基于单片机的教室智能灯设计物电
基于单片机的教室智能灯设计物电[20200406125006]
摘要
随着科技的飞速发展，人类生活的很多领域都与单片机技术密不可分，单片机技术的广泛应用方便快捷了我们的生活。人类生活离不开电灯，然而就是在电灯方便人类生活的同时，许多不恰当的电灯使用造成了巨大的电力资源的浪费。
本设计主要针对教室灯光的自动控制分析了教室智能灯控系统具体实施的可能性和具体方案，实现了通过简单的软硬件设计实现了对教室灯光的智能控制，设计了基于STC89C52单片机的教室灯光智能化开关控制系统，在这个基础上开发了智能灯控系统的硬件电路和相关的软件部分。该设计硬件电路主要部分是由红外热释电传感器、STC89C52单片机、LM393电压比较器和电磁继电器以及光敏电阻等器件组成。硬件电路部分结构设计模块化、思路清晰、方便改进，系统具有可靠性高、实用性好、性价比高等优点。软件设计部分主要是运用Keil C编译程序，通过烧写进单片机与硬件电路组成整个系统，从而达到自动控制教室灯光开关的目的。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:红外热释电感应,教室智能灯控,单片机,节约能源
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 发展现状 2
1.4 研究内容与目标 2
1.4.1 研究内容 3
1.4.2 研究目标 3
第二章 系统框架设计 4
2.1 系统介绍 4
2.2 主要器件选择 5
2.2.1单片机选择 5
2.2.2 红外传感器选择 5
第三章 硬件电路设计 6
3.1 系统硬件概述 6
3.2 主控模块设计 6
3.2.1 系统主控芯片 6
3.2.2 单片机最小系统 7
3.3 人体感应模块设计 7
3.4 光敏模块设计 9
3.4.1 光敏电阻 9
3.4.2 LM393电压比较器 9
3.4.3光敏模块电路 10
3.5 继电器驱动模块设计 11
第四章 系统软件的设计 13
4.1 软件框架 13
4.2 模块程序 14
4.2.1 红外以及光敏模块 14
4.2.3继电器延时模块 14
第五章 系统调试与分析 16
5.1 硬件电路焊接 16
5.2 软件调试 16
5.3 硬件调试 18
5.4 缺陷分析总结 20
论文总结 21
参考文献 22
致谢 23
附录 A 24
第一章 绪论
1.1 研究背景
社会在不停进步，时代在不断发展，人类日常生活中的科技含量也越来越高，所以方便人类生活的许多新兴产物越来越多，因此单片机的运用在人类生活领域越来越多的出现。随着人类生活逐渐走向便捷化，电子产品迅猛发展，越来越多的家用电器向智能化发展，现在我们生活中随处可见的已经有很多，比如智能电饭锅，智能洗衣机，智能电磁炉等等智能家用电器。不难发现这些智能化电器具有相同的一些特性，它们几乎都利用单片机作为中央控制芯片以完成相应的智能化管理【1】。以上所提到的结合了单片机的智能家电都有很多相似点：更加方便生活，更加方便操作，最重要的是，它们都能更好地节约电能。
随着生产力的大力发展，人类的生活水平也是得到飞速的提升，从而加剧世界各地的用电负荷，因为世界能源危机的出现，世界各地都在为能源短缺头疼不已。作为一个拥有世界第一人口的发展中大国，我国的能源短缺显得格外突出。目前国内的各类院校越来越大规模地招生，浪费电力资源的现象更是屡见不鲜，本课题研究的教室智能灯控制系统对于提高电能利用率方面显得极其重要。
智能灯的运用对我们来说并不陌生，国内外都已经采用了很长一段时间，但是对于国内的许多院校教室内采用智能灯控系统，目前的普及状况并不乐观。
1.2 研究意义
当今世界科技的腾飞，虽然让人类生活水平和质量得到大大提高，但是也带来很多弊端，大量消耗地球能源也逐渐让能源短缺问题被提到人类日常议程上来。电能在人类生产生活中不可或缺，所以电能更是严重短缺。如今节能减排已经日益成为社会发展的主旋律，所以我们生活中应该更多的承担起节约能源这份责任。可是作为大学生的我们经常看到这样的现象，教室内空无一人却开着灯，开着风扇甚至是空调。这不仅严重地浪费了我国本就不为充足的资源，更加损坏了我们作为社会精英的良好形象。本文所研究的教室智能灯控系统的目的就是解决教室照明浪费电能问题。
虽然我国能源总储量相对于世界上很多国家都要高出很多，但总所周知的是我国人口众多，造成人均能源储量极度缺乏，而且科学技术相对发达国家还是比较落后，相同产值的能源损耗要高于许多发达国家，显而易见，能源短板问题对我国长久发展至关重要。能源问题也是我国可持续发展之路上的重中之重。另外自然环境的保护早已列入我过法律法规，最重要的是能源问题不仅与经济建设和生态环境文明建设息息相关，对于国家和社会的长治久安也有十足的影响。为了解决电能的短缺问题、提高能源利用率，我国拟实行绿色照明工程，即在未来五年内推广1.5亿只节能灯到全国适用范围，初步计算约能节省290亿度电。
国内各类院校中，教室数量越来越多，并且同学们的节能意识有待提高，很多教室都存在着浪费电能的现象；另外，很多院校缺乏合理资源规划，大多缺乏足够人手对教室灯光的开关做出相应合适的管理。以上这些现象是许多电能浪费从而带来巨大的经济损失的罪魁祸首。考虑到上述的种种现象，很多院校逐渐将如何提高用电效率视为节约能源的一项重要措施，本文研究的教室智能灯控系统是该措施的有效手段之一，也是为国家节约电能的重要手段之一。
1.3 发展现状
现在有很多基于单片机针对教室智能灯控系统的设计，一般是用AT89C51或者AT89C52芯片作为主控芯片，通过热释电红外传感器和光敏三极管构成的电路检测是否满足照明的条件【5】。系统通过对红外和环境光强的探测和反馈，对灯光进行自动开关控制。系统还可能包含报警功能和 “看门狗”等抗干扰技术【9】。本设计运用的是单片机STC89C52芯片、LM393电压比较器、光敏电阻、人体感应模块、继电器等构成智能灯控制系统。STC89C52单片机作为主控芯片，也包含红外传感模块、光敏模块、LM393电压比较器、继电器。本设计与很多其他设计有相同的地方，也有不同的部分，本设计可能抗干扰能力并不突出但是操作简单明了，也能实现对于教室灯光的智能控制，也没有写入跟其他设计相似的报警结构，因为实现智能控制教室灯光达到节约能源的目的即可，并不一定需要太过复杂的结构。对于实现电路控制的部分一般都是LM393电压比较器和继电器，本设计采用的STC89C52芯片也能实现AT89C51、AT89C52芯片的功能。经过仔细的对比而得和考虑拥有资源，本次设计有实际操作的可能并且理论上完全可行，能够达到智能控制教室灯开关从而节约能源的目的。
1.4 研究内容与目标
1.4.1 研究内容
随着智能化技术脚步的飞速迈进、智能化家用电器的普及率日渐广泛，教室智能灯控制系统也必定会在市场中占有一席之地。教室灯光控制系统主要将单片机作为控制电路的核心模块，通过软件编程将单片机与热释电红外传感模块和光敏电路模块有机地统一结合，从而利用电磁继电器对照明回路实现最终的自动控制。对于硬件电路部分和软件编程设计部分下文有详细介绍和解释。
1.4.2 研究目标
论文针对如何进行教室灯光的智能控制，详细分析教室智能光控的电路原理和具体操作的实现，提出以单片机作为核心控制模块的教室灯光智能控制系统，并在此基础上开发出简单实用的硬件电路部分和软件设计内容。
本文基于现存的教室照明缺陷进行智能化开关设计，设计内容旨在对教室照明回路进行智能化的管理，使之进行简单的智能开关照明回路，用以节约电能资源，减少资源浪费。通过反复研究和改进，最终完成可靠性强，操作简单，使用方便的智能系统。
第二章 系统框架设计
2.1 系统介绍
系统硬件部分的核心是STC89C52单片机，以其作为主要控制芯片，硬件电路模块还有：供电模块、复位模块、红外感应模块、继电器模块、晶振模块、光敏模块等，硬件系统框图如图2-1所示。
摘要
随着科技的飞速发展，人类生活的很多领域都与单片机技术密不可分，单片机技术的广泛应用方便快捷了我们的生活。人类生活离不开电灯，然而就是在电灯方便人类生活的同时，许多不恰当的电灯使用造成了巨大的电力资源的浪费。
本设计主要针对教室灯光的自动控制分析了教室智能灯控系统具体实施的可能性和具体方案，实现了通过简单的软硬件设计实现了对教室灯光的智能控制，设计了基于STC89C52单片机的教室灯光智能化开关控制系统，在这个基础上开发了智能灯控系统的硬件电路和相关的软件部分。该设计硬件电路主要部分是由红外热释电传感器、STC89C52单片机、LM393电压比较器和电磁继电器以及光敏电阻等器件组成。硬件电路部分结构设计模块化、思路清晰、方便改进，系统具有可靠性高、实用性好、性价比高等优点。软件设计部分主要是运用Keil C编译程序，通过烧写进单片机与硬件电路组成整个系统，从而达到自动控制教室灯光开关的目的。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:红外热释电感应,教室智能灯控,单片机,节约能源
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 发展现状 2
1.4 研究内容与目标 2
1.4.1 研究内容 3
1.4.2 研究目标 3
第二章 系统框架设计 4
2.1 系统介绍 4
2.2 主要器件选择 5
2.2.1单片机选择 5
2.2.2 红外传感器选择 5
第三章 硬件电路设计 6
3.1 系统硬件概述 6
3.2 主控模块设计 6
3.2.1 系统主控芯片 6
3.2.2 单片机最小系统 7
3.3 人体感应模块设计 7
3.4 光敏模块设计 9
3.4.1 光敏电阻 9
3.4.2 LM393电压比较器 9
3.4.3光敏模块电路 10
3.5 继电器驱动模块设计 11
第四章 系统软件的设计 13
4.1 软件框架 13
4.2 模块程序 14
4.2.1 红外以及光敏模块 14
4.2.3继电器延时模块 14
第五章 系统调试与分析 16
5.1 硬件电路焊接 16
5.2 软件调试 16
5.3 硬件调试 18
5.4 缺陷分析总结 20
论文总结 21
参考文献 22
致谢 23
附录 A 24
第一章 绪论
1.1 研究背景
社会在不停进步，时代在不断发展，人类日常生活中的科技含量也越来越高，所以方便人类生活的许多新兴产物越来越多，因此单片机的运用在人类生活领域越来越多的出现。随着人类生活逐渐走向便捷化，电子产品迅猛发展，越来越多的家用电器向智能化发展，现在我们生活中随处可见的已经有很多，比如智能电饭锅，智能洗衣机，智能电磁炉等等智能家用电器。不难发现这些智能化电器具有相同的一些特性，它们几乎都利用单片机作为中央控制芯片以完成相应的智能化管理【1】。以上所提到的结合了单片机的智能家电都有很多相似点：更加方便生活，更加方便操作，最重要的是，它们都能更好地节约电能。
随着生产力的大力发展，人类的生活水平也是得到飞速的提升，从而加剧世界各地的用电负荷，因为世界能源危机的出现，世界各地都在为能源短缺头疼不已。作为一个拥有世界第一人口的发展中大国，我国的能源短缺显得格外突出。目前国内的各类院校越来越大规模地招生，浪费电力资源的现象更是屡见不鲜，本课题研究的教室智能灯控制系统对于提高电能利用率方面显得极其重要。
智能灯的运用对我们来说并不陌生，国内外都已经采用了很长一段时间，但是对于国内的许多院校教室内采用智能灯控系统，目前的普及状况并不乐观。
1.2 研究意义
当今世界科技的腾飞，虽然让人类生活水平和质量得到大大提高，但是也带来很多弊端，大量消耗地球能源也逐渐让能源短缺问题被提到人类日常议程上来。电能在人类生产生活中不可或缺，所以电能更是严重短缺。如今节能减排已经日益成为社会发展的主旋律，所以我们生活中应该更多的承担起节约能源这份责任。可是作为大学生的我们经常看到这样的现象，教室内空无一人却开着灯，开着风扇甚至是空调。这不仅严重地浪费了我国本就不为充足的资源，更加损坏了我们作为社会精英的良好形象。本文所研究的教室智能灯控系统的目的就是解决教室照明浪费电能问题。
虽然我国能源总储量相对于世界上很多国家都要高出很多，但总所周知的是我国人口众多，造成人均能源储量极度缺乏，而且科学技术相对发达国家还是比较落后，相同产值的能源损耗要高于许多发达国家，显而易见，能源短板问题对我国长久发展至关重要。能源问题也是我国可持续发展之路上的重中之重。另外自然环境的保护早已列入我过法律法规，最重要的是能源问题不仅与经济建设和生态环境文明建设息息相关，对于国家和社会的长治久安也有十足的影响。为了解决电能的短缺问题、提高能源利用率，我国拟实行绿色照明工程，即在未来五年内推广1.5亿只节能灯到全国适用范围，初步计算约能节省290亿度电。
国内各类院校中，教室数量越来越多，并且同学们的节能意识有待提高，很多教室都存在着浪费电能的现象；另外，很多院校缺乏合理资源规划，大多缺乏足够人手对教室灯光的开关做出相应合适的管理。以上这些现象是许多电能浪费从而带来巨大的经济损失的罪魁祸首。考虑到上述的种种现象，很多院校逐渐将如何提高用电效率视为节约能源的一项重要措施，本文研究的教室智能灯控系统是该措施的有效手段之一，也是为国家节约电能的重要手段之一。
1.3 发展现状
现在有很多基于单片机针对教室智能灯控系统的设计，一般是用AT89C51或者AT89C52芯片作为主控芯片，通过热释电红外传感器和光敏三极管构成的电路检测是否满足照明的条件【5】。系统通过对红外和环境光强的探测和反馈，对灯光进行自动开关控制。系统还可能包含报警功能和 “看门狗”等抗干扰技术【9】。本设计运用的是单片机STC89C52芯片、LM393电压比较器、光敏电阻、人体感应模块、继电器等构成智能灯控制系统。STC89C52单片机作为主控芯片，也包含红外传感模块、光敏模块、LM393电压比较器、继电器。本设计与很多其他设计有相同的地方，也有不同的部分，本设计可能抗干扰能力并不突出但是操作简单明了，也能实现对于教室灯光的智能控制，也没有写入跟其他设计相似的报警结构，因为实现智能控制教室灯光达到节约能源的目的即可，并不一定需要太过复杂的结构。对于实现电路控制的部分一般都是LM393电压比较器和继电器，本设计采用的STC89C52芯片也能实现AT89C51、AT89C52芯片的功能。经过仔细的对比而得和考虑拥有资源，本次设计有实际操作的可能并且理论上完全可行，能够达到智能控制教室灯开关从而节约能源的目的。
1.4 研究内容与目标
1.4.1 研究内容
随着智能化技术脚步的飞速迈进、智能化家用电器的普及率日渐广泛，教室智能灯控制系统也必定会在市场中占有一席之地。教室灯光控制系统主要将单片机作为控制电路的核心模块，通过软件编程将单片机与热释电红外传感模块和光敏电路模块有机地统一结合，从而利用电磁继电器对照明回路实现最终的自动控制。对于硬件电路部分和软件编程设计部分下文有详细介绍和解释。
1.4.2 研究目标
论文针对如何进行教室灯光的智能控制，详细分析教室智能光控的电路原理和具体操作的实现，提出以单片机作为核心控制模块的教室灯光智能控制系统，并在此基础上开发出简单实用的硬件电路部分和软件设计内容。
本文基于现存的教室照明缺陷进行智能化开关设计，设计内容旨在对教室照明回路进行智能化的管理，使之进行简单的智能开关照明回路，用以节约电能资源，减少资源浪费。通过反复研究和改进，最终完成可靠性强，操作简单，使用方便的智能系统。
第二章 系统框架设计
2.1 系统介绍
系统硬件部分的核心是STC89C52单片机，以其作为主要控制芯片，硬件电路模块还有：供电模块、复位模块、红外感应模块、继电器模块、晶振模块、光敏模块等，硬件系统框图如图2-1所示。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/gdxx/358.html
