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- 1 -摘 要隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源消耗的節(jié)奏也越來越快。電力資源已經(jīng)成為一種稀缺資源。如何節(jié)能降耗已然成為近幾年來值得研究的熱門話題。在本文中，我們研究的教室燈光智能控制系統(tǒng)就是在針對我國城市巨大的能源消耗而開發(fā)的新的節(jié)能控制系統(tǒng)。它是一個集電壓控制、軟啟動功能、智能自動起停于一體的教室燈的控制系統(tǒng)。晶閘管功率轉(zhuǎn)換單元和智能控制系統(tǒng)的結(jié)合是這個控制系統(tǒng)的主要特點。這里討論了教室燈光智能控制系統(tǒng)的設(shè)計方案與構(gòu)思，介紹了儀器的系統(tǒng)設(shè)計與工作原理，分析了以AT89C51為主要控制單元的硬件電路的設(shè)計。實驗表明，教室燈光智能控制系統(tǒng)可以明顯提高教室燈的功率效率，在節(jié)約能源，電力資源合理利用今天的當(dāng)今時代，該系統(tǒng)有一個非常廣闊的社會和商業(yè)前景。關(guān)鍵詞:節(jié)能控制，單片機，軟起動- 2 -AbstractWith the rapid development of the Chinese economy, electric power consumption also rises fleetly. recent years, the rising speed of electric power consumption ishigher than that of economy development remarkably. Electric power resource has become very scanty. Hence, how to economize energy sources and reduce wastage has become a hot problem researched in recent years.The main feature is combining the SCR PowerC onversion and Intelligent Control System modules, the Power modules isolate high-voltage and low-voltage using Substation Converter Reactance, geting the fast winding of Reactor(high-voltage) and street lamp in series, increasing the second winding (low-voltage)in the reactor. The secondary coil ,the SCR and the control systems of fuzzy control algorithms are associateing together, We discuss the concept of the intelligent system of energy-saving and controling street lamp,and introduce the system design of the installation, operation. we detailed analysis connecti the hardware circuit design with a control unit of 89C5l, and its electrical connection.Experiments show that the intelligent system of energy-saving and controlling street lamp can significantly improved the systemstreet lamps' electricity eficiency and improve the rata factor in energy.Nowadays,while is conservation and rational utilization of power resources, the device has a very broad social and busincss prospects.KeyWords: Energy-saving and contorling Soft Start- 3 -目 錄1 緒論 .....................................................................................................- 1 -1.1 課題概述 .........................................................................................- 1 -1.1.1 課題的題目 ..............................................................................- 1 -1.1.2 課題研究的背景 ......................................................................- 1 -1.1.3 課題研究的目的及意義 ..........................................................- 1 -1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................................- 1 -1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 ..........................................................................- 1 -1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ...........................................................................- 2 -1.3 論文的主要研究內(nèi)容 .......................................................................- 2 -2 系統(tǒng)方案 設(shè)計 .......................................................................................- 3 -2.1 智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)的構(gòu)思 ...................................................- 3 -2.1.1 傳統(tǒng)節(jié)能方法 ...........................................................................- 3 -2.1.2 具有智能控制的節(jié)能方法 .......................................................- 3 -2.2 智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)方案設(shè)計 ...............................................- 4 -2.3 智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...............................................- 6 -3 硬件設(shè)計 .............................................................................................- 8 -3.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................- 8 -3.2 光學(xué)信號的采集與檢測設(shè)計 ...........................................................- 9 -3.2.1 光源檢測原理 ...........................................................................- 9 -3.2.2 檢測裝置所需器件及選型 .......................................................- 9 -3.3 聲學(xué)信號的采集與棒測設(shè)計 .........................................................- 10 -3.3.1 聲學(xué)檢測原理 .........................................................................- 10 -3.3.2 檢測裝置所需器件及選型 .....................................................- 10 -3.4 功率變換單元與觸發(fā)控制系統(tǒng)設(shè)計 .............................................- 11 -3.4.1 功率變換單元設(shè)計 .................................................................- 11 -3.4.2 觸發(fā)控制系統(tǒng)設(shè)計 .................................................................- 11 -3.5 智能控制器硬件設(shè)計 .....................................................................- 13 -3.5.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 .........................................................................- 13 -3.5.2 開關(guān)量輸入/輸出電路 ...........................................................- 14 -4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .....................................................................................- 16 -4.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................................- 16 -4.2 數(shù)據(jù)采集與處理程序設(shè)計 .............................................................- 17 -- 4 -4.2.1 標(biāo)度變換技術(shù) .........................................................................- 17 -4.2.2 有效性檢查 .............................................................................- 17 -4.2.3 數(shù)字濾波 .................................................................................- 18 -4.2.4 程序設(shè)計 .................................................................................- 18 -5 總結(jié)與展望 ..........................................................................................- 22-5.1 論文總結(jié) .........................................................................................- 22 -5.2 心得體會 .........................................................................................- 22 -致 謝 .....................................................................................................- 24 -參考文獻(xiàn) .................................................................................................- 25 -附錄 .........................................................................................................- 26 -- 0 -1 緒論1.1 課題概述1.1.1 課題的題目課題名稱：教室燈光智能控制系統(tǒng)研究。1.1.2 課題研究的背景隨著社會的發(fā)展，能源問題已成為全世界最關(guān)注的問題，能源危機已經(jīng)成為人類面臨的重大危機，特別是近年來我國電力非常緊張，電力短缺阻礙我們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活，甚至嚴(yán)重影響我國經(jīng)濟發(fā)展和社會文明的進(jìn)步。在城市照明設(shè)計的亮化趨勢下，城市景觀照明同樣耗費著我們的電力資源。發(fā)電企業(yè)投資和建設(shè)需要較長的一段時間，快速的經(jīng)濟發(fā)展需要更充足的電力供應(yīng)和消費，電力供需之間矛盾重重。電力供應(yīng)在短期內(nèi)很難得到緩解，發(fā)展與節(jié)約相結(jié)合從而成為經(jīng)濟建設(shè)的必然選擇。此時，節(jié)能照明行業(yè)也已經(jīng)成為我們的必然選擇。1.1.3 課題研究的目的及意義室內(nèi)燈光是中國的經(jīng)濟發(fā)展和國家建設(shè)的必要電力設(shè)備，它在我國的總體用電量中占了巨大的比例，如果通過節(jié)能設(shè)備有效地控制它們，就可以降低功率損耗，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，有利于中國經(jīng)濟的快速發(fā)展。在本文中，我們研究的教室燈光智能控制系統(tǒng)是通過電源功率轉(zhuǎn)換組件，可以在燈光的起止和運行時，有效地調(diào)整教室燈的終端電壓，控制燈光的照明亮度，從而改變燈光在不同時間的能耗，改善功率因數(shù)，達(dá)到節(jié)電的目的。1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外研究現(xiàn)狀在過去的20年里，美國和日本照明節(jié)能重點是緊湊型熒光燈(CFL)的使用和日光燈鎮(zhèn)流器兩個方面，這兩個國家在新技術(shù)取代舊產(chǎn)品的過程中有點不同：美國在2001年的銷售的鎮(zhèn)流器中電子的占53%，但日本只有36%。而他們在銷售CFL燈所占的比例中，美國只占3%，日本占15%。這兩個國家的省級和地方都在立法、鼓勵和推廣活動這三個方面下文章，旨在促進(jìn)節(jié)能產(chǎn)品的廣泛使用。國外的照明節(jié)能技術(shù)發(fā)展擁有以下特點：(1)大力推動綠色照明，根據(jù)材料，使用有效的管理規(guī)范，出臺了一系列標(biāo)準(zhǔn)和管理要求，將照明節(jié)能普遍推廣;- 1 -(2) 提高電力設(shè)備的性能需求，主要反映在鎮(zhèn)流裝置的技術(shù)的提升。通過改進(jìn)鎮(zhèn)流器技術(shù)提高照明設(shè)備的功率因數(shù)。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀在我國市場上有各種各樣的照明節(jié)能控制產(chǎn)品，可以達(dá)到一定的節(jié)能效果，但在功能和效果方面不是很理想，主要有以下幾種情況：采用自禍變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。它的不足是由于反應(yīng)速度慢，在用電高峰電壓降低時，容易導(dǎo)致燈光閃爍，無法自動調(diào)節(jié)，在電壓突然升高的情況下，燈具將會無法避免地受到交流電的高壓沖擊，很難做到對燈具進(jìn)行有效的保護，其穩(wěn)壓功能相對而言是比較弱的。針對于磁飽和的電抗器來說，除去上面的缺點，其效率同樣也偏低。采用了電子器件而構(gòu)成的可控硅式設(shè)備，該設(shè)備使用了簡單的控制手段，其缺點在于元件容易發(fā)熱燃燒，因為其使用的相控技術(shù)而產(chǎn)生了諧波，從而污染了電網(wǎng)，使得日光燈和氣體燈閃動，折損燈具壽命，削減照明效果，沒有做到綠色環(huán)保，國家有關(guān)規(guī)定已經(jīng)禁止了此類無功補償技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的使用。另外使用系統(tǒng)節(jié)電濾波的形式，主要是可以達(dá)到凈化電網(wǎng)、對無功功率進(jìn)行補充、補償電網(wǎng)的效果，但是其對有功電度表的計量系統(tǒng)而言，則顯得缺乏實際節(jié)能效果。1.3 論文的主要研究內(nèi)容本文根據(jù)國內(nèi)外最新研究成果，比較了幾種常見的教室照明節(jié)能控制方法。討論了基于可變電抗技術(shù)的結(jié)構(gòu)和動力裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地描述了教室燈光智能控制系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)與電路系統(tǒng)的設(shè)計，并使用模糊控制算法設(shè)計控制算法，最后對成果進(jìn)行了仿真和調(diào)試，并分析了實驗的整體結(jié)構(gòu)。本文主要研究的內(nèi)容有：（1）基于可變電抗技術(shù)的功率單兀系統(tǒng)的組成設(shè)計；（2）教室燈光智能控制系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計；（3）教室燈光智能控制系統(tǒng)的仿真和試驗研究。- 2 -2 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)的構(gòu)思2.1.1傳統(tǒng)節(jié)能方法長期以來，大多數(shù)的國內(nèi)教育機構(gòu)教室照明控制普遍采用傳統(tǒng)的控制方法，主要有如下所示的若干種節(jié)能方法：1，人工手動控制節(jié)能：依據(jù)上下課的時間安排，專門的工作員來進(jìn)行手動的開燈/關(guān)燈操作。2，時間管控節(jié)能：在這里時間是僅有的開燈或關(guān)燈的根據(jù)，無論其它外在情況怎么變動，都僅僅能夠在所規(guī)定好了的時間進(jìn)行開燈或關(guān)燈。3，光學(xué)控制節(jié)能：根據(jù)光線照明的強度度的不同進(jìn)而對教室的燈的開關(guān)進(jìn)行控制。這樣的節(jié)能辦法或多或少的有著各自的不足之處，我國絕大部分的教育機構(gòu)的教室燈的開/關(guān)燈調(diào)控是使用各個變壓器或者配電箱分散調(diào)控的，盡管教室燈的運轉(zhuǎn)是有其特殊的控制線路，但其僅有控制的功能而沒有辦法實施監(jiān)測。并且因為無法嚴(yán)格根據(jù)室內(nèi)外的自然光強度來進(jìn)行調(diào)控，造成了實時性較差，故障頻率較高，能源浪費情況嚴(yán)重的后果。此外，傳統(tǒng)使用的控制方法需要工作人員時時在崗，及時地對燈光的開關(guān)進(jìn)行控制，而人工的控制不可避免的會產(chǎn)生誤差，這造成的能源浪費是非常驚人的。例如：若使用定時器的控制方法，因為四季的時差問題，需要頻繁地對定時器進(jìn)行調(diào)節(jié)，由夏季至冬季，日出時刻后退、日落時刻前移；由冬季至夏季，日出時刻前移、日落時刻推遲，據(jù)此氣候原因，要求教室根據(jù)日出日落的時間調(diào)整照明燈的開與關(guān)。所以不僅造成了人力資源的大量消耗，也可能是由于調(diào)整的不及時導(dǎo)致浪費。2.1.2具有智能控制的節(jié)能方法這種節(jié)能的方式是通過智能控制器控制動力裝置，然后操縱變量電抗變換器改變教室光輸出電壓，通過改變教室的燈光光照實現(xiàn)節(jié)能。這種方法利用了人類的眼睛在晚上對光線不敏感的特點，改變了教室燈的端電壓，在不同的時間根據(jù)實際需求獲得相應(yīng)的照明度,實現(xiàn)教室燈的亮度智能化調(diào)節(jié)。其基本思想為：將繞組的可變電抗變換器直接接教室燈負(fù)載，增加變換器次級線圈，將次級線圈連接到電源轉(zhuǎn)換器和智能控制器上。通過智能控制器與電力電子功率變換單元來控制可變電抗器的二次繞組，從而實現(xiàn)改變可變電抗- 3 -變換器一次阻抗的目的，進(jìn)而改變教室燈的輸入電壓，使教室燈不但可以實現(xiàn)軟起動又可以任意調(diào)節(jié)其照明度。其工作過程是：首先通過采集光照信號，由智能控制器判斷教室燈照明系統(tǒng)是否需要運行，如需要運行則由動力單元完成教室照明燈的軟啟動（一棟教學(xué)樓的照明系統(tǒng)通常由幾十個甚至幾百個教室照明燈組成）。教室燈打開之后，根據(jù)地面安裝的聲控傳感器采集到的學(xué)生或教室所發(fā)出的步行聲信號由智能控制器來發(fā)出控制信息，通過電源轉(zhuǎn)換單元確定教室燈光控制可變電抗變換器輸出電壓的大小，如果檢測到的聲源信號較強，即需要教室燈的照明度較高，系統(tǒng)就會自動提高教室燈的輸出電壓；如果檢測到的聲源信號較弱，即教室燈的照明度不需要很高，系統(tǒng)就會根據(jù)需求自動調(diào)低教室燈的輸出電壓。午夜時分，教室里基本不會有人在，這時教室燈的照度可以調(diào)低，能滿足最低限度的照明即可，而這一時段通常為4-5個小時，在此期間的合理控制教室燈光照明度，減少電力損耗，不僅能夠節(jié)約大量的能源，而且可以提高燈具的利用率，延長它的使用壽命，從物資材料的損耗上節(jié)約其成本，以達(dá)到更高效率的經(jīng)濟節(jié)約。智能控制器作為整套系統(tǒng)的核心部分其控制方式選取的為模糊控制算法，通過采集外部信號放大，轉(zhuǎn)換輸入到微處理器的控制器內(nèi)，在這里我們需要收集兩種信號，即光和聲音信號。光信號用于控制系統(tǒng)的起停，聲音信號是用來反映外部環(huán)境的要求，通過模糊控制的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行處理比較，選取最優(yōu)化的控制信號進(jìn)行輸出。2.2智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)方案設(shè)計本文設(shè)計的教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)需要遵循的原則主要有以下三點：(1) 電壓控制：任何功率電器在使用過程中都應(yīng)處于其穩(wěn)定的電壓范圍內(nèi)，作為與我們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的教室燈照明設(shè)備就更應(yīng)該穩(wěn)壓工作，要保持教室光線穩(wěn)定，電壓的節(jié)能和效率兩個方面都有非常重要的影響。因此不管是在耗電的峰值期還是低峰期都要控制總體照明系統(tǒng)電壓穩(wěn)定維持在許可的范圍內(nèi)是教室燈光控制的重點問題之一。(2) 軟起動功能：由于教室燈并聯(lián)之后是大功率的用電器，但是現(xiàn)在所用的照明系統(tǒng)啟動方式皆為直接啟動，會導(dǎo)致啟動時電流太大，對照明燈具的使- 4 -用壽命會有相對的損傷，并且此起動時的電流還將引起電網(wǎng)的電壓迅速下降，電壓頻率也將發(fā)生不小的變化，這將破壞其他設(shè)備與電網(wǎng)的正常運行，所以我們應(yīng)該采用軟啟動的方法來點亮教室燈，從而可以防止照明電路啟動時大電流對各照明設(shè)備可能造成的各種不良影響。(3) 自動啟停：教室燈作為廣大師生日常學(xué)習(xí)生活中必備的公共設(shè)施，它的啟動與關(guān)閉與當(dāng)前教室內(nèi)的師生需求有著重大的關(guān)系，無論是在夜幕將至的黃昏時分還是在陰云密布的悶熱午后，它都會根據(jù)外部環(huán)境所影響到室內(nèi)的明暗程度來自動判斷照明系統(tǒng)是否需要啟動或關(guān)閉。除了上面所提到的三條基本原則之外，本文擬采用的教室燈節(jié)能控制方案的特點也是因為其關(guān)鍵之處在于添加了智能調(diào)壓控制部分，基于模糊控制算法的該智能控制器可根據(jù)教室內(nèi)人聲的喧嘩程度來判斷教室內(nèi)當(dāng)前人數(shù)的多少，進(jìn)而間接地自動調(diào)整教室照明系統(tǒng)的供電電量的高或低。通過控制教室燈光輸出電壓的大小，降低其在室內(nèi)人數(shù)較少（但也不是沒有）之時的燈光照明度，這種節(jié)能方式的提出，相比之下，與傳統(tǒng)的教室燈節(jié)能手段相比具有質(zhì)的飛躍。其綜合的性能見表2-1。- 5 -由上表可知，智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)對比目前市場上常用的照明控制節(jié)能方法來說，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，從產(chǎn)品的成本和其消耗使用效率上來看也具有很強的價格優(yōu)勢。所以總的來說，智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)在教室燈照明節(jié)能領(lǐng)域一定會大放異彩。2.3智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計該系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)由可變電抗變換器、動力裝置、智能控制器組成。其中可變電抗變換器與動力裝置共同組成可變電抗器，將可調(diào)整電抗變換器的一次線圈與教室燈負(fù)載串接，構(gòu)成串聯(lián)電路阻抗，第二次線圈型二次阻抗轉(zhuǎn)換電路與功率轉(zhuǎn)換單元，利用調(diào)整二次阻抗改變阻抗和負(fù)載阻抗比關(guān)系，實現(xiàn)負(fù)載傳遞函數(shù)，從而改變教室燈的輸入電壓。功率變換單元由觸發(fā)控制器、電力電子功率器件、信號檢測與處理器等組成。通過調(diào)節(jié)晶閘管的控制角的大小來控制可調(diào)整電抗變壓器次級線圈電流，使教室光總線電壓變化來改變你的光的照明強度，其工作原理見圖2-3：觸發(fā)裝置脈沖生成晶閘管工作電壓受控圖2-3 功率單元工作原理圖智能控制器通過處理采集到的信號，輸出控制信號以提供實時需要。傳感器連接到控制器有兩種：光學(xué)傳感器和聲學(xué)傳感器，光與影通過光學(xué)傳感器轉(zhuǎn)- 6 -化為模擬信號，智能控制器基于信號輸出的處理控制教室燈的開啟或關(guān)閉：而現(xiàn)場的聲音情況通過聲學(xué)傳感器的采集和處理也會得到相應(yīng)的模擬信號，將此信號輸入至智能控制器中，令其基于模糊控制算法調(diào)整輸入電壓，讓教室內(nèi)的燈光照度與教室內(nèi)的人數(shù)多少相對應(yīng)，使其亮度達(dá)到最好最恰到好處的效果。智能控制器的控制流程圖見圖2-4：光學(xué)傳感信號采集聲音傳感信號采集智能控制器教室燈光開啟 / 關(guān)閉調(diào)節(jié)燈光亮度圖2-4 智能控制器控制流程圖- 7 -3 硬件設(shè)計3.1硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)的由智能控制器和功率變換單元組成。硬件系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖3-1所示：聲音信號信號放大聲音傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換C P U 信號采集與處理數(shù)模轉(zhuǎn)換功率單元光信號光學(xué)傳感器開關(guān)電路受控教室燈光- 8 -圖3-1 硬件結(jié)構(gòu)圖其工作原理為：(1) 通過檢測光信號判斷教室內(nèi)是否存在師生，以判斷照明系統(tǒng)的開與關(guān)；(2) 通過檢測聲音信號判斷教室內(nèi)師生的活躍情況，進(jìn)而判斷教室內(nèi)人數(shù)的多少，從而改變照明系統(tǒng)的燈光照明度。3.2光學(xué)信號的采集與檢測設(shè)計3.2.1光源檢測原理光源檢測實際上是使用光電傳感器。所謂的光電傳感器是設(shè)備將光能轉(zhuǎn)換成電能，稱為光電設(shè)備。其物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)，光電效應(yīng)是指物體內(nèi)部傳導(dǎo)電子的運動變化由于吸收輻射，導(dǎo)致電特性變化的現(xiàn)象。它的應(yīng)用在現(xiàn)代測控系統(tǒng)中非常廣泛。光電傳感器由光源、光路和光電元素三部分組成。其基本原理是基于光電效應(yīng)，測量變化成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電效應(yīng)是指光照亮一個對象，可以被看作是一系列的一定能量的光子轟炸對象，光子的能量傳遞給電子和光子的總能量是一次性吸收電子，電子在光子的能量轉(zhuǎn)移將會改變它的狀態(tài)，從而使拍攝對象通過輕工業(yè)生產(chǎn)相應(yīng)的電效應(yīng)。3.2.2檢測裝置需要器件及選型在該系統(tǒng)的設(shè)計過程中，使用的光源檢測系統(tǒng)的啟動和關(guān)閉，所以我們需要內(nèi)部光電效應(yīng)的光電傳感器。光敏裝置包括光敏二極管、光敏電阻和光敏三極管等。光敏電阻的工作原理是光電導(dǎo)系統(tǒng)光電設(shè)備也被稱為光管，它是基于半導(dǎo)體光電效應(yīng)工作。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用加直流偏壓時，也可以加交流電壓。光敏電阻(黑暗)阻力很大時，電路電流小。當(dāng)收到有某些波長的光的光敏電阻時，其電阻(光電阻)大幅下降，所以電路的- 9 -電流也就會迅速增加。因為這個系統(tǒng)包括光源提供系統(tǒng)起停控制信息集合，所以采用光敏電阻就能滿足系統(tǒng)的要求。該電路由兩部分組成。電阻R、電容C和二極管D組成半波整流電路。CdS光敏電阻和J組成光控繼電器。教室燈接在繼電器常閉觸點上。3.3聲學(xué)信號的采集與棒測設(shè)計3.3.1聲學(xué)檢測原理聲音信號采集原理如圖3-2所示。其中，外部麥克風(fēng)語音信號傳輸，并通過運算放大器將疲軟的音頻輸入信號轉(zhuǎn)換為信號電平(電壓)，電壓信號是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成單片機，單片機根據(jù)輸入的數(shù)字信號處理和空間轉(zhuǎn)換的分貝值，最后根據(jù)單片機實時控制光照亮度的強弱。聲音信號傳聲器運算放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器單片機亮度反映圖3-2 聲音檢測結(jié)構(gòu)框圖3.3.2檢測裝置需要器件及選型本系統(tǒng)中的路面聲音信號的采集裝置選用傳聲器。傳聲器microphone俗稱話筒，是將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的能量轉(zhuǎn)換器件設(shè)備。麥克風(fēng)作為聲音收集系統(tǒng)的第一部分，應(yīng)該做到結(jié)構(gòu)強勁、質(zhì)量性能穩(wěn)定、能夠滿足基本的要求，以便在特定的條件下使用。傳聲器分為很多種不同的類型，可以大體上分為動態(tài)、電容、電磁、壓電、半導(dǎo)體傳聲器，而根據(jù)接收聲波的方向可以分為無方向的、雙向- 10 -的、定向的，而根據(jù)使用可分為立體聲、有線、無線話筒等。無線傳聲器與接收機應(yīng)是唯一對應(yīng)的，需要配合使用，不能張冠李戴。接收機是專用的調(diào)頻接收機，不過一般的調(diào)頻接收機只需要正確地調(diào)整其調(diào)頻諧率，則同樣可以收聽到無線傳聲器發(fā)出的聲音。無線傳聲器有規(guī)模小、易使用、音質(zhì)好、操控自由、傳動功率很小等優(yōu)點，所以它在教室里、舞臺上乃至電視內(nèi)都已得到廣泛應(yīng)用。3.4功率變換單元與觸發(fā)控制系統(tǒng)設(shè)計3.4.1功率變換單元設(shè)計方案內(nèi)已經(jīng)聲明，動力裝置在低壓變反應(yīng)堆控制繞組方面，我們采用晶閘管交流電壓調(diào)節(jié)方法，控制改變反應(yīng)堆的低壓端的電壓，高壓側(cè)變量電抗。功率換算單位功率的電力電子設(shè)備，觸發(fā)控制器、信號檢測和處理器等。通過調(diào)節(jié)晶閘管的控制角的大小來控制可變電抗變壓器次級線圈電流。使教室照明系統(tǒng)的電壓發(fā)生電話以達(dá)到改變光照強度的目的。交流電壓調(diào)整的原理是：在交流電源和負(fù)載之間，有兩個晶閘管串聯(lián)后并聯(lián)交流電路，通過控制晶閘管改變交流電源，電路不改變頻率的交流電(Ac)，稱為交流電源控制電路。每半個周期內(nèi)晶閘管開放階段的系統(tǒng)，可以很容易地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。形導(dǎo)通角的大小，依據(jù)不同的三相聯(lián)結(jié)形式，三相交流調(diào)壓電路也具有多種不同的形式。包括線路控制三角形聯(lián)結(jié)、星形聯(lián)結(jié)、支路控制三角形聯(lián)結(jié)、中點控制三角形聯(lián)結(jié)。本文使用了星形電路三相四線制連接，此時，相當(dāng)于單相交流調(diào)壓電路的組合，三相互錯開120°工作。由于教室燈是阻感性負(fù)載的，所以當(dāng)晶閘管交流調(diào)壓電路帶有阻感性負(fù)載時，移相角a只有在φ #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ADC_CS =P2^4;sbit ADC_CLK=P2^5;sbit ADC_DO =P2^6;sbit ADC_DI =P2^7;sbit out=P1^2;sbit in =P2^0;uint a=0;uchar h1,l1,date;unsigned char adval;void delay(uint z){uchar y;for(;z>0;z--)for(y=1;y>0;y--);}unsigned char ReadADC(void) //把模擬電壓值轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)并返回- 19 -{ unsigned char i,ch;ch=0;ADC_CS=0;ADC_DO=0;//片選，DO為高阻態(tài)for(i=0;i240) goto end;l1=date;h1=(255-date);out=1;delay(h1);end:out=0;delay(l1);}void main(){uint m;out=0;while(1){if(in==1) //如果收到信號for(m=1000;m>0;m--){if(in==1) m=1000;liangdu(); //給定個延時次數(shù)}}}- 21 -5 總結(jié)與展望教室燈光智能控制系統(tǒng)的開發(fā)是國內(nèi)外關(guān)注的熱點話題。眾所周知，電力設(shè)備中室內(nèi)照明設(shè)備使用量所占比例巨大。教室燈光智能控制系統(tǒng)是專為大中型照明系統(tǒng)設(shè)計的智能設(shè)備。這將是有效發(fā)展節(jié)能照明設(shè)備的重要的途徑和方法。因此，教室燈光智能控制系統(tǒng)的開發(fā)對人類生產(chǎn)和生活節(jié)能降耗具有著無比巨大的意義。這是一個研究和發(fā)展型的項目，在開發(fā)方面有著一定的難度，需要我們不斷重復(fù)測試和持續(xù)總結(jié)經(jīng)驗。為了進(jìn)一步研究主題，本章節(jié)將為當(dāng)前的研究做一個總結(jié)，并對未來的前景做一次展望，內(nèi)容包含：論文總結(jié)、心得體會和對接下來進(jìn)一步工作的安排。5.1 論文總結(jié)本文通過系統(tǒng)建設(shè)和項目設(shè)計、系統(tǒng)硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試，證明所設(shè)計的教室燈光智能控制系統(tǒng)總體上說是成功的。通過對這個課題的設(shè)計與研究，我們可以得出以下結(jié)論：(1) 教室燈光智能控制系統(tǒng)采用智能技術(shù)，可以根據(jù)不同環(huán)境的需要，選擇不同大小的功率控制模式；采用可變電抗器技術(shù)，以提高設(shè)備的可靠性；它的控制單元通過插件方式安裝，為日后維護和更替新元件提供了極大的方便。(2) 教室燈光智能控制系統(tǒng)的啟動、調(diào)節(jié)效果非常明顯，可以從零電壓開始連續(xù)調(diào)節(jié)，可以做到不過流，起動力矩也大，對電網(wǎng)沖擊較小。同時，教室燈光智能控制系統(tǒng)可以很好的控制裝置的電壓的大小，照明燈的起動過程損傷小，可以顯著延長照明設(shè)備的使用壽命。5.2 心得體會整個系統(tǒng)的研制與優(yōu)化設(shè)計工作的工程量很大，從中我學(xué)到了很多的理論知識，也得到了很多寶貴的經(jīng)驗。收獲不少，不過也經(jīng)歷了許多- 22 -困難，在這里我想寫一些結(jié)果和經(jīng)驗：(1) 由于整個系統(tǒng)涉及到大電流、模擬電路、數(shù)字電路、PLC硬件設(shè)計和軟件編程知識，是一個自動化的集成應(yīng)用系統(tǒng)，需要大量的理論知識，因此，在理論研究階段，打下堅實的基礎(chǔ)，這樣就可以避免走不必要的彎路；(2) 在硬件設(shè)計和制作的過程中，必須仔細(xì)認(rèn)真，端正態(tài)度，并試圖減少硬件電路的干擾和誤差；(3) 軟件編程的時候，要多考慮程序設(shè)計的不同方法，多做實驗來證實各種編程思想，并做好記錄文檔；發(fā)現(xiàn)問題一定要深入分析，不要急躁，必須冷靜思考解決方法；寫程序時要養(yǎng)成勤加注釋的好習(xí)慣，對長而復(fù)雜的程序尤為必要。- 23 -致 謝經(jīng)過幾個月的努力，我終于完成了自己的畢業(yè)設(shè)計。但坦率地說，這種設(shè)計并不完美，仍有許多需要改進(jìn)和提高的地方。在設(shè)計的過程中，雖然困難重重，但是辛苦中同樣也包含著無限的快樂。尤其是在編程的時候，每想到一個好主意，一個好方法，我都激動不已。調(diào)試程序的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)走投無路，幾乎想要選擇放棄的情況，身心疲憊的自己頓時又振作起來。最后，我衷心感謝我的母?！戏蕩煼秾W(xué)院，她們?yōu)槲覀兊膶W(xué)習(xí)成長創(chuàng)造了如此好的環(huán)境。我真誠地感謝老師們對我默默無聞的幫助以及潛移默化的影響，為我的未來發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)；我也真誠地感謝周圍的同學(xué)對我無私的關(guān)心和支持，給了我很多寶貴的建議?？偠灾?，我畢業(yè)設(shè)計的完成，其中凝聚著老師們辛勤的汗水與朋友們不厭其煩的幫助。你們辛苦了！- 24 -參考文獻(xiàn)[1]. 余發(fā)山，單片機原理及應(yīng)用技術(shù). 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2003[2]. 賈振國，DS1820 及高精度溫度測量的實現(xiàn)［J］.電子技術(shù)應(yīng)用， 2000[3]. 余永權(quán)，單片機原理及應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社， 1997[4]. 袁占生，白瑞鋒，楊像閩.電氣照明1-i能技術(shù)研究，內(nèi)蒙古民族師院學(xué)報 (自然科學(xué)版)，2000[5]. 胡興軍，發(fā)展中的智能照明系統(tǒng).光源與照明，2004[6]. 仇齊武，關(guān)于照明節(jié)能的措施和方法討論當(dāng)代建設(shè)，2000[7]. 景春國，顧德英，舒冬梅.基于C++Builder 的城市路燈無線數(shù)傳監(jiān)控軟件設(shè)計 .工業(yè)控制計算機，2003[8]. 張開羽，劉驪，呂楊.基于DALI協(xié)議的智能照明系統(tǒng)設(shè)計.電子一工程師，2004[9]. 謝子殿，朱秀，基于單片機控制的智能化路燈節(jié)能裝置的設(shè)計.微計算機信息，2005- 25 -附錄：1、 完成品實物圖：- 26 -2、SCH 原理圖：3、PCB 圖：4、仿真圖：- 27 -