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1、 本科畢業(yè)論文（設計）本科畢業(yè)論文（設計） (2011(2011 屆屆) ) 教室燈光智能控制系統(tǒng) 院 系 電子信息工程學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 姓 名 方言 指導教師 王俊杰 助教 2014 年 5 月 學號：1108441109 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 1 - 摘摘 要要 隨著我國經濟的高速發(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

2、的教室燈的控制系統(tǒng)。晶閘管功率轉換 單元和智能控制系統(tǒng)的結合是這個控制系統(tǒng)的主要特點。 這里討論了教室燈光智能控制系統(tǒng)的設計方案與構思，介紹了儀器 的系統(tǒng)設計與工作原理，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今時代，該系統(tǒng)有一個非常廣 闊的社會和商業(yè)前景。 關鍵詞關鍵詞: :節(jié)能控制，單片機，軟起動節(jié)能控制，單片機，軟起動 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 2 - Abstract With the rapid development of the Chine

3、se 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 pro

4、blem 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, inc

5、reasing 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 insta

6、llation, 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

7、 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 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 3 - 目目 錄錄 1 緒論 .- 1 - 1.1 課題概述.- 1 - 1.1.1 課題的題目

8、- 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 課題的國內外研究現狀.- 1 - 1.2.1 國外研究現狀 - 1 - 1.2.2 國內研究現狀 .- 2 - 1.3 論文的主要研究內容.- 2 - 2 系統(tǒng)方案設計 .- 3 - 2.1 智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)的構思 .- 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)方案設計 .- 4 - 2.3 智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)結構設計 .- 6 - 3 硬件設計 .- 8 - 3.1 硬件結構設計 .- 8

9、- 3.2 光學信號的采集與檢測設計.- 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 聲學信號的采集與棒測設計 .- 10 - 3.3.1 聲學檢測原理 .- 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)設計 .- 11 - 3.4.1 功率變換單元設計 .- 11 - 3.4.2 觸發(fā)控制系統(tǒng)設計 .- 11 - 3.5 智能控制器硬件設計 .- 13 - 3.5.1 模數轉換電路 .- 13 - 3.5.2 開關量輸入/輸出電路 .- 14 - 4 系統(tǒng)軟件設計 .- 16 -

10、 4.1 軟件結構設計 .- 16 - 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 4 - 4.2 數據采集與處理程序設計 .- 17 - 4.2.1 標度變換技術 .- 17 - 4.2.2 有效性檢查 .- 17 - 4.2.3 數字濾波 .- 18 - 4.2.4 程序設計 .- 18 - 5 總結與展望 - 22- 5.1 論文總結 .- 22 - 5.2 心得體會.- 22 - 致 謝 .- 24 - 參考文獻 .- 25 - 附錄 .- 26 - 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 0 - 1 1 緒論緒論 1.11.1 課題概述課題概述 1.1.11.1.

11、1 課題的題目課題的題目 課題名稱：教室燈光智能控制系統(tǒng)研究。 1.1.21.1.2 課題研究的背景課題研究的背景 隨著社會的發(fā)展，能源問題已成為全世界最關注的問題，能源危機已經成 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 日常的生產生活，甚至嚴重影響我國經濟發(fā)展和社會文明的進步。 在城市照明設計的亮化趨勢下，城市景觀照明同樣耗費著我們的電力資源。 發(fā)電企業(yè)投資和建設需要較長的一段時間，快速的經濟發(fā)展需要更充足的電力 供應和消費，電力供需之間矛盾重重。電力供應在短期內很難得到緩解，發(fā)展 與節(jié)約相結合從而成為經濟建設的必然選擇。此時，節(jié)能照明行業(yè)也已經成為 我們的必然

12、選擇。 1.1.31.1.3 課題研究的目的及意義課題研究的目的及意義 室內燈光是中國的經濟發(fā)展和國家建設的必要電力設備，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，降低生產成本，有利于中國經濟的快速發(fā)展。 在本文中，我們研究的教室燈光智能控制系統(tǒng)是通過電源功率轉換組件， 可以在燈光的起止和運行時，有效地調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，達到節(jié)電的目的。 1.21.2 課題的國內外研究現狀課題的國內外研究現狀 1.2.11.2.1 國外研究現狀國外研究現狀 在過去的20年里，美國和

13、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取代舊產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，旨在促進節(jié)能產品的廣泛使用。 國外的照明節(jié)能技術發(fā)展擁有以下特點： (1)大力推動綠色照明，根據材料，使用有效的管理規(guī)范，出臺了一系列 標準和管理要求，將照明節(jié)能普遍推廣; 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 1 - (2) 提高電力設備的性能需求，主要反映在鎮(zhèn)流裝置

14、的技術的提升。通過 改進鎮(zhèn)流器技術提高照明設備的功率因數。 1.2.21.2.2國內研究現狀國內研究現狀 在我國市場上有各種各樣的照明節(jié)能控制產品，可以達到一定的節(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。它的不足是由于反應速度慢， 在用電高峰電壓降低時，容易導致燈光閃爍，無法自動調節(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成的可控硅式設備，該設備使用了簡單的控制手

15、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而產生了諧波，從而污 染了電網，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，國家有關規(guī)定已經禁止了此類無功補償技術和相關設備的使用。 另外使用系統(tǒng)節(jié)電濾波的形式，主要是可以達到凈化電網、對無功功率進行補 充、補償電網的效果，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。 1.31.3 論文的主要研究內容論文的主要研究內容 本文根據國內外最新研究成果，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的結構和動力裝置的系統(tǒng)結構。詳細地描述了教室燈 光智能控制系統(tǒng)的硬件組成結構與電路系統(tǒng)的設

16、計，并使用模糊控制算法設計 控制算法，最后對成果進行了仿真和調試，并分析了實驗的整體結構。 本文主要研究的內容有： （1）基于可變電抗技術的功率單兀系統(tǒng)的組成設計； （2）教室燈光智能控制系統(tǒng)的硬件部分設計； （3）教室燈光智能控制系統(tǒng)的仿真和試驗研究。 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 2 - 2 2 系統(tǒng)方案設計系統(tǒng)方案設計 2.12.1智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)的構思智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)的構思 2.1.12.1.1傳統(tǒng)節(jié)能方法傳統(tǒng)節(jié)能方法 長期以來，大多數的國內教育機構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：依據上下課

17、的時間安排，專門的工作員來進行手 動的開燈/關燈操作。 2，時間管控節(jié)能：在這里時間是僅有的開燈或關燈的根據，無論其它外 在情況怎么變動，都僅僅能夠在所規(guī)定好了的時間進行開燈或關燈。 3，光學控制節(jié)能：根據光線照明的強度度的不同進而對教室的燈的開關 進行控制。 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 構的教室燈的開/關燈調控是使用各個變壓器或者配電箱分散調控的，盡管教 室燈的運轉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。 并且因為無法嚴格根據室內外的自然光強度來進行調控，造成了實時性較差， 故障頻率較高，能源浪費情況嚴重的后果。此外，傳統(tǒng)使用的控制方

18、法需要工 作人員時時在崗，及時地對燈光的開關進行控制，而人工的控制不可避免的會 產生誤差，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行調節(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，據此 氣候原因，要求教室根據日出日落的時間調整照明燈的開與關。所以不僅造成 了人力資源的大量消耗，也可能是由于調整的不及時導致浪費。 2.1.22.1.2具有智能控制的節(jié)能方法具有智能控制的節(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

19、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 間根據實際需求獲得相應的照明度,實現教室燈的亮度智能化調節(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載，增加變換器 次級線圈，將次級線圈連接到電源轉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，從而實現改變可變電抗 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 3 - 變換器一次阻抗的目的，進而改變教室燈的輸入電壓，使教室燈不但可以實現 軟起動又可以任意調節(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

20、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， 根據地面安裝的聲控傳感器采集到的學生或教室所發(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)就會根據需求自動調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

21、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，以達到更高 效率的經濟節(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，轉換輸入到微處理器的控制器內，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，通過模糊控制的數據集合進行處理比較，選取最優(yōu)化的 控制信號進行輸出。 2.22.2智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)方案設計智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)方案設計 本文設計的教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)需要遵循的原則主要有以下三點： (

22、1) 電壓控制：任何功率電器在使用過程中都應處于其穩(wěn)定的電壓范圍內， 作為與我們日常生活密切相關的教室燈照明設備就更應該穩(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 是教室燈光控制的重點問題之一。 (2) 軟起動功能：由于教室燈并聯之后是大功率的用電器，但是現在所用 的照明系統(tǒng)啟動方式皆為直接啟動，會導致啟動時電流太大，對照明燈具的使 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 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的電壓迅速下降， 電壓頻率也將發(fā)生不

23、小的變化，這將破壞其他設備與電網的正常運行，所以我 們應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習生活中必備的公共設施，它 的啟動與關閉與當前教室內的師生需求有著重大的關系，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，它都會根據外部環(huán)境所影響到室內的明 暗程度來自動判斷照明系統(tǒng)是否需要啟動或關閉。 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鍵之處在于添加了智能調壓控制部分，基于模糊控制算法 的該智能控制器可根據教室內人聲的喧嘩程度來判斷教

24、室內當前人數的多少， 進而間接地自動調整教室照明系統(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，降低其在室內人數較少（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)能手段相比具有質的飛躍。 其綜合的性能見表2-1。 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 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，具有明顯的技術優(yōu)勢，從產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)能領域一定會大放異彩。 2.32.3智能教室燈節(jié)能控制系統(tǒng)結構設計智能教

25、室燈節(jié)能控制系統(tǒng)結構設計 該系統(tǒng)的主要結構由可變電抗變換器、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，將可調整電抗變換器的一次 線圈與教室燈負載串接，構成串聯電路阻抗，第二次線圈型二次阻抗轉換電路 與功率轉換單元，利用調整二次阻抗改變阻抗和負載阻抗比關系，實現負載傳 遞函數，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。通過調節(jié)晶閘管的控制角的大小來控制可調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

26、 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 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 6 - 器連接到控制器有兩種：光學傳感器和聲學傳感器，光與影通過光學傳感器轉 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閉：而 現場的聲音情況通過聲學傳感器的采集和處理也會得到相應的模擬信號，將此 信號輸入至智能控制器中，令其基于模糊控制算法調整輸入電壓，讓教室內的 燈光照度與教室內的人數多少相對應，使其亮度達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： 光學傳感信號采集 聲音傳感信號采集 智 能 控

27、制 器 教室燈光開啟/關閉 調節(jié)燈光亮度 圖2-4 智能控制器控制流程圖 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 7 - 3 3 硬件設計硬件設計 3.13.1硬件結構設計硬件結構設計 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 模數轉換 CPU信號采集與處理 數模轉換 功率單元 光信號 光學傳感器 開關電路 受控教室燈光 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 8 - 圖3-1 硬件結構圖 其工作原理為： (1) 通過檢測光信號判斷教室內是否存在師生，以判斷照明系統(tǒng)的 開與關； (2)

28、通過檢測聲音信號判斷教室內師生的活躍情況，進而判斷教室 內人數的多少，從而改變照明系統(tǒng)的燈光照明度。 3.23.2光學信號的采集與檢測設計光學信號的采集與檢測設計 3.2.13.2.1光源檢測原理光源檢測原理 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備將光 能轉換成電能，稱為光電設備。其物理基礎是光電效應，光電效應是指 物體內部傳導電子的運動變化由于吸收輻射，導致電特性變化的現象。 它的應用在現代測控系統(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，測量變化成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光 信號轉換成電信號。光電效應是指光照亮一個對

29、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)生產相應的電效應。 3.2.23.2.2檢測裝置需要器件及選型檢測裝置需要器件及選型 在該系統(tǒng)的設計過程中，使用的光源檢測系統(tǒng)的啟動和關閉，所以 我們需要內部光電效應的光電傳感器。 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 工作原理是光電導系統(tǒng)光電設備也被稱為光管，它是基于半導體光電效 應工作。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

30、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 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 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?？刂菩畔⒓希圆捎霉饷?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。 3.33.3聲學信號的采集與棒測設計聲學信號的采集與棒測設計 3.3.13.3.1聲學檢測原理聲學檢測原理 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換為信號電平(電壓)，

31、電壓 信號是由模數轉換器將數字信號轉換成單片機，單片機根據輸入的數字 信號處理和空間轉換的分貝值，最后根據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 轉 換 器 單 片 機 亮 度 反 映 圖3-2 聲音檢測結構框圖 3.3.23.3.2檢測裝置需要器件及選型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，是將聲音信號轉換為電信號的能量轉換器件設備。 麥克風作為聲音收集系統(tǒng)的第一部分，應該做到結構強勁、質量性能穩(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，

32、可以大體上分為動態(tài)、電容、電磁、 壓電、半導體傳聲器，而根據接收聲波的方向可以分為無方向的、雙向 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 10 - 的、定向的，而根據使用可分為立體聲、有線、無線話筒等。 無線傳聲器與接收機應是唯一對應的，需要配合使用，不能張冠李 戴。接收機是專用的調頻接收機，不過一般的調頻接收機只需要正確地 調整其調頻諧率，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、舞臺上乃至電視內都已得到廣泛應用。 3.43.4功率變換單元與觸發(fā)控制系統(tǒng)設計功率變換單元與觸發(fā)控制系統(tǒng)設計 3.4.1

33、3.4.1功率變換單元設計功率變換單元設計 方案內已經聲明，動力裝置在低壓變反應堆控制繞組方面，我們采 用晶閘管交流電壓調節(jié)方法，控制改變反應堆的低壓端的電壓，高壓側 變量電抗。功率換算單位功率的電力電子設備，觸發(fā)控制器、信號檢測 和處理器等。通過調節(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)生電話以達到改變光照強度的目 的。 交流電壓調整的原理是：在交流電源和負載之間，有兩個晶閘管串 聯后并聯交流電路，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。每半個周期內晶閘管開放階段的 系統(tǒng)，可以很容易地調節(jié)輸出電壓的有效值。

34、形導通角的大小，依據不同的三相聯結形式，三相交流調壓電路也 具有多種不同的形式。包括線路控制三角形聯結、星形聯結、支路控制 三角形聯結、中點控制三角形聯結。本文使用了星形電路三相四線制連 接，此時，相當于單相交流調壓電路的組合，三相互錯開120工作。 由于教室燈是阻感性負載的，所以當晶閘管交流調壓電路帶有阻感 性負載時，移相角a只有在 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit ADC_CS =P24; sbit ADC_CLK=P25; sbit ADC_DO =P26; sbit ADC_DI =P27; sbit

35、out=P12; sbit in =P20; uint a=0; uchar h1,l1,date; unsigned char adval; void delay(uint z) uchar y; for(;z0;z-) for(y=1;y0;y-); unsigned char ReadADC(void) /把模擬電壓值轉換成8位二進制數并返 回 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 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=

36、(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;m0;m-) if(in=1) m=1000; liangdu(); /給定個延時次數 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 21 - 5 5 總結與展望總結與展望 教室燈光智能控制系統(tǒng)的開發(fā)是國內外關注的熱點話題。眾所周知， 電力設備中室內照明設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)設計的智能設備。這將是有效發(fā)展節(jié)能照明設

37、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 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 我們不斷重復測試和持續(xù)總結經驗。 為了進一步研究主題，本章節(jié)將為當前的研究做一個總結，并對未 來的前景做一次展望，內容包含：論文總結、心得體會和對接下來進一 步工作的安排。 5.15.1 論文總結論文總結 本文通過系統(tǒng)建設和項目設計、系統(tǒng)硬件設計、軟件設計和系統(tǒng)調 試，證明所設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 個課題的設計與研究，我們可以得出以下結論： (1) 教室燈光智能控制系統(tǒng)采用智能技術，可以根據不同環(huán)境的

38、需 要，選擇不同大小的功率控制模式；采用可變電抗器技術，以提高設備 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、調節(jié)效果非常明顯，可以從零 電壓開始連續(xù)調節(jié)，可以做到不過流，起動力矩也大，對電網沖擊較小。 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備的使用壽命。 5.25.2 心得體會心得體會 整個系統(tǒng)的研制與優(yōu)化設計工作的工程量很大，從中我學到了很多 的理論知識，也得到了很多寶貴的經驗。收獲不少，不過也經歷了許多 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計

39、） - 22 - 困難，在這里我想寫一些結果和經驗： (1) 由于整個系統(tǒng)涉及到大電流、模擬電路、數字電路、PLC硬件設 計和軟件編程知識，是一個自動化的集成應用系統(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，這樣就可以避免走不必 要的彎路； (2) 在硬件設計和制作的過程中，必須仔細認真，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)成勤加注釋的好習慣，對 長而復雜的程序尤為必要。 合肥師范學院 2015 屆

40、本科畢業(yè)論文（設計） - 23 - 致致 謝謝 經過幾個月的努力，我終于完成了自己的畢業(yè)設計。但坦率地說，這種設 計并不完美，仍有許多需要改進和提高的地方。在設計的過程中，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。調試程序的時候，經常會出現走投無路， 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，我衷心感謝我的母校合肥師范學院，她們?yōu)槲覀兊膶W習成長創(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；我也真誠地感謝周圍的同學對我無 私的關心和支持，

41、給了我很多寶貴的建議。總而言之，我畢業(yè)設計的完成，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！ 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 24 - 參考文獻參考文獻 1. 余發(fā)山，單片機原理及應用技術. 徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2003 2. 賈振國，DS1820 及高精度溫度測量的實現J.電子技術應用，2000 3. 余永權，單片機原理及應用. 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能技術研究，內蒙古民族師院學報(自然科學版)， 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，關于照明節(jié)能的措施和方法討論當代建設，2000 7. 景春國，顧德英，舒冬梅.基于C+Builder的城市路燈無線數傳監(jiān)控軟件設計.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)能裝置的設計.微計算機信息，2005 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 25 - 附錄： 1、 完成品實物圖： 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 26 - 2、SCH 原理圖： 3、PCB 圖： 4、仿真圖： 合肥師范學院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設計） - 27 -