节能照明自动控制系统设计

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译软件。

下位机软件设计主要分三部分：对采集到的信号的处理、灯光的控制、液晶显示驱动程序和自动控制与手动控制之间的切换问题。液晶显示驱动程序的功能主要有：初始化LCD、接受显示汉字数据包。

本系统还涉及到对室内人数和开灯状况的储存问题，以方便对教室照明使用情况的统计。主要记录各个时间段内室内人数和使用照明的情况。上位机程序设计的软件主要有Visual C++ 6.0、Turbo C和Visual Basic 6.0 三种，其中Turbo C编程主要在DOS环境下完成，由于DOS操作系统系，不能像Windows操作系统一样有API，而是直接操作硬件端口来实现编程，因而使用Turbo C来编写上位机应用程序将十分困难，故舍弃使用Turbo C编写上位机的方案。Visual C++是一个功能非常强大的可视化软件开发工具，Visual C++不仅是一个C++编译器，而且是一个基于Windows操作系统的可视化集成开发环境，由于Visual C++含有许多程序开发工具，且Visual C++的程序设计也十分复杂，不适合初学者进行复杂的程序设计，故舍弃使用Visual C++编写上位机的方案。因此本设计的上位机程序设计部分使用Visual Basic来编写，Visual Basic（简称VB）是Microsoft公司推出的一种Windows应用程序开发工具，它具有简单易学、操作方便、功能强大等特点。“Visual”指的是开发图形用户界面（GUI）的方法，即可视化，一般不需要编写大量代码，描述界面元素的外观和位置，只把需要的控件放到屏幕上相应的位置即可，很方便的设计图像用户界面。

2.4 最终设计方案概述

节能照明控制系统设计使用宏晶公司的STC12C5A60S2单片机作为主要控芯片，热释电人体红外模块选择基于红外线技术的自动控制模块HC-SR501，液晶显示屏选用普中科技公司的TFT液晶显示屏。软件设计主要使用keil软件编写程序，整个下位机软件设计重点主要在TFT驱动程序，对采集信号的处理和对照明装置的控制。整个系统方案设计的主要工作流程是通过对光照强度的检测和室内人员情况（包括人数和人员分布位置）的检测，经STC12C5A60S2单片机的处理以达到合理的开灯条件，在将开灯状况和人数传到上位机进行数据记录。结构框图如图2-2所示：

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图2-2 系统整体框图

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第3章 系统硬件设计

本系统选择宏晶公司的STC12C5A60S2单片机作为下位机的主控芯片，主要硬件设计包括STC12C5A60S2的系统板搭建、热释电人体红外模块电路、人数统计电路和光照检测电路等，下面将逐个介绍。

3.1 电源电路设计

本系统设计使用输出为DC 5V/1A的直流电源适配器作为系统电源，而STC12C5A60S2单片机的工作电压范围为1.8V—3.6V，TFT液晶模块的工作电压范围为1.4V—3.6V。

MAX232芯片一般情况下工作电压给定为5V，最高工作电压可达12V，而HC-SR501人体感应模块的工作电压范围为4.5V—20V,为了保证HC-SR501正常工作将电源给定电压设置为5V，在充分考虑其它外围芯片的供电电压和功耗情况下，将STC12C5A60S2单片机和TFT的工作电压设置为3.3V，使用3.3V稳压芯片AMS1117供电，MAX232和HC-SR501人体感应直接使用输出电压为5V的直流电源适配器供电。电源电路部分原理图如图3-1所示：

图3-1 系统电源电路

3.2 STC12C5A60S2 最小系统电路设计

该系统采用STC12C5A60S2单片机处理芯片，其是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机速度是普通51单片机的8—12倍，STC单片机还可以通过串口（P3.0和P3.1）直接下载用户程序。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，方便了设计的要求。单片机最小系统主要还有晶振电路、复位电路。

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3.2.1 复位电路设计

在含有控制器的电路系统中，都必须要有相应的复位电路，这样能够使系统在上电后，很好地复位系统并使系统处于稳定的运行状态。一般简单的复位电路可以采用RC复位，这种电路的稳定性一般、可靠性较高，但是在超高速和超大系统中最好不要采用RC复位电路，在这种情况下RC复位电路达不到系统复位的效果。对于STC12C5A60S2单片机而言，通过上电复位和上电清除信号均可以使系统复位，POR信号是器件的复位信号，此信号只有在器件上电时和RST引脚上产生低电平时才会产生，当POR信号产生时必然会产生PUC信号，而PUC信号产生时不会产生POR信号，还有当启动看门狗和看门狗定时器计数满、向看门狗写入错误的安全参数值、向片内Flash写入错误的安全参数时会产生PUC信号[4]。

本设计所使用的复位电路就是指产生POR信号的复位电路，在RST引脚上产生低电平复位系统，此复位电路可以采用RC复位电路，而且实践中RC复位电路也用得最多，对于一般系统使用RC复位电路的复位效果很好，本设计RC复位电路设计如图3-2所示：

图3-2 复位电路

3.2.2 晶振接口电路

STC12C5A60S2单片机的时钟在常温下内部R/C震荡频率为8MHz-12MHz, 如果外部时钟频率在33MHz以上时,建议直接使用外部有源晶振；如果使用内部R/C振荡器时钟(室温情况下5V单片机为:11MHz～15.5MHz,3V单片机为8MHz～12MHz),XTAL1和XTAL2脚浮空；如果外部时钟频率在27MHz 以上时,使用标称频率就是基本频率的晶体，不要使用三泛音的晶体，否则如参数搭配不当，就有可能振在基频，此时实际频率就只有标称频率的1/3了，或直接使用外部有源晶振,时钟从XTAL1脚输入,XTAL2脚必须浮空。在综合分析设计需要后采用最采用的内部时钟方式。

内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成并联谐振回路。电容C1，C2的取值

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