单片机的教室智能灯光控制系统设计与制作
日 期： 随着经济的发展和国家对教育的重视，校园规模也逐渐随着人数规模的壮大而扩大。但是普遍学校都是开放型的管理模式，高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；即使是很少的时候也是整个教室的灯全亮着。甚至教室无人的时候灯仍然亮着。这些现象普遍存在于各大高校，浪费了电力资源。针对存在的不良现象从节约用电的角度出发，本次设计了一款基于单片机的教室智能灯光控制系统设计。整个教室智能灯光控制系统以单片机AT89C51来实现系统的驱动控制，通过光线传感器检测到教室里面光线强弱，并且光电传感器检测到进入教室的人数来实现教室智能灯光的开启路数，系统中通过LCD液晶显示器来实现教室智能灯光控制系统的工作状态监测，当教室的学生都离开后，此时教室所有的灯将会自动关闭。通过这样的方式，来实现整个教室照明灯的智能控制。这样的设计既能延长照明灯的使用寿命，又能节约电量，对于高校的绿色环保将起到推动作用。
目录
一、 引言 1
(一)研究背景 1
(二)研究意义 1
(三) 研究内容 1
二、教室智能灯光系统方案设计 2
(一)设计方案 2
(二)任务要求 2
(三)单片机芯片 2
(四)LCD显示模块 3
(五)光电传感器 4
三、硬件设计 4
(一)教室智能灯光总设计框图 4
(二)单片机时钟电路 5
(四)LCD液晶显示电路 6
(五)光电传感器检测电路 7
(六)光线传感器检测电路 7
(七)4路照明灯驱动电路 8
四、软件设计 9
(一)系统主流程图 9
(二)光线传感器检测流程 9
(三)LCD液晶显示流程 10
五、系统调试 11
（一）实物制作 11
（二）实物调试 11
总 结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录 18
附录1 原理图 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
附录2 实物图 19
附录3元器件清单 20
附录4 PCB图 21
附录5程序 22
引言
(一)研究背景
随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。为实现对高校电量的控制，节约用电量，本次设计了一款基于单片机的教室智能灯光控制系统设计。系统通过光线传感器检测到教室里面光线强弱，并且光电传感器检测到进入教室的人数来实现教室智能灯光的开启路数，并且可以通过LCD液晶显示器来实现教室智能灯光系统的工作状态监测，当教室的学生都离开后，此时教室所有的灯将会自动关闭。这样的控制方式，来实现整个教室照明灯的智能控制。通过这样的智能控制系统可以提高工作效率，达到良好的节能效果，延长光源寿命，管理维护方便。
(二)研究意义
?21世纪是绿色低碳环保为倡导核心，促进经济的不断发展和技术的进步。自2000年以后，国家在创造财富，加强建设的同时，也意识到环保、低碳的重要性，为此，通过加强人力的管理，投入大量的物力来整理和规范社会市场。作为国家的一名公民，每一个人都有为促进国家的进步，保护生态，实现低碳消费做出一份贡献。为此，本设计从能源环保的角度出发，考虑到中小院校、以及高等院校的教室灯光由于无人管理，或者管理的效率不高，造成了教室灯光长时间开启，电量白白浪费的现象，根据这种不良的现象，需要通过一些智能的检测装置，实现智能化无人控制教室智能灯。智能的产品需要有功能强大的控制芯片，且芯片的功耗低，这样才能解决能源。为此选择技术成熟的单片机主控制芯片，以此来实现完成教室智能灯的控制，当教室有人时，根据教室内部的人数实现教室灯光的开启，如果教室无人，且教室内部的人员都离开，此时教室智能灯光控制系统就会自动关闭。这种设计的系统对智能灯光的控制更加有意义，节约了院校的支出成本，提高了人员管理的效率。
研究内容
基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计，从设计的角度出发，本次利用单片机实现控制的教室智能灯光系统中，需要研究的内容有几点：
（1）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的方案设计。
（2）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的原理图。
（3）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的软件程序。
（4）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的实物设计和调试。
（5）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的论文设计。
整个设计的内容包括以上5点，通过这5个方面的设计，能够实现整个论文的设计。
二、教室智能灯光系统方案设计
(一)设计方案
为了实现智能化的教室智能灯光的控制，从设计的要求出发，实现教室有人时，灯光的开启，以及教室无人时教室灯光的自动关闭。为此本次提出了教室智能灯光控制系统的方案设计：
在该系统中用AT89C51单片机最小系统来实现整个智能灯光控制系统的设计，外围电路由光电传感器检测电路、光线传感器检测电路、照明灯电路、LCD1602液晶显示、手动控制电路等组成。
当系统启动后，通过光线传感器检测到教室里面光线强弱，并且光电传感器检测到进入教室的人数在110人之间，1路照明灯自动驱动（1路照明电路控制2盏照明灯），当光电检测到教室的人数在1120人之间，2路照明灯自动驱动，当光电传感器检测到教室里面的人数在2130人之间，3路照明灯自动驱动，当光电传感器检测到教室里面的人数在31人以上，4路照明灯自动驱动。学生离开教室后，4路开启智能灯也会依此减少，直到教室的照明灯自动关闭，在系统中，通过LCD液晶显示器来记录教室内部共有的学生，以及照明灯开启的状态。智能灯控制系统出现故障，不能正常工作后，启动手动控制电路，4路照明灯开启，实现照明。同时，LCD 液晶显示器会显示当前照明电路处于手动控制状态。
(二)任务要求
教室智能灯光控制系统，根据设计的方案可知，本次设计的智能灯光控制系统以单片机为主控制核心，实现整个智能灯光系统的控制，根据设计的思路，本次设计需要完成的任务有几点：
（1）通过单片机最小系统来实现整个教室智能灯光控制系统的驱动。
（2）利用光线传感器电路来检测教室内光线信号的强弱。
（3）利用光电传感器电路，来检测进入教室的人员信号。
（4）检测到光线强弱，并且教室内有学生时，此时照明灯驱动电路工作，照明灯自动开启。
（5）4路照明电路，每次驱动一路开启时，指示灯指示。当4路驱动照明电路完全开启，4个指示灯全部点亮，表示4路驱动电路完全工作。
（6）通过LCD1602液晶显示器显示智能灯光控制系统的照明灯工作状态、以及教室内学生的人数。
（7）当教室照明灯智能控制系统出现异常时或者需要采用人工控制照明灯，切换到手动控制，实现照明灯的开启，并且LCD液晶显示器也会显示此时照明灯处于手动工作的状态。
目录
一、 引言 1
(一)研究背景 1
(二)研究意义 1
(三) 研究内容 1
二、教室智能灯光系统方案设计 2
(一)设计方案 2
(二)任务要求 2
(三)单片机芯片 2
(四)LCD显示模块 3
(五)光电传感器 4
三、硬件设计 4
(一)教室智能灯光总设计框图 4
(二)单片机时钟电路 5
(四)LCD液晶显示电路 6
(五)光电传感器检测电路 7
(六)光线传感器检测电路 7
(七)4路照明灯驱动电路 8
四、软件设计 9
(一)系统主流程图 9
(二)光线传感器检测流程 9
(三)LCD液晶显示流程 10
五、系统调试 11
（一）实物制作 11
（二）实物调试 11
总 结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录 18
附录1 原理图 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
附录2 实物图 19
附录3元器件清单 20
附录4 PCB图 21
附录5程序 22
引言
(一)研究背景
随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。为实现对高校电量的控制，节约用电量，本次设计了一款基于单片机的教室智能灯光控制系统设计。系统通过光线传感器检测到教室里面光线强弱，并且光电传感器检测到进入教室的人数来实现教室智能灯光的开启路数，并且可以通过LCD液晶显示器来实现教室智能灯光系统的工作状态监测，当教室的学生都离开后，此时教室所有的灯将会自动关闭。这样的控制方式，来实现整个教室照明灯的智能控制。通过这样的智能控制系统可以提高工作效率，达到良好的节能效果，延长光源寿命，管理维护方便。
(二)研究意义
?21世纪是绿色低碳环保为倡导核心，促进经济的不断发展和技术的进步。自2000年以后，国家在创造财富，加强建设的同时，也意识到环保、低碳的重要性，为此，通过加强人力的管理，投入大量的物力来整理和规范社会市场。作为国家的一名公民，每一个人都有为促进国家的进步，保护生态，实现低碳消费做出一份贡献。为此，本设计从能源环保的角度出发，考虑到中小院校、以及高等院校的教室灯光由于无人管理，或者管理的效率不高，造成了教室灯光长时间开启，电量白白浪费的现象，根据这种不良的现象，需要通过一些智能的检测装置，实现智能化无人控制教室智能灯。智能的产品需要有功能强大的控制芯片，且芯片的功耗低，这样才能解决能源。为此选择技术成熟的单片机主控制芯片，以此来实现完成教室智能灯的控制，当教室有人时，根据教室内部的人数实现教室灯光的开启，如果教室无人，且教室内部的人员都离开，此时教室智能灯光控制系统就会自动关闭。这种设计的系统对智能灯光的控制更加有意义，节约了院校的支出成本，提高了人员管理的效率。
研究内容
基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计，从设计的角度出发，本次利用单片机实现控制的教室智能灯光系统中，需要研究的内容有几点：
（1）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的方案设计。
（2）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的原理图。
（3）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的软件程序。
（4）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的实物设计和调试。
（5）基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计的论文设计。
整个设计的内容包括以上5点，通过这5个方面的设计，能够实现整个论文的设计。
二、教室智能灯光系统方案设计
(一)设计方案
为了实现智能化的教室智能灯光的控制，从设计的要求出发，实现教室有人时，灯光的开启，以及教室无人时教室灯光的自动关闭。为此本次提出了教室智能灯光控制系统的方案设计：
在该系统中用AT89C51单片机最小系统来实现整个智能灯光控制系统的设计，外围电路由光电传感器检测电路、光线传感器检测电路、照明灯电路、LCD1602液晶显示、手动控制电路等组成。
当系统启动后，通过光线传感器检测到教室里面光线强弱，并且光电传感器检测到进入教室的人数在110人之间，1路照明灯自动驱动（1路照明电路控制2盏照明灯），当光电检测到教室的人数在1120人之间，2路照明灯自动驱动，当光电传感器检测到教室里面的人数在2130人之间，3路照明灯自动驱动，当光电传感器检测到教室里面的人数在31人以上，4路照明灯自动驱动。学生离开教室后，4路开启智能灯也会依此减少，直到教室的照明灯自动关闭，在系统中，通过LCD液晶显示器来记录教室内部共有的学生，以及照明灯开启的状态。智能灯控制系统出现故障，不能正常工作后，启动手动控制电路，4路照明灯开启，实现照明。同时，LCD 液晶显示器会显示当前照明电路处于手动控制状态。
(二)任务要求
教室智能灯光控制系统，根据设计的方案可知，本次设计的智能灯光控制系统以单片机为主控制核心，实现整个智能灯光系统的控制，根据设计的思路，本次设计需要完成的任务有几点：
（1）通过单片机最小系统来实现整个教室智能灯光控制系统的驱动。
（2）利用光线传感器电路来检测教室内光线信号的强弱。
（3）利用光电传感器电路，来检测进入教室的人员信号。
（4）检测到光线强弱，并且教室内有学生时，此时照明灯驱动电路工作，照明灯自动开启。
（5）4路照明电路，每次驱动一路开启时，指示灯指示。当4路驱动照明电路完全开启，4个指示灯全部点亮，表示4路驱动电路完全工作。
（6）通过LCD1602液晶显示器显示智能灯光控制系统的照明灯工作状态、以及教室内学生的人数。
（7）当教室照明灯智能控制系统出现异常时或者需要采用人工控制照明灯，切换到手动控制，实现照明灯的开启，并且LCD液晶显示器也会显示此时照明灯处于手动工作的状态。
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