. . . .毕 业 论 文（设 计）卫生间照明、换气自动控制器电路的设计姓 名 shannon 学 号 1011121202 所在学院 理 学 院 专业班级 2010级信科1班 指导教师 徐老师 日 期 2014年5月30日 .下载可编辑. . . .摘 要通过光敏电阻对光强的感光作用，判断是白天还是黑夜，将该信号通过比较器，变成数字信号，输入到单片机中；通过红外传感器来判断是否有人，在光敏信号为低（黑夜）的情况下，如果红外传感器的信号为有效（即有人），控制MOS管导通的引脚为高，MOS管导通，连接在继电器上的12V电压连通，继电器的闭合，220V电压加载在照明灯上，照明灯变亮。通过气体检测传感器检测测试的气味，如果测试的气味浓度超过一定值时，单片机检测到高电平，控制MOS导通的引脚为高，MOS管导通，连接在继电器上的12V电压连通，继电器的闭合，220V电压加载在风扇上，风扇排气。关键字：单片机；红外传感器；气味传感器；继电器.下载可编辑.AbstractThrough photoresistor photographic effects of light intensity, judging day or night, the signal passes comparator, into a digital signal,inputing to the microcontroller; through infrared sensors to determine whether someone in the photosensitive signal is low ( night ) of case, if the signal is effective infrared sensor ( ie people ), MOS conduction control pin is high, MOS tube conduction, connected to the 12V voltage relay communication relay closed, 220V voltage lighting loads in, the lights brighten.Detected by the gas detection sensor test odor, odor concentrations tested if more than a certain value, the microcontroller detects a high level, MOS conduction control pin is high,MOS tube is turned on, connected to the communication relay 12V voltage, relay closure, 220V voltage load on the fan, the fan exhaust.Keywords: Single chip microcomputer ;Infrared sensor;Gas sensor;Relay.下载可编辑.目录摘要Abstract第一章绪论11.1 课题背景11.2 卫生间自动照明和排气系统的现状及其发展方向11.3 课题的研究目的及意义21.4设计的主要内容2第二章方案设计42.1 设计要求及功能介绍42.2 系统方案设计42.2.1信号检测模块42.2.2 信号处理及控制模块62.2.3 信号响应模块72.3 本章小结7第三章硬件设计83.1 系统整体方案设计83.2 电源模块设计83.3 单片机最小系统设计93.3.1 时钟电路103.3.2 复位电路103.3.3程序烧录接口113.4 信号采集模块123.4.1 日光强度检测123.4.2 红外传感器133.4.3 气味传感器133.5 控制模块143.5.1 照明灯的控制143.5.2 风扇的控制143.6 本章小结15第四章软件设计154.1 系统软件整体流程154.2系统监控主程序模块154.3系统自检初始化164.4定时中断处理设计16第五章系统调试175.1 硬件调试175.1.1 硬件调试方法及步骤175.1.2 硬件调试细节及遇到的问题185.2 软件调试19第六章设计总结20致谢22参考文献23附录124附录226. . . .第一章 绪论1.1 课题背景科学技术的快速发展，提高了人们的生活水平，带来的却是资源的匮乏以及环境的恶化。人类社会的发展高度依赖于资源的开发与利用，资源匮乏已成为全世界所面临的严峻问题，在我国，而能源问题显得更为严重。为了能及时地将卫生间内的异味排出，很多家庭都装了换气扇，但一些来客或小孩常常忘记打开换气扇和照明。7为了解决这个问题，设计了一种能自动控制换气扇和照明灯的电子装置，这样不给上卫生间的人增添任何麻烦，又能自动换气和开、关灯，节能而方便。1.2 卫生间自动照明和排气系统的现状及其发展方向自然界三大能源的总储备量是一定的，在经济飞速发展的今天，三大能源的储备量正在日益下降，除了要世界性的节约能源外。积极需找新型能源也迫在眉睫。在能源的利用方面丹麦处于世界一流水平，无论是节能设备的开发，还是推广都很成功，其经验为世界各其他国家提供了很好的借鉴。自1974年以来，尽管丹麦国民收入增加了百分之五十，而总的能源消费量并没有增加。丹麦是OECD成员国中国民收入与能源消耗量之比最小的国家。他们不断地开发一些节能供热系统，如丹麦热电周供热电厂等等。在丹麦节能这个词已经深入了人们的内心，节能装置随处可见。而且，能源的利用率方面他们也很重视。因此，他们能源使用总效率值达到了百分之九十。丹麦居民住房用电节能装置在他们搬入新建住房时就已经被安装，提前设立了的诸多要求，对不符合节能要求的新建房屋将不被看中。数据显示，丹麦居民宁愿多支付百分之八的费用购买入住有节能设施的房子，也不去考虑相对比较便宜的没有节能方案的房屋。欧盟很多国际都学习借鉴了丹麦在节能项目经验。并且，欧司朗公司在照明设备发面不断有新型高输出效率的照明设备涌现，新型设备相较之前的产品不但节约系统功率，还提升了光通量和平均光通量。以上种种，皆表明能源问题已经被越来越多国家所重视，各国都在致力于对能源的合理运用与开发，提高能源的利用率，来节约能源。在我国，自从改革开放以来，国民经济持续多年的稳步发展，伴随着经济增上也造成了环境的破坏与资源的浪费，由于对能源的不合理运用，设备的简陋使得如煤炭之类的能源得不到充分燃烧，一氧化碳等不完全燃烧物的排放，造成酸雨，土地酸化，臭氧空洞等严重后果，自然灾害频繁，不利于未来的可持续发展。目前能源问题已经成为我国经济发展的强大阻力。虽然在能源总储量方面我们处于领先地位不低，但由于我国的社会主义国家，所以在人均储量我国则不尽人如意，单位产值的能耗是发达国家的3-10倍。能从粗多角度出发，能源问题也是我国长期可持续发展战略中一个关键因素。当能源不能满足人们的日常用度时，工厂停产，工人待业，经济发展受到抵制，还会引起社会的动荡，不利于国家的长治久安。为了提倡节能意识，绿色照明工程渐渐的走进了人们的视线，他是以绿色环保节能为理念的希望工程。其目标是在未来的五年内，向广大群众推广节能灯大约1.5亿只节能灯，电能节约290亿度。有些地方为了推广节能灯，人们在购买节能等的同时，将会的到一定的经济补贴，这样就带动了群众节能的积极性，有助于节能灯的普遍推广。以前的油灯在到后来的白炽灯，最终到现在的高效节能灯，中国见证里照明设备的日新月异的变化。现在，现在人们再也不拘泥于仅仅是为了照明，更重要的是为了我们的国家能过发展的更快，更稳，我们应该从节能入手，改善我们的生活质量。从用电量来看，数据显示照明设别上的用电量大约占总用电量的五分之一，其比重不小，考虑到我国人口众多，不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，若以高效的节能灯来代替普通的白炽灯，其节约的电能可想而知，数字十分可观，大约可以节约电能60%-80%。政府已经在学校、医院、商厦等更换了24万只节能灯。通过对国内外能源状况的分析无处不透露“节能”这两个字，所以设计一种能自动控制换气扇和照明灯的电子装置是非常有意义的。1.3 课题的研究目的及意义目前我国生产的换气扇大都没有定时装置，为了能及时地将卫生间内的异味排出，很多家庭都装了换气扇。但一些来客或小孩常常忘记打开换气扇，即使打开了，使用完换气扇后，往往忘记关，有时甚至到下次使用时才发现，白白浪费电能，也影响换气扇的寿命。在夜间，上厕所对于小孩来说是一件困难的事情，因为他们对于找到照明灯的开关是一件困难的事情。为了解决上述问题，设计了一种能自动控制换气扇和照明灯的电子装置，根据排污量的多少选择定时长短，就能克服上面的不足，这样不给上卫生间的人增添任何麻烦，又能自动换气和开、关灯，节能而方便。通过这次的课题研究我希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我也希望这次的研究能让我进一步地了解卫生间照明、换气自动控制器系统，而不是仅局限与课本知识以内。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高,为现代教育科学尽一份力量！1.4设计的主要内容设计出卫生间照明、换气自动控制器电路。要求：在夜间，当有人进入卫生间时，控制照明灯亮，换气扇开始换气，人离开卫生间时，照明灯灭，换气扇继续工作30-60秒后关闭。用Protel等软件设计电路原理图（SCH）、电路板（PCB）。写出必要的C语言或汇编程序，并调试通过，程序和硬件能正确的运行结果。如有条件，要求做出实际产品，如无条件则要求用软件仿真。本课题的研究内容有以下几点：（1）单片机系统设计；（2）光强检测方案设计；（3）人员检测方案设计；（4）气味检测方案设计；（5）照明灯和风扇控制方案研究；本设计方案需要解决如下关键性问题：(1)环境光检测参数输入和采集问题；(2)人体红外传感器的参数输入和采集问题；(3)开灯及关灯的自动与手动相兼容的措施；(4)照明灯及风扇与传感器的配合安装问题；第二章 方案设计2.1 设计要求及功能介绍本文以单片机STC89LE516RD+作为系统控制的核心，设计一个能够自动照明和排气的自动控制系统。采用热释红外人体传感器作为人体红外感应模块，检测人体的存在，采用光敏电阻作为光源检测模块构成的电路检测环境光的强度，然后根据卫生间合理开灯的条件，通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断，最后通过单片机STC89LE516RD+完成对卫生间灯光的智能控制。采用气味传感器检测卫生间气味浓度，当浓度超过某阈值时，通过单片机STC89LE516RD+完成对卫生间风扇的自动控制，实现自动排气功能3。2.2 系统方案设计根据该课题设计要求，设计分为信号检测，信号处理及控制