基于单片机的房间自动照明控制系统设计-毕业设计论文

基于单片机的房间自动照明控制系统设计-毕业设计论文内容摘要：

理，晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。 三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的 PN 结，两个 PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有 PNP 和 NPN 两种，从三个区引出相应 的电极，分别为基极 b 发射极 e和集电极 c。 发射区和基区之间的 PN 结叫发射结，集电区和基区之间的 PN 结叫集电极。 基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大， PNP 型三极管发射区 发射 的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里； NPN 型三极管发射区 发射 的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。 发射极箭头向外。 发射极箭头指向也是 PN 结在正向电压下的导通方向。 硅晶体三极管和锗晶体三极管都有 PNP 型和 NPN 型两种类型。 虽然重点学习了晶体管的放大作用，但是我对晶体管的开关作用更感兴趣。 半导体就像 一个开关，可以通过导通与截止来控制电路。 半导体通过添加一部分微量元素会使其特性发生翻天覆地的变化。 光敏晶体 管就是一种重要的衍生物。 视觉是人体最重要的感觉，因此，我觉得通过光来控制电路真是太精妙了，而光敏的二极管三极管恰好就完成这个任务。 因为光敏三极管由于还具有放大作用，因此应用比二极管更加广泛。 光敏三极管用于测量光亮度，经常与发光二极管配合使用作为信号接收装置。 在教室图书馆，很多时候日光灯白天也亮着，在宿舍里面，日光灯经常是昼夜不息，同学们对这种浪费已经麻木不仁了。 有的同学早晨去教室，虽然教室很明亮 但还要开灯，虽然一盏日光灯不会浪费多少资源，但积少成多，浪费就是很大了。 因此，我们可以在教室安装一个控制电路，当亮度达到一定程度的时候，使得教室里面和宿舍里面日光灯将无法启动。 我们可以利用光敏三极管附加电磁 继电器来完成这个电路。 采光点的选取是一个关键，因为并不是每一个教室的明亮程度都是相同的，我们可以采用多点取样来达到这个要求。 例如在 20 个教室电力工程学院毕业设计（论文） 8 中都安放光敏三极管，我们可以设置，如果他们全部或者大部分亮度都很高，那么，日光灯就无法正常启动 ，达到节约能源的目的。 还有一种情况，就是如果有一天天空布满了乌云， 亮度不够，那么日光灯可以开启了。 但是不久云开雾散，天气放晴，日光灯不会自动关闭。 同样造成很大浪费。 可以在采光点所在的教室外面再安装一个采光点，当室内外强度的差值缩小到一定范围是，我们可以认为日光灯的作用可以忽略了，日光灯就会自动关闭。 另外一种情况，如果教室外面正下雨，教室里面日光灯亮着，此时窗外一个闪电，使得外面很亮，日光灯就关闭了，这会造成麻烦。 因此要避免这种问题。 方法就是在电路中安装计数器，使得亮度差维持一定时间才可以使日光灯强制关闭。 综上所述，我们可以利用光敏三极管设计一个电路，使得日光灯无法正常 启动或者被强制关闭从而达到节约能源的目的。 当然，这种方法的可行性从现在看并不是很高，电路要改装费用可能很高都会影响实施。 不过我认为的确可以通过光敏三极管的特性来得到节约的目的。 LCD 液晶显示 1602 采用标准的 16 脚接口，其中 : 第 1 脚： VSS 为 低 电源 第 2 脚： VDD 接 5V 正电源 第 3 脚： V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生 “鬼影 ”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度 第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选 择指令寄存器。 第 5 脚： RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8 位双向数据线。 第 15～ 16 脚：空脚 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（ CGROM)已经存储了 160 个不同的点嵇江坤：基于单片机的房间自动照明控制系统设计 9 阵字符图形，阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符 都有一个固定的代码，比如大写的英文字母 “A”的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母 “A”[6]。 它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明： 1为高电平、 0 为低电平） 指令 1：清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 高电平表示有效，低电平则无效 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符，高电平时显示 5x10 的点阵字符 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置 指令 8： DDRAM 地址设置 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据 指令 11：读数据 DM162 液晶显示模块可以和单片机 AT89C51 直接接口，电路如图 所示。 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。 要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符 1602 的内部显示地址 [6]。 比如第二行第一个字符的地址是 40H，那么是否直接写入 40H 就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢。 这 样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7 恒定为高电平 1 所以实际写入的数据应该是： 01000000B（ 40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 以下是在液晶模块的第二行第一个字符的位置显示字母 “A”的程序： ORG 0000H RS EQU ； 确定具体硬件的连接方式 电力工程学院毕业设计（论文） 10 图 DM162（及 1602）与 AT89C51 连接图 RW EQU ； 确定具体硬件的连接方式 E EQU ； 确定具体硬件的连接方式 MOV P1， 00000001B ；清屏并光标复位 ACALL ENABLE； 调用写入命令子程序 MOV P1， 00111000B ；设置显示模式 ： 8 位 2 行 5x7 点阵 ACALL ENABLE ； 调用写入命令子程序 MOV P1， 00001111B ；显示器开、光标开、光标允许闪烁 ACALL ENABLE ； 调用写入命令子程序 MOV P1， 00000110B ；文字不动，光标自动右移 ACALL ENABLE ； 调用写入命令子程序 MOV P1， 0C0H ；写入显示起始地址（第二行第一个位置） ACALL ENABLE ； 调用写入命令子程序 MOV P1， ＃ 01000001B ；字母 A 的代码 SETB RS ； RS=1 CLR RW ； RW=0。 准备写入数据 CLR E ； E=0。 执行显示命令 ACALL DELAY ； 判断液晶模块是否忙 ? 嵇江坤：基于单片机的房间自动照明控制系统设计 11 SETB E ； E=1 ； 显示完成 ,程序停车 AJMP $ ENABLE： CLR RS ；写入控制命令的子程序 CLR RW CLR E ACALL DELAY SETB E RET DELAY： MOV P1， 0FFH ；判断液晶显示器是否忙的子程序 CLR RS SETB RW CLR E NOP SETB E JB ， DELAY ；如果 为高电平表示忙就循环等待 RET END 程序在开始时对液晶模块功能进行了初始化设置，约定了显示格式。 注意显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预，每次输入指令都先调用判断液晶模块是否忙的子程序 DELAY，然后输入显示位置的地 址 0C0H，最后输入要显示的字符 A 的代码 41H。 看门狗 MAX813L 几乎所有的单片机都需要复位电路，对复位电路的基本要求是：在单片机上电时能可靠复位，在下电时能防止程序乱飞导致 EEPROM 中的数据被修改；另外，单片机系统在工作时，由于干扰等各种因素的影响，有可能出现死机现象导致单片机系统无法正常工作，为了克服这一现象，除了充分利用单片机本身的看门狗定时器（有些单片机无看门狗定时器）外，还需外加个看门狗电路；除此以外，有些单片机系统还要求在掉电瞬间单片机能将重要数据保存下来，因掉电的发生往往是 很随机的，因而此类单片机系统需要电源监控电路，在掉电刚发生时电力工程学院毕业设计（论文） 12 能告知单片机。 MAXIM 公司推出的 MAX813L 刚好能满足这些要求 ， 下面具体介绍该芯片的性能特点及使用方法。 MAX813L 有双列直插和贴片两种封装形式，引脚功能如下：第 (1)脚为手动复位输入，低电平有效；第 (2)、 (3)脚分别为电源和地；第 (4)脚为电源故障输入；第 (5)脚为电源故障输出；第 (6)脚为看门狗输入，第 (7)脚为复位输出，第 (8)脚为看门狗输出。 (如图 所示 MAX813L) WDO8RST7WDI6PFO5MR1VCC2GND3PFI4*MAX813L 图 看门狗电路图 MAX813L 芯片 具有以下主要性能特点： （ 1）复位输出。 系统上电、掉电以及供电电压降低时，第 (7)脚产生复位输 出，复位脉冲宽度的典型值为 200ms，高电平有效，复位门限的典型值为。 （ 2）看门狗电路输出。 如果在 内没有触发该电路（即第 (6)步无脉冲输入），则第 (8)脚输出一个低电平信号。 （ 3）手动复位输入，低电平有效，即第 (1)脚输入一个低电平，则第 (7)脚产生复位输出。 （ 4） 时，第 (5)脚输出一个低电平信号。 MAX813L 是一体积小、功耗低、性价比高的带看门狗和电源监控功能 的复位芯片；它使用简单、方便。 它所提供的复位信号为高电平，因而是应用于复位信号为高电平场合的单片机系统的理想芯片。 嵇江坤：基于单片机的房间自动照明控制系统设计 13 本章小结 本章介绍了照明控制系统在智能楼宇中的应用、发展以及所使用的主要专业技术。 它从传统的方式逐步发展到能够实现智能化控制，使用户使用起来更加方便、舒适。 本文所研究的照明控制系统主要使用了单片机应用技术、有线通信技术和无线数传技术。 在这里主要对这三种技术的组成、功能、发展以及使用领域等方面进行了简要的阐述。 电力工程学院毕业设计（论文） 14 第三章 基于单片机的照明控制系统的硬件 电路设计 控制器的电路设计 主控制器采用 AT89C51 单片机作为微处理器， AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4K bytes 的可反复擦写的 Flash只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash 存储单元 [3]。 1234567813121514EA/VPP31XTAL119XTAL218RESET91716GND20VCC403938373635343332212223242526272810PSEN2910ALEP30*BAT89C51*WDORESETGNDMRVCCWDIMAX813LVCC/+5VDSVCC 图 单片机与狗门电路组成的控制电路图 嵇江坤：基于单片机的房间自动照明控制系统设计 15 LCD 液晶显示设计 采用 AT98C51 驱动一片 1602 液晶显示器。