教室灯光智能控制系统的设计(附件)
二○一七年五月摘 要本次设计是以单片机STC12C5A60S2作为控制模块的核心部件，并结合其他部件,完成此次设计的相互融合，采用的是将光敏电阻作为结合点，用来检测电路环境当中的自然光照亮度，又通过热释红外人体传感器，检测室内是否有人的存在。也可依据平时教室内用灯的情况，通过对人体信号的检测数据的总结和光照强度来进行判断，综合以上因素，可达到控制教室内电灯使用的结果，避免浪费电能资源。实际系统的测试表明，当有光照时，而且教室有人时，灯不亮；当没有光照，有人时，等就会亮。从而说明该设计正确有效。
目 录
1 绪论 1
1.1 教室灯光控制的现状及发展趋势 1
1.2 本设计的研究内容 1
2教室灯光智能控制系统的总体设计 3
2.1 单片机的选择 3
2.2 感应器的选择 4
3 系统硬件电路设计 5
3.1 主控电路设计 5
3.1.1 系统主控电路 5
3.1.2 单片机的引脚功能 6
3.2 单片机的最小系统 7
3.3 环境光采集电路设计 8
3.3.1 光敏电阻介绍和光照采集电路 8
3.4 热释红外感应电路 10
3.5 继电器驱动电路设计 11
4系统软件设计 13
4.1 定时中断处理 13
4.1.1 定时中断功能 13
4.1.2 定时中断流程图 14
4.1.3 定时中断说明 14
4.2 环境光采集模块的设计 15
4.2.1 环境光采集模块的功能 15
4.3 热释红外传感器的设计 16
4.3.1 热释红外传感器的功能 16
4.3.2 人体存在传感器的说明 17
4.4 液晶显示模块程序设计 17
4.4.1 显示模块说明 18
5系统调试 19
5.1 系统调试运行及问题分析 19
5.2 单片机系统调试方法及步骤 19
6 结论 21
参考文献 22
致 谢 23 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
附录A 25
附录B 26
1 绪论
1.1 教室灯光控制的现状及发展趋势
随着我国科学技术水平的提高和经济实力的增强，人们不断地提升自我的生活质量，因而催促着电子产品在增加的同时，也加剧着我国电能资源的增加，电能资源的浪费是我国面临的重要问题之一。随着我国经济水平的提高，人们生活的诉求中出现了智能洗衣机、智能电饭锅等，它们的发明使我们的生活水平得到了提升，我们要在此基础上有效的利用电能资源，为以我们的后代的节约资源。
自习教室在晚上人走完后经常没有关灯，而当管理员发现之后，教室里扽灯已经白白点亮了很久，对电能是一种严重的浪费 [1]。
当今社会，对电灯的使用很是普遍，对电灯的耗电量控制是一个刻不容缓的问题。智能控制不仅仅要停留在口头上，更要结合我们当今的科学技术，完成完美的结合与创造。结合现代通信技术、自动控制技术、微电子技术可以实施完成对室内照明的控制，室内灯光可以依据外接环境变化而不断的做出判断照明，从而实现灯光照明的智能化调节[2]。
目前照明灯的适用涉及到各个方面，智能照明控制也是从国外开始引用，我国的科技水平在之前与之对比国外相对较弱。从智能技术的了解中可知，产品的种类有总线类、中间类、无线类产品。针对智能系统的研究与开发，需要投入大量的资金来进行研究与发明创造，但是对于以后我们节约我们国家的电能资源是非常有必要的，这就要求我们的技术必须成熟，并且得是适合我们国家人民的生活状况的。从节约资源上来说，智能技术的运用对于我们国家来说是有着巨大的科学技术意义[3]。
1.2 本设计的研究内容
此次设计主题是针对的教室灯光智能控制系统。学校教室、商场以及大中型室内的照明消耗电量比较大，利用智能控制系统是非常有必要的，这样做可以有效的对室内照明灯具进行智能调节与控制，利用智能系统的调节，从而节约电能资源。举一反三，针对学校教室灯光智能控制的系统更加可以实现对电能资源的有效利用，实现人们在生活中的智能管理，在方便人们生活的同时，提高人们的生活水平。我们此次设计为了达到对教室灯光的智能控制，采用的是单片机STC12C5A60S2和各类的感应模块的相结合。我们可以从主要的两种方式进行分析与研究。
⑴ 根据环境内外部因素的结合分析，自然光采集电路，利用智能系统判断光线强弱，感应出灯光的明亮程度，达到节约用电的目的。
⑵ 根据教室内是否有人进入的智能系统感应，依据人体红外线的感应，达到调节室内灯光明暗度的变化。 2教室灯光智能控制系统的总体设计
该系统控制是把单片机主控电路作为主要的，包含着与之相符合的外围电路，其中包含的有：时钟显示电路、系统供电电路、保安看护电路、自然光照强度电路、是否存在人体传感器电路、自动遥控器设置电路、遥控自动接收电路及超时自动报警电路，系统总框图如下图2.1所示。
图2.1系统总框图
2.1 单片机的选择
方案一：AT89C51是美国生产的低电压、高性能、高密度、兼容标准MCS5功能强大。单片机对于应用设备的要求是非常低的，相对来说开展时间短。单片机内的编程程序现在我们可以进行很好的使用安全加密的功能，从实际出发来保护产权。从市场调研可以得出结论，AT89C51售价特别低，市场出售量较多。
方案二： STC12C5A60S2系列单片机的指令系统，AT89C51系列单片机的指令系统，两者可以兼容，对比方案一，此次方案实际操作起来会出现很多问题。但是也具备着以下几个优点：
⑴ AT89C51不带ISP下载，需要用普通下载器下载，单片机STC12C5A60S2可以用USB串口下载，使用起来较为方便、快速。
⑵单片机STC12C5A60S2执行指令的发应迅速，高于AT89C51的30倍左右，但不可否认的事实是，尽管反映速度很快，但在AT89C51上好用的程序在单片机STC12C5A60S2上不一定好使。
⑶单片机STC12C5A60S2对其需求的环境要求低，适应工作能力较强，低电伏甚至可以达到35伏，依旧可以正常工作。相对比之下，AT89C51单片机是不能予以抗衡的，所以，一个系统用单片机STC12C5A60S2能正常工作，当AT89C51的单片机不工作时，需要检查最小系统，观看单片机的供电是否正常。
两种方案对比之后，这两个系列的芯片，执行速度快，环境因素影响不大，对比之下，选择STC12C5A60S2芯片是更加合理的选择。
2.2 感应器的选择
方案一：被动式红外传感技术是通过技术手段完成对人体体表温度及其毛发的感应，通过检测性能，将这些转变为通电信号。此项技术现在已经可以很好的区别飘落物和生物，它具有感应范围大、隐蔽性好、抗干扰能力强、错误率低等很多优点。
目 录
1 绪论 1
1.1 教室灯光控制的现状及发展趋势 1
1.2 本设计的研究内容 1
2教室灯光智能控制系统的总体设计 3
2.1 单片机的选择 3
2.2 感应器的选择 4
3 系统硬件电路设计 5
3.1 主控电路设计 5
3.1.1 系统主控电路 5
3.1.2 单片机的引脚功能 6
3.2 单片机的最小系统 7
3.3 环境光采集电路设计 8
3.3.1 光敏电阻介绍和光照采集电路 8
3.4 热释红外感应电路 10
3.5 继电器驱动电路设计 11
4系统软件设计 13
4.1 定时中断处理 13
4.1.1 定时中断功能 13
4.1.2 定时中断流程图 14
4.1.3 定时中断说明 14
4.2 环境光采集模块的设计 15
4.2.1 环境光采集模块的功能 15
4.3 热释红外传感器的设计 16
4.3.1 热释红外传感器的功能 16
4.3.2 人体存在传感器的说明 17
4.4 液晶显示模块程序设计 17
4.4.1 显示模块说明 18
5系统调试 19
5.1 系统调试运行及问题分析 19
5.2 单片机系统调试方法及步骤 19
6 结论 21
参考文献 22
致 谢 23 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
附录A 25
附录B 26
1 绪论
1.1 教室灯光控制的现状及发展趋势
随着我国科学技术水平的提高和经济实力的增强，人们不断地提升自我的生活质量，因而催促着电子产品在增加的同时，也加剧着我国电能资源的增加，电能资源的浪费是我国面临的重要问题之一。随着我国经济水平的提高，人们生活的诉求中出现了智能洗衣机、智能电饭锅等，它们的发明使我们的生活水平得到了提升，我们要在此基础上有效的利用电能资源，为以我们的后代的节约资源。
自习教室在晚上人走完后经常没有关灯，而当管理员发现之后，教室里扽灯已经白白点亮了很久，对电能是一种严重的浪费 [1]。
当今社会，对电灯的使用很是普遍，对电灯的耗电量控制是一个刻不容缓的问题。智能控制不仅仅要停留在口头上，更要结合我们当今的科学技术，完成完美的结合与创造。结合现代通信技术、自动控制技术、微电子技术可以实施完成对室内照明的控制，室内灯光可以依据外接环境变化而不断的做出判断照明，从而实现灯光照明的智能化调节[2]。
目前照明灯的适用涉及到各个方面，智能照明控制也是从国外开始引用，我国的科技水平在之前与之对比国外相对较弱。从智能技术的了解中可知，产品的种类有总线类、中间类、无线类产品。针对智能系统的研究与开发，需要投入大量的资金来进行研究与发明创造，但是对于以后我们节约我们国家的电能资源是非常有必要的，这就要求我们的技术必须成熟，并且得是适合我们国家人民的生活状况的。从节约资源上来说，智能技术的运用对于我们国家来说是有着巨大的科学技术意义[3]。
1.2 本设计的研究内容
此次设计主题是针对的教室灯光智能控制系统。学校教室、商场以及大中型室内的照明消耗电量比较大，利用智能控制系统是非常有必要的，这样做可以有效的对室内照明灯具进行智能调节与控制，利用智能系统的调节，从而节约电能资源。举一反三，针对学校教室灯光智能控制的系统更加可以实现对电能资源的有效利用，实现人们在生活中的智能管理，在方便人们生活的同时，提高人们的生活水平。我们此次设计为了达到对教室灯光的智能控制，采用的是单片机STC12C5A60S2和各类的感应模块的相结合。我们可以从主要的两种方式进行分析与研究。
⑴ 根据环境内外部因素的结合分析，自然光采集电路，利用智能系统判断光线强弱，感应出灯光的明亮程度，达到节约用电的目的。
⑵ 根据教室内是否有人进入的智能系统感应，依据人体红外线的感应，达到调节室内灯光明暗度的变化。 2教室灯光智能控制系统的总体设计
该系统控制是把单片机主控电路作为主要的，包含着与之相符合的外围电路，其中包含的有：时钟显示电路、系统供电电路、保安看护电路、自然光照强度电路、是否存在人体传感器电路、自动遥控器设置电路、遥控自动接收电路及超时自动报警电路，系统总框图如下图2.1所示。
图2.1系统总框图
2.1 单片机的选择
方案一：AT89C51是美国生产的低电压、高性能、高密度、兼容标准MCS5功能强大。单片机对于应用设备的要求是非常低的，相对来说开展时间短。单片机内的编程程序现在我们可以进行很好的使用安全加密的功能，从实际出发来保护产权。从市场调研可以得出结论，AT89C51售价特别低，市场出售量较多。
方案二： STC12C5A60S2系列单片机的指令系统，AT89C51系列单片机的指令系统，两者可以兼容，对比方案一，此次方案实际操作起来会出现很多问题。但是也具备着以下几个优点：
⑴ AT89C51不带ISP下载，需要用普通下载器下载，单片机STC12C5A60S2可以用USB串口下载，使用起来较为方便、快速。
⑵单片机STC12C5A60S2执行指令的发应迅速，高于AT89C51的30倍左右，但不可否认的事实是，尽管反映速度很快，但在AT89C51上好用的程序在单片机STC12C5A60S2上不一定好使。
⑶单片机STC12C5A60S2对其需求的环境要求低，适应工作能力较强，低电伏甚至可以达到35伏，依旧可以正常工作。相对比之下，AT89C51单片机是不能予以抗衡的，所以，一个系统用单片机STC12C5A60S2能正常工作，当AT89C51的单片机不工作时，需要检查最小系统，观看单片机的供电是否正常。
两种方案对比之后，这两个系列的芯片，执行速度快，环境因素影响不大，对比之下，选择STC12C5A60S2芯片是更加合理的选择。
2.2 感应器的选择
方案一：被动式红外传感技术是通过技术手段完成对人体体表温度及其毛发的感应，通过检测性能，将这些转变为通电信号。此项技术现在已经可以很好的区别飘落物和生物，它具有感应范围大、隐蔽性好、抗干扰能力强、错误率低等很多优点。
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