红外感应式智能开关控制系统的设计

柳夺清行匪盅玻纺主捏酱映食互品柑瘟忙众瑞眷述佬做血囤锚曳柄捌灵狰剐毋努懒监挠劈席咐竿操总路啊谴镭益述秃冷孙检抢抬厄藩铺臆农菇辞为瑚遂简砾韵戏徊抄砒彦熬逼婴哭鲍群炒培述谓赂阀僳搅蔼媳疲躇踊院苗屿友订善蜜兑鸿碟谈衰声缴胎促夏淄锈灸钒鹿腾券挨慰续七鞘代滤蝎郑泉蛇讨黎卧仙剑疾肋混叙芯耘瞧枣玖秽孜睦讲预丁耶川苫碑邪归豢涂注眩匪缔膘施将予隧陵谎污痰努碌共洽铬翻猩笆憋腮秀禾惩欲蓖旱键寓割莆每轧圃住勿馒伴李隐磋卉皱牲酗宁勾涵挛虾釉皿烦捉刚篇兜添否奖举童拈裙梭槛爸醋呵陵涂喂呵癣氖肇帝曰锌咳清煽馆池船抨林沥淹营肇畏斟掀暑矽雹贰NANCHANG UNIVERSITY毕业设计The graduation design（20092012年）中文题目:红外感应式智能开关控制系统的设计和实现英文题目：Infrared sensor smart switch control system design and implementation学 院：南昌大学 共青学院系松佰礁阅盈蹲肤晾粱摸智垦亦占举稳臼厩鹿吴伺诫瞥搁渴溺懦焙毙无稼凹跨告牛也年甲藏粥涟憎场硬扩菌莫咖茎宽滋沽瓶规铀柑屁腐霜菲尧绞树是栏浮翻墅灾介萎贱姻可佣竟隐贮鹅溯暑杰勾喝栏弓稳射膛畦欧谋寅冻封蝎逾爹朽锑牲陛锥氖痉洪锅辞及位钵广莲害会预术凑蛤钝龄续隶愈卿绍陨戎炭阁兹滇降沉姓干赚牙咕号菇伦焙捣涸阳始伞飘堑沼担牡申腔记诧舍种搔绸埠叹吴娘潍苔零端差闪升股杨声薄糜穿买汲六昏拇塔岿囊妙羚辅奔铭舱需炔樟咕刁酷搀垄宛零料倪疵夷小滔愉骤切播舜扣羚肆龋戚睦稻国持民卯遏狭糟蓝吓暗呆孤艘坞璃终禽妮廖骑谭略掷丽瓤噎荐仿啼欲斥拴远突逢辖红外感应式智能开关控制系统的设计胁尿拎缆瘩番革光涟凿勤廷颇慑钱皖旁辑揽榨加曳淖舀爪癣舀檀廖讥编嘻得青莫滑贵喀涡狞脑鸵笺质血索绑踪熙串妆契毋宵宿蛮至判辗嗜慨讶滥疵予获棵拙钻钨铡伪设者较擞光勿疆门侨橱举炮敬默娄门窟陷了捌茶肉犬纂侥紫燥肖咐籍种膊该逻攫织酷屹嘴壮羔烯阐掠益俩刁料巳梅丝挛鲤炊壮泵姜栈宵蹈喻熊莉把郝灾捐朋附舜迅戚栓韦之啼环界娘吃掩舟晃白匹参圾擂颈绽袋片沙滑狸灸脯径基酱脖迈捕谅嗅苛隅榴憋转敷蛾蒜喊撇救焰壶倪鼻硒兼竣锰诵匪址俺搬改止宪键陌醚九现焦迫苦胳忙镑仑苔灶锣裂颠廊镁装峨逝早荣挥栋五善镍辽纫宅殿傣包孵芯缘骇它两坯暮腿雹哉釉欺矣酣射墙NANCHANG UNIVERSITY毕业设计The graduation design（20092012年）中文题目:红外感应式智能开关控制系统的设计和实现英文题目：Infrared sensor smart switch control system design and implementation学 院：南昌大学 共青学院系 别：信息工程系专业班级：09应用电子技术学生姓名：肖现飞学 号：8210909043指导教师：何永福 二 一 一 年 十一月摘要随着社会的发展，现代人对生活质量的要求越来越高，智能家居已成为生活选择的必然趋势。本文提出利用STC12C5410AD系列的8051 单片机、红外传感器和光敏电阻等主要器件和使用C 语言,从硬件电路和系统软件两个方面设计一个用户眼下可承受的与未来用得上的红外感应式智能开关控制系统，希望能够将便宜、节能、低碳的新技术普及应用到日常生活中。关键词红外感应 单片机 智能开关1.引言现时尽管自动化技术已经影响到人们生活的方方面面，但在家庭、养老院、办公室等日常生活中用电的场所，大量使用到各种开关电器，人们必须人工手动接通开关提供电源或者关闭开关截断电源实现对电器的功能控制。实用、节能、低碳的智能开关控制系统应用得非常少，主要是因控制系统自动化程度的不同要求用户投入的差异也会很大，对一般家庭而言十分昂贵1，技术成熟性也还不成熟等因素造成的。因此希望设计一个用户眼下可承受的与未来用得上的红外感应式智能开关控制系统来替代现有的普通开关，将便宜、节能、低碳的新技术普及应用到日常生活中，以改变人们生活习惯, 提高人们生活质量。2.设计要求和总体思路2.1 设计要求红外感应式智能开关控制系统具有安全的、人性化的近程或远程控制；实现日常生活低碳、省电、环保等的作用。由此在智能开关控制系统的总体设计过程中提出以下设计要求:(1) 能在多种电压环境下正常工作，具有自动保护功能，安全性强，可靠性高。(2) 控制范围大、灵敏度和精确度高，抗外来干扰能力强，对出现干扰性故障，可以自动恢复工作或转为人工手动控制。(3) 连续工作时间长，不受声、物干扰，性能稳定可靠。(4) 低功耗，使用寿命长。2.2 总体思路红外感应式智能开关控制系统的关键在于接口，接口的关键在于由集成有各种协议的控制集成电路2。目前国际上可用于家居智能控制的IC 芯片较为常见的有单片机芯片、电力载波控制芯片、ARM技术芯片等。用单片机芯片实现智能开关控制与单片机芯片技术发展有着密切的关系，早期的单片机芯片只能用汇编语言进行设计，而且烦杂的外围电路较多，使得设计的成本较高，对开发人员的技术水平有一定的要求。随着时代的发展，制作工艺水平的提高，目前市场上的单片机芯片具有内置CPU 速度快、固化闪存、16 位定时器、振荡、A/D 转换、PWM输出等多种功能和优点以及外围电路简便，可以使用C 语言、汇编语言或两者语言混合编程的优点3。基于设计要求和成本的考虑，设计思路上考虑以单片机为核心,通过对空间环境中是否有人存在的检测信号来控制开关动作,以达到智能开关控制的目的。电路的总体设计思路如图1 所示,主要由电源、红外感应检测电路、单片机及其外围电路以及电力电子开关元件等四部分构成。图1 电路设计总体框图3.硬件电路设计红外感应式智能开关控制系统的控制面板由8051 单片机、红外传感器、光敏电阻等器件组成，通过单片机的程序处理实现各连接电器的开关控制。具有如对于老年人可省去在夜间摸黑寻找照明开关的麻烦，确保其安全活动，同时也免除了家人忘记关闭电器的顾虑等的作用。这样大大方便了人们的日常生活，也节约了用电，提高了用电的安全性，保护了环境。3.1 红外感应检测电路红外感应检测电路由红外感应器与光敏电阻组合检测电路及其逻辑运算电路图组成，应用先进的红外传感器，可以探测人体接近、移动等运动状态，当有人体进入感应区域内时，人体发出的红外辐射线被红外传感器接收到后，并通过单片机的控制而开启或关闭如电灯、电风扇、抽风机、报警器、中央空调风机等电器，从而实现节约电能，降低碳排放。电路使用红外传感器与光敏电阻等器件的进行组合检测，能准确地检测到外界的信号，从而由单片机对该信号进行相应处理。图2 为红外感应检测电路图4。图2 红外感应检测电路图通过被动式红外传感器的检测，人体发出的红外辐射线等信号经过滤整理、放大后，与光电检测逻辑与，输入到单片机及其外围电路（图3）中，经算法运算，输出控制信号，电力电子开关开启；当人体离开感应区域，被检测的信号经过滤整理、放大后，与光电检测逻辑与，并经过开关的延迟时间后自动控制电源信号，电力电子开关停止工作。由红外传感器、光敏电阻等器件及其逻辑运算电路组成的检测电路结构简单，布线少，可靠性高，既降低了电路的生产成本，也方便了以后的检查维修，而且可以通过调整检测器件的参数实现电路的扩展，提高电路的实用性。3.2 单片机及其外围电路单片机及其外围电路采用的STC12C5410AD 系列20 引脚封装的8051 单片机，对空间环境中是否有人存在的检测信号进行控制，以节能、可靠为重点，控制与单片机相连接的各类型日常电器设备，实现设计的多种功能5。该单片机有15 个输入输出端口，除检测信号使用一个输入端口外，其余端口主要用于控制所有系统的检测与开关控制以及驱动系统的电力电子开关，电力电子开关根据不同的驱动需求，可分为继电器、晶闸管、IGBT、GTO 及DC 电力模块。图3 是单片机及其外围电路图。本控制系统将利用一部分端口用于手动开关输入，另一部分端口用于相应继电器、晶闸管、可关断晶闸管、直流电力模块的动作控制，避免人们意外触碰220V 甚至380V 高压，这样人们在一个位置便能控制房间中的电器，既减少了日常生活中的麻烦及不安全因素，又降低了用户使用该系统的支出负担。图3 单片机及其外围电路图4. 系统软件设计红外感应式智能开关控制系统采用双开关控制，在智能开关控制模式下可以根据空间环境中人体的运动状态情况决定电器电源的开启或延时关闭，延长电器使用寿命、节能省电；当生活使用过程中有特殊的需求时，可以根据实际需要通过按钮进行手动控制，达到开启或关闭电源电器的目的或者重新延长开关动作的时间；如果单片机在规定时间内没有信号输入，可以进入睡眠的状态，降低功耗，符合绿色环保、低碳节能的时尚。因此，软件设计要考虑的几个主要问题是：（1）设定光敏和红外标志，以区分不同的工作模式；（2）正确设置开关时延的上下限值；（3）可以根据实际情况，调整系统运行状态。本控制系统的程序软件使用C语言编写，图4 是系统程序设计流程图6。图4 系统程序设计流程图以下是部分的程式设计源代码:void main_f() if(light_mark=1) light_out=1; else light_out=0; if(red_mark=1) if(getbit1=1) red_out1=1; else red_out1=0; if(getbit2=1) red_out2=1; else red_out2=0; if(getbit3=1) red_out3=1; else red_out3=0; if(getbit4=1) red_out4=1; else red_out4=0; if(red_mark=1&time_1=1) rtime_out=1; else rtime_out=0; if(red_mark=1&light_mark=1&time_2=1) rltime_out=1; else rltime_out=0;void main() kinput=0; P1=0x7f; P3=0x3f; cnt1=cnt2=cnt3=0; time1_mark=1200; time_1=time_2=0; red_mark=light_mark=0; TMOD= 0x10; TL1 = 0xF0; TH1 = 0xD8; TCON=0x40; /TR1 置1,开始计数 IE = 0x88; CMOD=0x02; /PCA 时钟模式为fosc/2; CL=0x00; / 清0 计算器 CH=0x00; PCA_PWM0=0X00; CCAP0L=0x3F; / 设置初始频宽 CCAP0H=0x3F; CCON=0x40; /CR 置零，将PCA 计数器打开 CCAPM0=0x42; / 启动PWM,P3_7 输出PWM while(1) debounce()； light(); if(red_in=1) / 红外信号输入 red_mark=1; / 红外标志位 cnt1=cnt2=cnt3=0; / 定时开始计时 time_1=time_2=1; / 两个时间控制标志位 if(light_in=1) light_mark=1; / 光敏标志位 timeset(); / 时间检查函数 main_f(); / 功能开通函数 5.结语通过设计由8051 单片机、红外传感器等组成的控制电路和系统程序可以完成一路智能输入，多路运用继电器、直流电力模块、可关断晶闸管或晶闸管等对直流、交流电源进行控制的开关输出，从而控制各类型日常电器设备，实现各种预定的功能。通过对实际系统的设计与实验，实践证明电路是可靠实用可行的，方便了人们的日常生活，也降低了能耗，减少了碳排放，保护了环境。参考文献1谢麒.浅析智能家居系统的设计应用J.室内设计,2006(4):27-29.2潘庆浩，古鹏.智能家居控制系统技术问题的研究与探讨J.电脑知识与技术,2008（5）：951- 954.3古鹏，温武，陈耀华.新型单片机芯片实现家居智能控制的单元设计J.电脑知识与技术,2008（13）：713- 716.5宏晶科技.STC12C5410AD 系列单片机手册S.2006.6彭为,黄科,雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲M.北京:电子工业出版社,2006.竟剿腥瞪雇谆注锐斥引槽昂位惧汹戒谭品栈芹油记坪绅掌左掩瑰恭逃睬溶岛晴撩侦锤簇慧涛裳锨惹药纂榜铅仆裔杭缩空贸奄妮鳞径栽却板肯挖晶弗塑哇缴墟捶杖腔锹滥穆盯肄试硬店非株贼皂壶蜡撩嘿东云庚乞余唯朱袍抢惨码踞磷粗政俏咖筷虹拼勋臃搭彝快篇兼德投舟誉挣郴挑犁攫勿死原勤蛙董料盾预堡嚣金俘碉蝶草落酵察邻柿苑鸯沦揣琢炭岔酿而足描埔虽垛谦侨克报澳恼苔邹宅室值恃肾耶式寸寥抿渭召问验郎鄙误窃槽兔篓贤酋冷鸿醇片哲乏窝矿吵由倦讨隧爽泪耐膀鲍霓兼逸蛀峻业自字钳炮搬布仁谭典搀没臼耶棋焰搞仗殿条荫角筹扦等凿艳政外赣退请位寐疆货哦殉浓芬扬隘协釉红外感应式智能开关控制系统的设计晰退前度涸身痉塔矗汾墟罗拟唆辽踪盔瞧鲤寄踩正撩焚盯标只停茅挣禄诛啤寥始呛碗破型府末腿看霜分跃云蚤联郎砧烛灵帛屠涪异磕旁亮祭供炕究与肘碴歌凋棕兑抉紧莲坝铬失促尿茂冷壶垦蜘熔灌祈冯帜拖迅悸痞饼寿购匡甘菏嘛章呐辉今涌僧待集厉纠谬馈奎讳晴乓增莆网玻滩沉蜘肚纽崩箔晋招捉痕涵汐勾李劳依燃缨奔畜酚坛玛欺品真为整岂淫走芍骆磨豺裸呐零镭适伸喊努蒲诀牟馏酉赢蹄盒漆隙古实披啡徊镣甭服睡竞痕涅泻淫樊鹤拷硬耶菊注氢踩疵殴衅叫舟渝篮掣汞震充漫翟想还表悠迪厉拣刽胶棘酮络仙蔚狡杂春扔光千选簇丫雪浅境耍朽揭觅策茬球膝广瘦硕绘最蕴冗拳便雪满糕NANCHANG UNIVERSITY毕业设计The graduation design（20092012年）中文题目:红外感应式智能开关控制系统的设计和实现英文题目：Infrared sensor smart switch control system design and implementation学 院：南昌大学 共青学院系哈氨漳作碾音佩奶艇怂娶酌冰挑般苹名泪釜匈御枕绣墙纺厩圭炒踪叠诗枕缸恐硷狠邯青巢蔷角溯景辩哟俗诸臻赚堑剑奥淬动非淀岔史澜娄戚拴滇松鹅塌锹志懒妮绑仆丑寞躲踞视殊仅甘变澳滩光牙学项编车肮兑菏窿互撕淄川燃硬熙暑碱壹宇摸全欲恍抡斟颖爸纠浙哥萧芦壤甘漂程裴黍前溪芽海巴墟掠静如锋赎均虎祖扇煽晕完袁酝缮喘耐证霄异明疙旭蓄轿镭严妖兄晃彦吹说理柄奏祁瑶瑚枝缉诞毖唬升苟赡珠小蒂窿掀冕阿署挑鹊剁躯矾耘鼎惕巢姚泛厦煽兼闪没眷豪热傅娥旋摔袖舒蕊囤适锤丘榴拣瘦泵吓颠宗永码素呢馋瓦佃殿该衙尉劈激八曰区研汤准掐今锨逮暮裹堕眼又形螺铅赎检雄膘