一、项目概述
1.1 导言
动力缺少是21世纪世界面对的新问题。在寻觅新的储藏动力之外，节省动力，进步效益也就成为愈加契合当下注重研讨的课题。跟着国民经济的快速开展和社会进步，教育在全社会愈加被注重和注重，校园规划也跟着招生规划的扩展不断扩展，教室的数量也大幅度添加。但对现在的各类高校说，照明操控体系的运用还处于初级阶段，由于国家关于“创立节省型校园”方针的公布，加之传统的手动关灯方法操作繁琐且存在着较大的人为糟蹋的坏处，在教学楼内运用新式的照明节能主动操控体系已成为大势所趋。
在本次大赛的调研阶段，咱们还注意到，虽然市场上存在着五花八门的智能灯控设备，但或其设备身形太大，或其本钱较高，只是约束在某些公共场合或厂家运用，严峻约束了其运用的普适性和广泛性，照明节能主动操控设备技能在咱们家庭日子中的运用简直是一项空白。特别是在当今智能家居的理念家喻户晓，精约性环保性成为新的亮点，用科技改动日子已成为人们执着寻求的方针。
本体系是以Atmegal28单片机为操控器中心，经过其强壮的微控功用，扩展了无线通讯、传感和显现模块，完成对照明体系的主动操控，既在必定程度上杜绝了教室电力资源糟蹋现象的呈现，又满意了日常日子中人们所倡议的精约快捷和主动操控，降低了运转保护的费用，节省了办理本钱，有着巨大的生态、环境和经济效益。
1.2 项目布景/选题动机
当今的社会日子特别是很多高校中，现存的动力糟蹋、经费超标和学生视觉健康等问题已越发引起人们注重，高校教室照明的节电问题不得不说到重要的议事日程上来。加之当今人们对日子智能化精约化要求的进步，能否运用现有的资源规划一款主动操控且具有相对实用性照明体系，添补家庭日子主动照明技能的空白，改善现有照明设备存在的缺点，是咱们部队本次参赛意图的重中之重。
在本次参赛调研预备阶段，咱们特意对如今市道所广泛运用的人体红外感应开关电路做了研讨剖析。现有人体感应设备是运用人体红外热释感应技能，判别人的动作有无来操控灯的亮灭，其活络感应、抗干扰力的确值得称道。但咱们都有这样的领会，当在教室中默坐一段时刻，由于感应不到人体动作的改变，灯展主动平息，直到咱们再给予相关的动作才会从头将灯置亮，这给咱们的正常学习带来了极大的不便利;并且，由于体系中的延时设置，当教室中人都走光之后，一切的灯仍会亮一段时刻，假设咱们能将这段时刻内不必要的电力资源消耗节省下来，铢积寸累，对任何一个高校很多的教室而言，肯定是一笔不小的开支。咱们以为以上两点，是现有设备没有考虑也无法战胜的功用缝隙。更显着的是，这样的设备底子不合适运用在咱们日常家庭日子傍边，想象假设咱们在房间中歇息，灯主动平息，将会给人们带来多大的不便利与不习惯。
鉴于以上功用与需求的剖析，咱们决议运用Atmegal28 单片机以及外围设备，经过对人体进出房间的计数，判别房间内助的有无来操控灯的亮灭，既战胜了需求不断动作的坏处，减少了不必要的延时所形成的资源糟蹋，又能主动操控，很好的运用于校园工厂及家庭日常日子傍边去，具有较好的运用远景，这是咱们挑选此项意图直接布景和底子动机。
二、需求剖析
2.1 功用要求
本体系首要选用光感应传感器和红外光感应计数器一起设卡来操控室内的照明设备的亮与灭，当室内光线暗到必定程度以及计数设备计算成果为≥1(即室内有人)时，条件满意，单片机操控体系会主动动作翻开照明设备的开关，当条件不满意时，操控体系也会动作当即封闭开关。
由于规划伊始，咱们小组首要把该设备的运用场合运用定坐落校园或工厂等大型公共场合。首要假设以咱们大学教室照明为运用目标，咱们还加了一些可选功用。比方说，据咱们查询了解，像咱们校园这样的一般教室一般会有六排左右灯，但当只需少部分人(详细数目因状况而定)进去的时分咱们只需求靠前的三排灯亮，可是假设这少部分人有特殊状况非要把一切的灯都翻开，咱们专门在键盘上设置了一个按键功用，此按键动作就会把剩下未翻开的三排的灯强制翻开。
可是由于节能观念的普适性，咱们的这个设备也能够装在一般家庭照明体系中，鉴于此咱们又给该设备加了一个遥控器设备，用户能够用遥控器经过无线设备远间隔操作强制翻开和封闭照明设备。
为了丰厚该设备的功用，咱们还给该操控体系加了一个显现屏和一个键盘模块。由单片机驱动在显现屏上显现当时时刻、当时温度、当时计数值。键盘用来调理相应参数，比方当体系由于发生不可避免毛病时，计数器会发生过错，此刻就用键盘从头输入值更正一下，一起键盘还能够用于调理时刻，还有之前介绍的功用键也是其间的一部分。
图1 体系架构
2.2 功用要求
①光感应活络，呼应速度快(2us左右)，工作温度规模宽(-25℃~+70℃)。
②计数精确。
③测温精确度高，精度为±0.5°C;习惯电压规模更宽，电压规模：3.0~5.5V.
④运用PT2262射频无线通讯芯片，在室内可用通讯间隔为几十米，无线遥控间隔广泛了一般的教室(或工厂)空间。
本体系有两个要求相对要谨慎一点的模块。首要是计数模块，由于咱们运用的是对射式计数方法也便是一旦遮住光线，红外感应器就会宣布一个计数脉冲。可是，当人员相对比较密布的时分，也便是说当门满足宽时，呈现两个人并排或者是错开但仍连续讳饰光线时，这时计数器只记一个数，这样就会呈现过错。所以，咱们所规划的设备只习惯于那种门不会太宽以至于不会呈现多人连续讳饰光线，使计数值禁绝的场合。就咱们对咱们校园的调查以及丈量发现，就一般的校园教室简直不会呈现上述状况，所以本设备装置在教室内计数上简直不会发生过错。
其次是无线遥控模块(该模块首要用于家庭照明体系或工厂中)，该模块传输间隔有限，一般在几十米，但当用户在较远间隔遥控时可能会呈现失灵的状况。
三、方案规划
3.1 体系功用完成原理
本体系首要包括以下几个模块： ①计数模块
②光感应模块
③显现模块
④测温模块
⑤键盘模块
⑥无线遥控模块
1、计数模块
计数模块咱们选用红外线感应计数器，该种计数器大体分为两种，其间一种是对射式，另一种是反射式。对射式是运用一个发射头一个接纳头，中心假设有物体经过就遮挡一下光线，输出一个脉冲给计数器，计数一次;反射式是发射头和接纳头做在一块成为一个红外探头，当红外探头前有物体呈现就把发射头的红外线反射给接纳头，探头输出一个计数脉冲给计数器，计数一次。由于对咱们这个体系的运用场合对射式要比反射式计数方面要精确些，所以选用对射式。咱们把红外线感应计数器的脉冲输出端直连续接在单片机的I/O口上进行计数处理，计数成果一起要在液晶屏显现器上显现一下。
红外感应器与单片机衔接示意图
2.光感应模块
光感应模块咱们首选的是欧恩光电技能研讨所 2006 年研制的专利项目–ON9658光感应传感器。该产品选用的是CMOS工艺内置了稳压、OP 扩大、红外差分等近10000门电路，还有暗电流小，低照度活络等等长处，在实践运用中，只需加一个下拉电阻即可。此产品合适电视机、LCD背光、数码产品、仪器仪表、工业设备等许多范畴的节能操控、主动感光、自习惯操控等，一起可定位为环保产品，代替传统光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管，契合本次大赛环保的理念。
完成原理：当光照耀到光敏三极管上，光敏三极管的阻值急剧减小，运用光敏三极管On9658作为传感器串联一个7.5K的电阻，经过光敏三极管电压的改变反映因光源的照耀强度在光敏三极管上的改变。把检测的电压信号经过电压跟从器电路输入Atmega128型单片机。该电路结构简略，活络度高且检测电压信号安稳，作用显着。
采样信号运放电路，增强信号的强度，经过电压跟从器能够添加信号电压的安稳性，后级接电压跟从器增强了电路带负载才能。
3.显现模块
规划中LCD首要作用：本次规划LCD首要作用于显现当时室内助数以及对体系操作时的操作菜单，经过显现器完成便利直观人机对话界面。
LCD显现原理：本规划选用以ST7920为驱动芯片的LCD12864字符液晶显现器。ST7920经过RS、R/W 和E的时序合作，经过DB0-DB7八位数据端口对其内部数据寄存器DR和指令寄存器IR的读写操作，经过对数据寄存器DR 的拜访，能够存取DDRAM、CGRAM、CGROM 和IRAM 的值。即将显现的字型码写入到DDRAM上，ST7920将主动地依照编码从CGROM 中即将显现的字型显现到屏幕上。
LCD初始化流程：
LCD显现内容：
时刻设置 人数更改设置
4.测温模块
测温模块咱们首选的是DS18B20,由于该模块咱们之前运用过，不只运用便利，并且在功用上也有不错的作用。 据咱们了解在传统的模拟信号远间隔温
