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作者：哈尔滨石油学院 李孟寰，李旭鹏，檀晨曦

指导教师：史焕卿

作品简介

　　开发背景：

　　在当今社会中，环保与能源问题是最引人关注的问题之一。在过去的几十年几百年时间里，人类掠夺式的开发资源，造成如今资源短缺及碳排放量过多而引起的环境问题。目前，我国的经济发展与资源日益减少的矛盾也日趋严峻。本系统为一个自动节能灯光控制系统，根据室内光照强度等级调节灯光亮度，根据室内是否有人做到人来灯开，人走灯灭，完成自动的节能要求。

　　结构说明：

　　本系统以IAP15F2K61S2单片机为主控系统，以BH1750环境光传感器采集光强度信号，以HC-SR501人体感应模块检测人的行为，由于本系统为模拟系统，考虑到安全性等问题，采用12V、10W小灯泡作为室内灯，并搭建以LM298为核心的电路驱动灯泡，完成整个系统的模拟。涉及到强电部分的实际应用电路我们正在做，如进入复赛我们就以强电部分真实的演示。

　　功能：

　　本系统主要由三大功能：

　　1、实时采集室内光强度信号，并根据光强度设置小灯泡亮度等级，达到智能节能效果。

　　2、根据室内是否有人设置灯光是否打开，能做到人来灯开，人留灯留，人走灯灭。既实现自动灯光控制，又节约能源。

　　3、在室内灯光达到人类需求的额定值时灯光不允许被开启，避免了人为浪费资源的行为。

　　使用说明：

　　1、安放光强度传感器时务必将传感器放在室内采光充足的地方，避免误差产生。

　　2、室内灯光开关打开时如果室内灯光没有亮，则说明室内光线充足，不是设备本身问题。

　　作品特色：

　　本系统以IAP15F2K61S2单片机为主控系统，以GY30环境光传感器采集光强度信号，以HC-SR501人体感应模块检测人的行为从而真是的模拟现实环境，从而实现智能室内灯光控制。本作品最大的特点是实现节能，当今人们的环保节能意识越来越低，不关灯随手可见，我们设计的这个作品不仅实现了智能化，而且最大限度的节能。

平台选型说明

　　采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片。ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器，无需仿真器。可当仿真器使用。2.增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，速度比普通8051快8-12倍3.61K字节片内片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上4.片内大容量2048字节的SRAM

　　5.大容量片内EEPROM，擦写次数10万次数以上

　　6.共8通道10位高速ADC，速度可达30万次/秒，3路PWM还可当3路D/A使用

　　7.共3通道捕获/比较单元(CCP/PWM/PCA)

　　8.内部高可靠复位，8级可选复位门槛电压，彻底省掉外部复位电路

　　9.内部高精度R/C时钟，内部时钟从5MHz～35MHz可选，相当于普通8051的60MHz～420MHz

　　10.两组高速异步串行通信端口(可同时使用)，可在5组管脚之间进行切换，分时复用可当5组串口使用。  

      11. 一组高速异步串行通信端口SPI。

      12.各种接口扩展齐全。

　　13.一根优质USB线实现系统供电、程序下载、通信功能。

设计说明

　　原理图：

　　设计原理：

　　1、红外传感器：

　　红外传感器HC-SR501通过检测人体红外辐射特性可进红外系统的设定，进而来检测是否有人。并根据红外特性来判断人数量的多少，从而实现功能。

　　2、光线传感器：

　　光线传感器GY30原理光电感应器是由两个组件即投光器及受光器所组成，利用检测到的光强度产生不同的信号，经传输而至受光器之透镜，再至接收感应器，感应器将收到之光线讯号转电信号传给单片机。光线传感器GY30光源依赖性不大既普通的太阳光，白炽灯，荧光灯，白LED灯等都可以使用并且它与人眼光谱差别不大，它还采用了1.8V逻辑接口使得控制更加方便。

　　设计方案：

　　单片机选择：

　　方案1：AT89C51

　　优点：AT89C51单片机可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，且价格便宜。

　　缺点：AT89C51单片机的是可擦除制只读存储器，指令的写入需要外部12V电压，因此AT89C51单片机系列的程序存储器读写相对不便。处理数据慢。

　　方案2：IAP15F2K61S2单片机

　　优点：IAP15F2K61S2单片机采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片。ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器，无需仿真器。可当仿真器使用。增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，速度比普通89C51快8-12倍。价格也不贵。

　　综上我们不论在实用性换价格方面，IAP15F2K61S2单片机都比At89C51单片机要优秀很多，我们采用IAP15F2K61S2单片机。

　　光线传感器选择：

　　方案1：光敏电阻

　　优点：

　　光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线(可见光)的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值(暗阻)可达1~10M欧,在强光条件(100LX)下，它阻值(亮阻)仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性(即光谱特性)与人眼对可见光(0.4~0.76)的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡(小电珠)光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。范围内的光谱响应，特别是更大的红光和红外辐射的敏感性范围广，光强度的测量范围很广，具有更高的灵敏度。工作电流大，可达数毫安。低偏置电压的极性的点，和易于使用的等特点。

　　缺点：光明电阻它的灵敏度不高在一些弱光环境下就会不灵敏，从而不能使用。

　　方案2:光敏传感器 GY30

　　优点：

　　光线传感器GY30原理光电感应器是由两个组件即投光器及受光器所组成，利用检测到的光强度产生不同的信号，经传输而至受光器之透镜，再至接收感应器，感应器将收到之光线讯号转电信号传给单片机。光线传感器GY30光源依赖性不大既普通的太阳光，白炽灯，荧光灯，白LED灯等都可以使用并且它与人眼光谱差别不大，可以在任何情况下使用。

　　缺点：价格比较贵，体积大，线路复杂。

　　红外传感器选则

　　方案1：光电开关：

　　优点：

　　光电开关优点：光电开关是传感器的一种，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的(即电缘绝)，所以它可以在许多场合得到应用。采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强的优点。

　　缺点：透镜简单遭到粉尘和油污的污染，透镜一旦弄脏，不只使光束散乱，又挡住了一部分光，因此在恶略的环境下，必须采取保护措施。本钱要比别的产品要高一些。在一些光强度高的情况下，有可能会使光电开关不灵敏。

　　方案2：红外传感器HC-SR501

　　优点：HC-SR501的功能特点有：全自动感应：当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平。输出低电平。光敏控制(可选)：模块预留有位置，可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。光敏控制为可选功能,出厂时未安装光敏电阻。如果需要，请另行购买光敏电阻自己安装。两种触发方式：L不可重复，H可重复。可跳线选择，默认为H。不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间一结束，输出将自动从高电平变为低电平。可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。具有感应封锁时间(默认设置：0.2秒)：感应模块在每一次感应输出后(高电平变为低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品;同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

　　工作电压范围宽：默认工作电压DC5V至20V。微功耗：静态电流65微安，特别适合干电池供电的电器产品。输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。热释电红外开关是红外传感器HC-SR501配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成的被动式红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗衣机等装置，是一种高技术产品。特别适用于企业，宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

　　缺点：价格比较贵，电路复杂等缺点。

　　综上我使用红外传感器HC-SR501。