文 献 综 述

一 、课题研究意义和研究现状

当今社会我们面临的一个巨大挑战就是节约能源问题，如何既节约能源又能够使我们的生活更加舒适方便一直是大家关心的问题。其中照明灯的使用是生活中使用能源最普遍的例子。为了节约电能，我们可以看到在居民楼道、公共卫生间、学校与宾馆等走道的照明灯都有控制装置。主要有声控、电容器感应、红外感应、触摸式静电感应等，但是都是单一控制。^[1] 触摸式感应虽然是最节约方式，但是通常给使用者带来不方便。其他方式控制，虽然使用非常方便，但是经常会在环境不需要开启灯时开启造成一定的浪费。为此，我们设计了这套声、光、电综合控制智能灯，达到既节约能源又方便使用的效果。^{[2] [3]}

二、传感器的应用

为了实现智能化的照明方式，首先我们要对照明灯的所处环境进行探测，这就会用到传感器。传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。^[4] 在照明系统中所要监测的主要环境参数就是光亮度及声音信号两种。在大学物理学习中我们知道，光电管^{[5] [6]}可以把光信号变成电信号从而反映环境光照度，利用这一点，我们就可以选择合适的光敏元件将环境光照度参数送入装置的单片机处理系统，从而决定在此条件下是否需要开启照明灯。^{[7] [8]}而在大学物理学习中，我们又知道声音的传播实际上是机械波传播，（是振动的传播过程）也可以说是能量的传播。因此选择合适的声能接收转换器（压力传感器）就可以获得声音强弱情况的电信号参数，同样把参数送人单片机处理系统由系统决定是否需要开启照明灯。^{[9] [10]}这样，我们就能根据声、光两个控制条件同时控制照明灯的开启情况。

三、单片机的发展及应用

照明灯的自动控制系统的快速发展得益于计算机技术的高速发展，特别是单片机技术的迅速发展。^{[11] [12]}单片机是以嵌入方式应用的计算机技术，广泛应用于人工智能，工业检测，仪器仪表，通信网络终端等各个领域。单片机应用技术已成为现代智能化，数字化的重要组成部分。随着电子技术，控制技术和计算机软硬件技术的快速发展，使单片机应用系统开发设计包含了十分丰富的内容和技术，并且面临着知识与技术更新日新月异的局面。给单片机应用系统开发设计和学习专业技能培养两方面来带许多值得研究的课题。近年来，单片机开发板的面世，给单片机的应用提供了更加的方便。广大使用者不用自己去焊接所要制作的测量与控制设备的主板。只要选择与自己制作仪器或者设备的合适开发板就可以。一般的智能照明控制电路都离不开与各种传感器的接口问题。而随着人们对传感器与单片机接口问题的研究深入^{[13] [14]}，现在这个问题已经变得十分简单。在控制系统的编写程序方面，单片机的应用也发生了巨大变化。从早期的汇编语言到今天的汇编和C语言通用使许多使用者可以利用C语言的强大功能十分方便地编写控制和计算程序^[15]。而且由于单片机开发板都留有与外部计算机的接口，使得完成的仪器可以根据需要任意修改程序，从而满足不同的功能需求。特别是可在线编程单片机出现后，使得单片机在现代许多工业控制系统发挥越来越大的作用。

四、继电器的应用

此次装置的最后一个部分是继电器。^[16]继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种”自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。而在我们的实验组中通过继电器从被控制灯源的强电上获取弱电，然后又通过它实现弱电控制强电。（实际上继电器是一个控制与反控制器，可以实现用小电流控制大电流）。^{[17] [18]}

五、任务