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基于单片机的教室照明控制系统设计 开题报告
文章来源:www.biyezuopin.vip   发布者:毕业作品网站  

毕业论文(设计)开题报告

题目

基于单片机的教室照明控制系统设计

题目类别

毕业设计

姓名

专业

班级

学号

一、选题背景及依据(简述国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果(文献综述),选题目的、意义,列出主要参考文献)

(一)选题背景与依据

1、选题背景:

随着全球能源危机日益严峻,能源节约已成为世界各国普遍关注的重大问题。我国作为一个人口众多、能源消耗量巨大的国家,能源问题尤为突出。在各类大、中专院校中,教室照明用电占据了相当大的比例,而由于管理不善、节能意识薄弱等原因,教室灯光往往存在不必要的浪费现象。因此,开发一种简便、实用的教室灯光自动控制系统,以提高用电效率、节约能源,具有重要的现实意义。

2、选题依据:

研究意义:教室灯光自动控制系统的研究与应用,能够实现对教室照明系统的人性化智能管理,有效避免电能浪费,降低学校用电成本,同时符合国家节能减排的号召,具有重要的经济价值和社会意义。

解决实际问题:该系统能够解决传统教室灯光控制中存在的不足,如管理不便、能源浪费等问题,通过智能化控制,提高教室用电效率,实现节能目标。

先进性和实用性:基于单片机的教室灯光自动控制系统,采用先进的传感器技术和智能控制算法,具有体积小、控制方便、可靠性高等优点,能够满足各类大、中专院校教室灯光控制的需求,具有很高的实用价值。

(二)国内外研究现状

1、国内研究现状:

近年来,我国在教室灯光控制系统方面取得了一定的研究成果。一些高校和研究机构针对教室照明需求,开发了基于单片机的智能灯光控制系统。这些系统通过采用热释红外人体传感器和环境光传感器,实现了对教室灯光的智能控制。然而,目前国内的教室灯光控制系统仍存在一些问题,如传感器与教室灯配合安装不便、环境光参数采集不准确、系统稳定性不足等。因此,需要进一步完善和优化系统设计,提高系统的可靠性和实用性。

通过阅读相关文献,发现国内在教室灯光控制系统方面的研究主要集中在以下几个方面:传感器技术、智能控制算法、系统硬件设计等。其中,传感器技术是系统实现智能控制的关键。一些文献对热释红外人体传感器和环境光传感器的选型、安装和调试进行了详细的研究和分析。此外,一些文献还提出了基于模糊控制、神经网络等智能控制算法的优化方案,以提高系统的控制精度和稳定性。然而,这些研究仍存在一些不足之处,如系统稳定性不足、传感器精度不高、系统成本较高等问题。

2、国外研究现状:

国外在教室灯光控制系统方面的研究起步较早,技术相对成熟。一些发达国家的高校和研究机构已经开发出了一系列高效、稳定的教室灯光控制系统。这些系统通常采用先进的传感器技术和智能控制算法,能够实现对教室灯光的精确控制和优化管理。同时,国外的研究还注重系统的可靠性和实用性,通过优化硬件设计和软件算法,提高了系统的稳定性和节能效果。

通过阅读国外相关文献,发现国外在教室灯光控制系统方面的研究主要集中在以下几个方面:传感器技术、智能控制算法、系统集成与优化等。其中,传感器技术是系统实现智能控制的基础。国外的研究人员通常选用高精度、高稳定性的传感器,以确保系统对教室灯光控制的准确性和可靠性。此外,国外的研究还注重系统的集成与优化,通过采用先进的嵌入式系统技术和网络通信技术,实现了对教室灯光控制系统的远程监控和管理。

(三)研究目的及其意义

1、研究目的:

本研究旨在开发一种基于单片机的教室灯光自动控制系统,实现对教室灯光的智能控制和管理。通过采用先进的传感器技术和智能控制算法,提高教室用电效率,降低能源浪费,实现节能目标。同时,该系统还应具备可靠性高、控制方便、易于维护等优点,以满足各类大、中专院校教室灯光控制的需求。

2、研究意义:

提高用电效率:通过智能控制教室灯光,避免不必要的电能浪费,降低学校用电成本。

推动节能减排:符合国家节能减排的号召,为构建绿色校园、实现可持续发展做出贡献。

提升技术水平:促进传感器技术、智能控制算法等相关技术的研发和应用,推动技术进步和创新。

提高生活质量:通过智能化控制教室灯光,改善教室照明环境,提高学生的学习舒适度和效率。

综上所述,本研究具有重要的经济价值和社会意义,能够为学校节能减排、提高用电效率提供有效的技术支持和解决方案。

(四)、主要参考文献

[1] 李春菊.基于施耐德KNX智能控制的教室智能照明系统设计研究[J].工业控制计算机, 2023, 36(7):14-16.

[2] 马舒.教学楼智能灯光控制系统设计分析[J].  2024(10):49-52.

[3] 李继泽.智能控制在教室健康照明中的应用[J].光源与照明, 2022(002):000.

[4] 刘雅.基于霍尼韦尔WEBs系统的智能照明监控系统的设计与实现[J].光源与照明, 2022(002):000.

[5] 郭仕林.智慧教室能效管理系统设计[D].北京交通大学,2022.

[6] 彭意贺,霍春光,武浩宇,等.基于被动式定位的教室智能照明方法研究[J].中国科技论文在线精品论文, 2022(2):160-167.

[7] 孔青青,徐丽平,杜英玲.阶梯教室等大空间智能照明节能控制系统设计[J].建筑电气, 2023, 42(3):57-61.

[8] 余秋映.基于STM32的智能教室灯光控制系统设计[J].智库时代, 2022(39):204-207.

[9] 徐晓瑜,陈焰,涂志波,等.基于单片机的室内灯控系统设计[J].信息技术, 2022(006):000.

[10] 易慧.基于单片机的智能教室照明系统设计[J].无线互联科技, 2023.DOI:10.3969/j.issn.1672-6944.2023.10.015.

[11] 胡晓芳.教学楼教室灯光智能控制系统的设计[J].光源与照明, 2023(2):58-60.

[12] 张斌,胡江.基于S7-200PLC,MCGS的教室灯光智能控制系统设计与仿真运行[J].湖南工业职业技术学院学报, 2024(001):024.

[13] 凌明毅.基于AT89C52的智能照明控制系统设计[J].集成电路应用, 2024(7).

[14] 孙国荣,任炳昊,乔凌霄,等.基于STC12C5A60S2的教室照明节能控制系统设计[J].电子质量, 2023(10):21-24.DOI:10.3969/j.issn.1003-0107.2023.10.004.

[15] 张慧,魏建平,何林,等.基于Niagara的智能照明系统实验平台的设计与搭建[J].物联网技术, 2023, 13(2):157-162.

[16] 杨婕,胡澍山,曹洪武.基于无线网络和热释电人体红外的节能照明系统设计[J].无线互联科技, 2023, 20(22):44-46.DOI:10.3969/j.issn.1672-6944.2023.22.015.

[17] 李旻瀚.基于目标检测的智能照明系统设计与实现[D].华南理工大学,2022.

[18]  Yue H , Tong L , Jin J ,et al.Design of plant intelligent lighting control system based on LED light source[J].Proceedings of the 7th International Conference on Cyber Security and Information Engineering, 2022.DOI:10.1145/3558819.3565235.

[19]  Guo H , Zhuang C , Wang B ,et al.Design of Automatic Control System for Indoor Lighting[C]//International Conference on Computer Engineering and Networks.Springer, Singapore, 2022.DOI:10.1007/978-981-19-6901-0_119.

[20]  Li L .Design and Application of Indoor Intelligent Light Emitting Diode Lighting[J].Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics, 2024(5):19.

二、主要研究(设计)内容、研究(设计)思想及工作方法或工作流程

1、研究内容

主要研究(设计)内容:

本课题主要研究基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计与实现.具体研究内容包括:

(1)了解教室照明光强的标准,调研教室灯光照明需求以及环境光强弱与开、关灯的关系;

(2)研究人体存在探测技术,包括探测角度与范围、传感器在教室的分布与安放问题;

(3)研究确定人体传感器的有关参数,以及灯光控制器电源问题的解决方案;

(4)研究控制器参数值设定的要求及方案,以及人工设置参数、掉电保存参数的问题;

(5)研究使用遥控器控制灯光控制器技术,以及与现有教室照明系统的兼容性、易替代性、防盗窃和仿制等问题;

(6)研究与实现报警等附加功能,提高系统的可靠性和实用性;

(7)完成系统的硬件设计、软件开发与测试,确保系统能够满足实际应用需求.

论文的大体框架(主要内容)包括:

1 引言

1.1 本课题研究的意义

1.2  国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题

1.3 本课题研究的内容和目标

1.3.1  研究内容

1.3.2  研究目标

1.4 本课题拟解决的关键问题

2.教室灯光控制器简介及控制方案的分析

2.1 教室灯光控制器简介

2.2 系统控制方案的分析

3.系统控制模块的硬件设计

3.1 控制模块的硬件构成

3.2 控制系统的主要硬件电路

3.2.1 系统主控电路

3.2.2 日光强度检测模块电路

3.2.3 热释电红外人体检测模块电路

3.2.4 系统时钟电路

3.2.5系统看门狗电路

3.2.6 遥控键盘管理模块电路

3.2.7 超时报警电路

3.2.8 系统供电电路

4 控制模块软件设计与开发

4.1 系统监控主程序模块

4.1.1系统自检初始化

4.1.2 定时中断处理

4.2 数据采集模块

4.2.1 数据采集软件设计的实现

4.2.2 人体存在传感器的安装要求

4.3 时钟模块

4.3.1时钟程序设计

4.4 系统键功能

4.4.1 遥控键盘

4.4.2 键功能处理程序

5 结论与建议

5.1结论

5.2建议

致    谢

参考文献

2、研究思路

研究(设计)思想及工作方法或工作流程:

本研究将采用理论分析与实验研究相结合的方法,通过文献调研、系统设计、硬件开发、软件编程、系统测试等步骤,完成基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计与实现.

研究对象为教室灯光智能控制系统,将采用的主要研究方法包括文献研究法、实验研究法、系统分析法等.具体工作流程如下:

3、研究方法

(1)文献研究法:通过知网、维普、Web of Science等途径查阅相关文献,收集、整理和分析国内外关于教室灯光控制、单片机应用、传感器技术等方面的文献资料,总结前人的研究成果、存在的问题及发展趋势,为本研究提供理论基础和技术支持。该方法主要应用于研究背景和现状的阐述、系统设计方案的制定等方面。

(2)实验研究法:通过搭建硬件电路、编写控制程序、进行系统测试等实验手段,验证系统设计的可行性和有效性.该方法主要应用于硬件开发、软件编程和系统测试等阶段。

(3)系统分析法:对系统进行全面的分析,包括功能分析、性能分析、稳定性分析等,确保系统能够满足实际应用需求.该方法主要应用于系统测试阶段。

4、研究流程

研究流程:

(1)研究前期准备:收集相关论文资料,对比研究国内外教室灯光控制技术的现状和发展趋势,明确研究目标和需求;

(2)完成系统初步设计:根据研究目标和需求,设计系统的总体架构、功能模块和硬件电路,确定传感器类型、单片机型号等关键参数;

(3)硬件开发与调试:搭建硬件电路,进行电路调试和传感器校准,确保硬件部分能够正常工作;

(4)软件编程与测试:编写单片机控制程序,实现数据采集、处理、判断和控制等功能,并进行软件测试和调试;

(5)系统集成与测试:将硬件和软件部分进行集成,进行系统测试,包括功能测试、性能测试、稳定性测试等,确保系统能够满足实际应用需求;

(6)论文撰写与答辩准备:根据研究结果和测试数据,撰写毕业论文,准备答辩材料,进行答辩准备。

三、毕业论文(设计)工作进度安排

2024年9月1日至2024年9月29日:收集相关文献,查阅资料,了解单片机控制技术、传感器技术、灯光控制系统等领域的最新研究成果和前沿技术,完成开题报告以及任务书。

2024年9月30日至2024年10月7日:确定单片机型号及所需传感器类型,设计系统硬件电路图,包括单片机最小系统、传感器接口电路、灯光控制输出电路等,并准备相应的硬件材料。

2024年10月8日至2024年10月21日:根据硬件电路图,搭建硬件平台,进行硬件调试,确保硬件电路正常工作。同时,编写单片机控制程序,包括初始化程序、传感器数据采集程序、灯光控制程序等,并进行初步的软件调试。

2024年10月22日至2024年11月4日:将编写的程序烧录到单片机中,进行软硬件联调,测试系统各项功能是否满足设计要求。根据测试结果,对硬件电路和软件程序进行优化和改进。

2024年11月5日至2024年11月18日:设计系统用户界面,包括灯光状态显示、亮度调节等,编写用户界面程序,并进行测试。同时,编写系统使用说明书和维护手册,为系统的实际应用做好准备。

2024年11月19日至2024年12月2日:对系统进行全面的测试,包括功能测试、性能测试、稳定性测试等,确保系统能够稳定、可靠地运行。整理测试数据和测试结果,撰写测试报告。

2024年12月3日至2024年12月16日:撰写毕业论文,包括引言、系统总体设计、硬件设计、软件设计、系统测试等章节,对研究成果进行详细的阐述和分析。同时,准备答辩材料,包括PPT、论文摘要、研究成果展示等。

2024年12月17日至2024年12月31日:进行论文答辩前的准备,包括熟悉论文内容、准备答辩问题、进行模拟答辩等。参加论文答辩,向评审老师展示自己的研究成果和论文内容,回答评审老师的问题。

指 导

教 师

意 见

学生对毕业论文任务和要求的理解程度,研究的目的意义是否明确,采用的设计方法的可行性,设计的技术路线的合理性,难易程度分析,时间进度安排,文献综述撰写情况综合评价(包括:文献阅读情况、格式及书写规范等),最后给出是否同意开题的结论。(不少于100字)

指导教师签名:

年   月    日

学 院

毕 业

论 文

工 作

小 组

审 核

意 见

负责人签名:

年    月    日

备注:题目类别分为:毕业论文、毕业设计。

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