7.2 下達任務書； 2012.72012.8 查閱相關文獻，搜集并整理資料； 2012.9 開題報告的撰寫，準備答辯； 2012.11 月中下旬 開題報告答辯； 2012.102012.12 設計各個模塊，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試； 2013.3 2013.4 撰寫論文準備答辯； 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)中的應用.傳感器技術， 2002 2 馬忠梅.單片機的 C 語言應用程序設計(第 3 版) M.北京:北京航空航天 大學出版社，2003 3 張洪潤，張亞凡.傳感器技術與應用教程M.北京：清華大學出版社， 2005 4 李全利，仲偉峰，徐軍.單片機原理及應用M.北京：清華大學出版社， 2006 5 謝自美.電子線路設計、實驗、測試M. 北京：華中科技大學出版社 ，2006 6 余小平，奚大順.電子系統(tǒng)設計M.北京：航空航天大學出版社，2007 7 來清民.傳感器與單片機接口及實例M.北京：航空航天大學出版社， 2008 8 劉健，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，單片機原理及應用，北京，清華大學出版社，2006.2 10位永輝;楊威， 基于 BISS0001 的智能臺燈設計，電子元器件應用， 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、指導教師意見八、指導教師意見 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