基于单片机的照明控制系统-开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告
理工类

题 目:
基于单片机的灯光照明控制系统
学 院：
电子工程学院
专业班级：
DZ电子101
学生姓名：
张宏伟
学 号：
2012140023
指导教师：
韩晓春

2014年3月8日
淮海工学院毕业设计（论文）开题报告
1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势
（1）课题的研究目的与意义：
随着时代的不断发展，国民经济的快速提高，尤其是地产行业的高歌猛进，国内智能照明行业迅速发展，能源问题日益险峻，尽管我们的国土面积大，但人口数量庞大，能源相对短缺，而且我们对能源的浪费相对严重，已经制约了我国的经济的可持续发展。在建筑物中，电能的消耗占百分之六十至百分之九十左右，其中照明的占用量是总电量的百分之十至百分之十二，并且按照预测，随着建筑物保温隔热性能的提高以及其他供暖以及供冷措施的利用，照明用电占用比例还会上升，因此，涌现出了各种技术类型的厂家，市场上也出现了各种类型，别具特色的智能开关产品，智能照明系统也应运而生。
智能照明是指利用计算机、无线通讯数据传输、扩频电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，来实现对照明设备的智能化控制。具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能；并达到安全、节能、舒适、高效的特点。智能照明系统其独特的特性，迎合了人们绿色、环保、节能，智能化生活的观念。与核心控制器相结合，可实现如全自动调光，自然光源的充分利用，照度的一致性，光环境场景智能转换，节能，延长光源寿命等功能，与其功能相适应的是其广阔的应用环境，无论在交通路灯的控制，还是办公大楼照明的控制，或是家居生活中都能发现它的身影。在家居领域中能为人们提供舒适的生活空间；在办公领域，在节能中提高效率；在公共设施领域中绿色安全环保。该选题的意义在于迎合当前社会的发展趋势，绿色节能，开发出一个即节能，又不影响人们正常生活的智能照明控制系统，实现节能与智能控制的合二为一
。
研究灯光控制系统的目的在于加强了照明的自动化控制，系统最大的特点是场景控制，在同一室内可有多路照明回路，对每一回路亮度调整后达到某种灯光气氛称为场景;可预先设置不同的场景(营造出不同的灯光环境)，切换场景时的淡入淡出时间，使灯光柔和变化。时钟控制，利用时钟控制器，使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化。利用各种传感器及遥控器达到对灯光的自动控制。
研究灯光控制系统的目的在于美化环境，室内照明利用场景变化增加环境艺术效果，产生立体感、层次感，营造出舒适的环境，有利人们的身心健康，提高工作效率。
研究灯光控制系统的目的在于延长灯具寿命，影响灯具寿命的主要因素主要有过电压使用和冷态冲击，它们使灯具寿命大大降低。LT系列智能调光器具有输出限压保护功能：即当电网电压超过额定电压220V后调光器自动调节输出在220V以内。当灯泡冷态接电瞬间会产生额定电流5-10倍的冲击电流，大大影响灯具寿命。智能调光控制系统采用缓开启及淡入淡出调光控制，可避免对灯具的冷态冲击，延长灯具寿命。系统可延长灯泡寿命2-4倍，可节省大量灯泡，减少更换灯泡的工作量。
研究灯光控制系统的目的在于照度及照度的一致性，采用照度传感器，可以达到室内的光线保持恒定。例如：在学校的教室，要求靠窗与靠墙光强度其本相同，可在靠窗与靠墙处分别加装传感器，当室外光线强时系统会自动将靠窗的灯光减弱或关闭及根据靠墙传感器调整靠墙的灯光亮度;当室外光线变弱时，传感器会根据感应信号调整灯的亮度到预先设置的光照度值。新灯具会随着使用时间发光效率逐渐降低，新办公楼随着使用时间墙面的反射率将衰减，这样新旧会产生照度的不一致性，通过智能调光器系统的控制可调节照度达到相对的稳定，且可节约能源。
研究灯光控制系统的目的在于管理维护方便，智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的参数以数字式存储在EPROM中，这些信息的设置和更换十分方便，加上灯具寿命的大大提高，使照明管理和设备维护变得更加简单。
研究灯光控制系统的目的在于具有较高的经济回报，据专家测算，仅从节电和节省灯具这两项：用三至五年的时间，业主就可基本收回智能照明控制系统所增加的全部费用。而智能照明控制系统可改善照明环境，提高员工工作效率以及减少维修和管理费用等，也为业主节省下一笔可观的费用。
研究灯光控制系统的目的在于综合控制功能，可通过计算机网络对整个系统进行监控，例如了解当前各个照明回路的工作状态;设置、修改场景;当有紧急情况时控制整个系统及发出故障报告。可通过网关接口及串行接口与大楼的BA系统或消防系统、保安系统等控制系统相连接LT-net智能照明控制系统通常由调光模块、开关功率模块、场景控制面板、传感器及编程器、编程插口、PC监控机等部件组成，将上述各种具备独立控制功能的模块连接在一根计算机数据线上，即可组成一个独立的照明控制系统，实现对灯光系统的各种智能化管理及自动控制
。
（2）国内外研究现状、水平和发展趋势
在控制模式上，长期以来，大多数建筑物采用传统的照明控制方式，随着各项技术的前进和发展，部分智能大厦采用楼字自控（BA）系统来监控照明，但都只能实现简单的区域照明和定时开关功能．（EIB）系统是由子网和主干网组成的控制网络。其各自优缺点在于（BA）楼宇自控系统应用于照明的控制系统，一般是在某些照明回路中串联交流接触器触点，通过控制这些触点实现诸如区域控制、定时开关、中央监控等功能．所有照明回路通过BA中控室控制，现场无法干预照明状态，使用不便．控制功能简单，只能实现定时、开关的功能，若要实现场景预设、亮度调节，软启动软关断等复杂的功能技术难度较大．由于照明系统并不是一个独立的系统，所以， 在BA系统出故障时， 照明系统也受到影响。（EIB）系统是由子网和主干网组成的控制网络，每个子网分别通过网桥与主干网相连，网络的传输速率为9600波特，没有高速信息通道，如果系统做大就会丢失信息，造成系统失控，该系统是80年代末推出的第三代照明控制系统，需要配置独立的电源模块，当电源模块一旦出现故障，整个系统即处于瘫痪，具有可靠性差的致命弱点．传感器和总线耦合器必须连在一起，不方便调试、检修． 相比较而言，采用一种全新的智能照明控制系统以克服以上系统的缺点显得尤为重要．
《2013-2017年中国智能照明行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》数据指出，智能照明行业自上世纪90年代进入中国市场，受市场的消费意识、市场环境、产品价格、推广力度等各方面的影响，一直处于缓慢发展的态势。近些年，随着国民经济的快速发展，特别是地产行业的高歌猛进，国内智能照明行业迅速发展，各类智能照明产品纷纷面市，中国智能照明市场规模从2005年的49亿元成长到2009年的137亿元人民币。前瞻网预测预测，中国高端智能照明市场5年内容量有望达到2000亿美元
。
与传统照明相比，智能照明可达到安全、节能、舒适、高效的目的，因此智能照明在家居领域、办公领域、商务领域及公共设施领域均有较好发展前景。中国智能照明市场并未成熟，智能照明的应用领域还主要集中在商务领域和公共设施领域，酒店、会展场馆、市政工程、道路交通领域内对智能照明的采纳使用较多;此外，办公建筑和高端别墅项目也有采用智能照明。随着国内智能照明研发生产技术的发展和产品推广力度的加大，家居领域的智能照明应用有望得以普及。

参考文献：
[1] 潘龙.智能照明系统节能分析及设计.建筑节能.2011(6)
[2] 中企顾问网.2013-2018年中国智能照明产业全景调研及发展前景研究报告
[3] 中企顾问网.慧聪智能家居网.智能照明控制系统的优势分析和灯光调节.2012
淮海工学院毕业设计（论文）开题报告
2.课题的基本内容，可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施
（1） 课题的基本内容：
查阅文献资料，了解国内外的研究现状，应用领域，现有理论、方法，对常用照明控制的分析，分析当前照明系统中存在缺陷，照明系统功能要求及照明系统节能潜力分析，新型智能照明系统功能改进探究，新型智能照明系统控制模式的改进，分析各种照明系统的适用性，主要改善照明系统在家用照明时的性价比；智能照明系统进行研究和设计；智能照明系统的设计包两大部分：一是照明部分的设计，又称为光照的设计，包括选择照明方式和智能控制方式，选择光源和灯具，确定灯具的布局和照度标准并进行照度的计算、总线技术智能控制等；二是供电部分的设计，又称为电气设计，包括选择配电方式和电源结线，进行负荷计算，选择导线、开关、熔断器等电气设备，绘制电气照明图。
本设计阐述了照明的有线、无线控制方式设计原理与实现方法。以设计过程为主线，分别从硬件和软件两个方面描述设计过程，即从硬件电路的设计方法到实现所要求功能的软件技术。该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以AT89C51与AT89C2051单片机为基础，实现了有线通信、无线数传、控制与显示等功能。文中详细地描述了控制电路的设计过程，包括：键盘与LED显示电路、RS485通信电路、无线数传电路、照明灯控制电路以及看门狗电路等。对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计与无线数字传输程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。有线通信程序的功能是：通过RS485主从通信方式，由主控制器发出命令对全部或单个分控制器所控制的照明灯实现开启、关闭、灯光亮度调节、定时控制等功能。无线数传程序设计的功能是：通过无线数传模块实现照明灯的无线遥控，同样实现有线方式控制的功能。

（2） 可能遇到的困难：
难点：系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。

（3） 解决问题的方法和措施：

措施和方法：
A.先分析问题，找出问题的关键点，利用网络进行相关信息的检索。
B.求助其他同学，在其他同学也无法回答的情况下，请教老师。
C.寻找相关技术人员求助。
D.图书馆寻找相关资料进行研究。

3.课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析
（1）研究过程（途径）
A.通过图书馆查阅相关书籍和在网络中搜索相关文献进行知识的补充图书馆查阅资料.
B.分析和解决设计电路的问题。
C.调查研究相关设计问题，制定设计方案.
D.绘制工作原理图，硬件部分方案设计.
E.绘制硬件电路图、进行数据处理方案设计，总体集成设计，
F.编写设计说明书。

（2） 可行性分析
课题基础：2012年9月至2014年1月在校进行了较为充实的实训课程，并且，在《单片机原理与应用》与《电路与信号分析》两门课上进行了丰富的实践培训与理论指导。理论知识与实践经验充实，可以为毕业设计的课题垫下良好的基础。
技术支持：我校拥有多间实验室，以及宽带网的接入，拥有高文化水平的课题指导老师，具备承担课题科研的硬件、软件条件，为课题研究提供了最基本的保障。
时间保障：建立课题研究的规章制度，做到每项工作有计划、有检查、有总结，有足够的时间和能力保证课题的正常进程。
淮海工学院毕业设计（论文）开题报告
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量意见和对设计结果的预测）

指导教师（签名）
年 月 日
系审查意见：

系主任(签名)：
年 月 日

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