教室节能系统设计Word文件下载.doc
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关键词:
智能控制;
热释电效应;
光照检测;
AT89S51
Energy-efficientsystemdesignclassroom
Abstract
Thedesignismainlytargetedattheclassroomfloor,highereducationandseriouswasteofenergyresources,classroomunreasonableuseofresources,therealizationofelectricalequipmentcontrolandinadequatemanagementofthestatusofteaching,designofintelligentsingle-chipmicrocomputer-basedcontrolsystemfortheclassroominordertoachievetherealizationofCollegesandUniversitiesclassroomequipment,therationaluseofelectricity,savingenergyandimprovingteachingandlearningmanagementpurposes.
Inthispaper,theapplicationofadvancedelectronictechnology,networktechnology,automaticcontroltechnology,andpracticalsoftwareplatform,hassuccessfullydesignedafullyfunctionalsmartclassroomsautomaticmonitoringandcontrolsystem.Detectionsensorunit,communicationnetworkRS-232,thecontrolunit"
constitutesawholesystem.IntelligentcontrolsystemusingAT89S51classroomdatacollectionandcontrolsystemfortheclassroomclassroomlight,thenumberofstudentsself-study,classroomuse,suchasthemonitoringanddisplayandelectricalequipmentwithintheclassroomtocarryoutcontrolandmanagementtotheclassroomfloor,collegeteachingofintelligentandeconomicalcontrolofthetarget.
Thesingle-chipcontrolsystemdesignandnetworktechnologycombinedwithspecificonthevariouscomponentsofthesystemincludinghardwareandsoftwaredesignofthestructure,functionandimplementationofmethods.Finally,thewaythroughtheRS-232communicationwithPCfordatatransmissionandtheremotehostcomputertocontrolclassroomlightingstate,thecompletionofanintelligentclassroommonitoringsystem.
Keywords:
IntelligentControl;
Thermoelectriceffect
;
LightDetection;
目录
摘要 I
Abstract II
第一章引言 2
1.1课题背景 2
1.2设计主要目的 2
1.3设计研究内容 2
第二章系统总体方案 2
2.1控制系统总体构成 2
2.2系统实现功能 2
第三章教室控制单元的设计与通信 2
3.1教室控制单元的核心器件选择 2
3.2A/D转换器芯片—ADC0809 2
3.3现场人机交互模块 2
3.4RS-232串口通信 2
第四章教室检测单元数据采集与处理 2
4.1光照信号采集与处理 2
4.1.1光电检测器件选择 2
4.1.2光敏电阻的工作原理 2
4.1.3光敏电阻的基本特性 2
4.1.4光照检测接口电路 2
4.2红外数据采集与处理 2
4.2.1热释电传感器检测原理 2
4.2.2人体红外传感器电路 2
4.3开关控制电路设计 2
4.3.1继电器原理简介 2
4.3.2继电器模块 2
4.3.3电灯开关控制电路 2
第五章教室节能系统软件设计 2
5.1光照度采样及模数转换子程序 2
5.2显示子程序 2
5.3串行通讯程序设计 2
5.4主程序设计 2
第六章总结 2
参考文献 2
附录 2
附录A程序 2
附录B设计仿真电路图 2
附录C设计原理电路图 2
致谢 2
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
第一章引言
1.1课题背景
随着能源的日益紧张,以及燃烧煤炭等资源带来的社会和环境问题的日渐突出,党和国家对节能工作的重视程度不断提高,已经将其列入“十一五”工作重点,提出了“建设节约型社会”的号召。
教育部也积极响应,提出了“建设节约型高校”的口号,高校节能工作也在全国各地蓬勃开展起来。
高校作为培养高素质人才的摇篮,提倡节约的意义也就显得更加重大而深远。
教室作为高校教学的重要场所,一般采用开放式管理模式为主,学生学习基本上无固定的班级教室,无固定的座位;
而楼层管理人员仅负责卫生或保卫工作。
因此,造成了白天长明灯,晚上无人也开灯,人少灯全开以及在夏天电风扇的无效运行的浪费现象在高校司空见惯。
从早晨开放到晚上清场,教室照明灯具一直处于开启的现象在不少高校中是普遍存在的。
虽然教室的用电设备负荷在整个学校用电负荷中所占的比重不算太大,但是由于它们的数量众多,使用时间最长,使得它们在整个学校用电量中所占的比重一直居高不下,从而带来电力资源的极大浪费。
然而,有相当一部分学校的有关部门,对此教室节能意义认识还是不到位,总认为教室就那么几盏40瓦的日光灯和风扇,不会造成多大浪费,节不节能无所谓。
他们可能会为水龙头没有拧紧,滴答水而心疼,会主动地去关闭。
但对用电设备浪费却熟视无睹,或者是视而不见。
这主要是电能不像流水一样能看得见,是一种无形的、无法用肉眼感知的东西,浪费了也觉察不出来。
但从整个学校来看的话,却是一个不小的数字,我们可以估算一下,以某校教学楼照明灯的使用为例:
由于每个教学楼的教室大小不一,我们取中等教室为主,该教室总共有六盏日光灯,每个日光灯为40瓦,每层楼有30个教室,共有六层,则整个教学楼教室内照明灯具负荷共计约为60KW,再加上走廊照明,整个大学教学楼照明灯具负荷约为200KW,每天如果按长明灯2小时计算(这是保守的估计),1天就浪费电能400千瓦时,以该地区电费0.55元/千瓦时计算,折合电费220元。
再以学生一年在校270天计算,一年将浪费电能10万多度,折合电费六万元左右。
以上估算还未包括线损和照明灯具长时间开启而损坏的部分。
从以上计算可以看出,教室照明节能绝不是微不足道的,即使单从经济效益来看,完全也是大有可为的。
部分学校也意识到了教室照明中存在的巨大浪费,采取了各种各样的管理方式,企图来杜绝这种浪费。
如:
费用包干制、任课教师负责制、组织勤工俭学学生或聘用专职人员进行专门管理,拉闸限电等等。
许多学校都采取过这些方法,但始终没能长久坚持下去,也就没有取得理想效果。
我们分析有如下原因:
一、是从生理上来看,当外界光照强度超过灯具光照度时,人眼就很难察觉有灯存在;
二、是从心理上来看,教师和学生精力集中于教学和学习上,不可能分心来观察教室光照度的变化,也就不可能主动去关灯;
三、教室管理人员很难了解各个楼层,各个朝向教室的实际情况,加上个人认知差异的影响,很难做出科学和准确的判断,由他们来负责开启和关闭灯具,不是关灯太早或开灯太晚造成学生看不清楚,就是关灯太晚或开灯太早而造成浪费。
其次,学生对教学楼教室的利用状况的未知往往造成有些教室人满为患,有些教室无人问津的状况。
从而由于管理不当而影响教学资源分配等种种问题。
1.2设计主要目的
针对目前高校教学楼用电设备控制和教学管理不足的现状,以提高教室用电设备控制的自动化和教学管理的效率为目的,开发了一套功能较完善的基于总线的智能教室控制系统。
本系统应用先进的电子技术、网络技术、自动控制技术以及实用的软件平台。
整个系统采用三层硬件两级网络构成,即“教室检测控制单元、RS-232串行通讯线、楼层显示控制单元”。
智能教室控制系统采用的单片机实现对教室光照、自习学生人数等的数据采集,并由RS-232和上位机的通讯,实现教室使用状态监控与显示,并对教室内部用电设备进行合理控制和管理,达到高校教学楼教室控制的智能化和节约化的目标。
1.3设计研究内容
本课题主要是针对目前高校教学楼教室的电能资源浪费严重,教室资源利用不合理,实现用电设备控制和教学管理不足的现状,开发了一套功能较完善的智能教室控制系统。
本次设计主要完成如下工作:
1.构建一个由教室检测控制单元的布局和控制器的数据传输;
控制器与上位机的通信。
形成计算机对单片机控制节点的集中管理和远程控制,有利于提高高校教学楼教室教学和管理的智能化、自动化和网络化。
2.进行教室检测控制单元的软硬件设计工作,实现长距离通信。
即教室检测控制单元和上位机的传输,通过RS-232方式实现。
3.完成教室检测控制单元
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- 教室 节能 系统 设计