一种智能校园控制系统的设计
一种智能校园控制系统的设计[20200410143642]
摘要
随着经济的发展，国家对教育事业的重视，学校的教育资源得到了大力的支持，同时也耗费了巨大的社会资源。节能校园已成为一种趋势。本文针对上述问题提出了一种智能校园控制系统的设计方案。
校园内的准时作息对学生的学校生活尤为重要，此系统以单片机为主要的控制核心，与存储芯片和显示器等组成校园打铃系统。采用时钟芯片和LED显示器对时间、日期、星期、第几节课、温度以及打铃时间进行显示。利用4个按键对校园打铃时间进行设置、调节、储存、清空等操作。第二部分智能校园路灯的提出可以有效解决用电的浪费，通过自动检测亮度，可以实现路灯的自动开启与熄灭。最后部分的智能校园灌溉系统是为了防止校园灌溉时用水的浪费，由湿度采集模块，比较器等组成。系统可以自动对土壤湿度进行检测，当示数低于警戒值时，实现灌溉。
通过实验验证，此设计人性化强，可靠性好，功能性强,可进行推广使用。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机STC12C5A60S2路灯节能灌溉节水
目录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2国内外研究现状分析 2
1.3论文的主要内容和结构安排 3
2.一种智能控制系统设计的方案设计 4
2.1功能需求的分析 4
2.2系统的构建 4
3.智能校园控制系统的硬件电路设计 6
3.1打铃模块电路设计 6
3.1.1 STC12C5A60S2单片机电路设计 6
3.1.2显示电路设计 7
3.1.3时钟芯片电路设计 8
3.1.4储存电路设计 9
3.1.5温度传感器电路设计 10
3.1.6独立键盘电路设计 11
3.1.7报警器电路设计 12
3.2路灯模块电路设计 12
3.3灌溉模块电路设计 13
4．智能校园控制系统的软件设计 16
4.1智能系统整体软件设计 16
4.2打铃模块软件设计 17
4.3路灯模块软件设计 18
4.4灌溉模块软件设计 19
5.智能校园控制系统的调试 20
5.1打铃模块调试 20
5.2路灯模块调试 23
5.3灌溉模块调试 24
6总结与展望 26
6.1总结 26
6.2 展望 26
参考文献 28
附录 程序代码 29
致谢 51
1.绪论
1.1课题研究的背景和意义
传统的手动打铃方式在学校作为上下课作息安排的信号，还是很普遍的。人工打铃比较繁琐，成本很高且可靠性差，因此设计了这套基于单片机的校园智能打铃系统来有效的解决这些问题。本次设计的智能校园系统以单片机为主要的控制核心，对三个部分构成的智能校园进行共同控制。可以对学校的作息时间进行分类，设置多套作息时间方案，还可以对实时的时间进行修改和重新的设定。为了能够营造更加良好、和谐的校园氛围，可在本设计里预设从起床、早锻炼开始到晚上熄灯睡觉的铃声。
夏季太阳直射北回归线，我国大部分地区普遍昼长夜短，而冬季则正好相反。普通的路灯人为的为路灯设定固定的工作时间，不能满足现实的需要。例如在冬季，受阴雨或者雾霾天气的影响，即使是在中午，也会出现行人看不清路况的情形；或者是在夏季，按照设定的时间会造成不必要的浪费。因此，能够根据光线的强弱，自动工作的路灯是非常有必要的。在给同学们提供了方便的同时，还可以避免不必要的浪费。
据有关资料显示，我国大概有2.8万亿立方米的水量，但我们人均可以利用的水资源仅仅只有2300立方米左右，而中国的水资源分布又不是很均匀，有的地方已经非常缺水了。我国被有关的部门列为地球上最缺水的13个国家之一。数据显示，在进入2010年后，我国已经进入了严重缺水的状态，未来的缺水量可能会越来也多，越来越严重。水资源弥足珍贵，对中国这样的人口大国来说，人均可利用淡水资源仅有世界人均水平的1/4，随着水资源的匮乏，给学校生活，工业生产，居民自用等带来极大的不便及影响。因此建设水资源的重复利用可持续发展，节约用水，提高利用率是刻不容缓的。普通的灌溉系统定时定量，忽略了天气等因素对土壤湿度的影响，造成了灌溉不彻底，也会出现过度灌溉，造成绿化受损，水资源浪费的严重情况。智能灌溉系统能根据土壤的实时湿度，在充分利用水资源的可持续前提，为校园绿化提供灌溉。节约用水要从身边做起，在本设计的第三部分中包含了一个智能灌溉模块，可以起到节约用水的目的，避免不必要的浪费。
1.2国内外研究现状分析
教育在每个国家都是重中之重，因此给同学们提供一个良好的校园环境是非常有必要的。国外很多国家已经基本实现了现代化智能校园，我国也在不断的发展中，应该与时俱进，让我们的同学能有一个智能的作息时间显得尤为重要了，因此设计了这个智能校园打铃系统。
时代的发展，日新月异，随着人们的生活消费水平不断的提高，资源和能源紧张的问题也凸显出来了，资源的短缺以及工业发展给环境造成的污染已经在慢慢的制约着我们的发展。在我国，照明所耗电能约占总生产电量的10%~20%，而在公共地区的照明则在总的耗电中约30%，近几年随着学校的不断增多以及公路修建的越来越好，照明路灯也在迅速的增长，照明节能势在必行。
我国在开发智能灌溉控制方面还处于开发，摸索阶段，能够大规模投入使用的智能灌溉控制器还是少之又少。在我国已经开发的产品中，其中比较具有代表性的应该属于2000型号的温室自动灌溉施肥系统，它是由机械化研究院联合了多家企事业单位共同研制的。它结合实际生活中的使用以及温室的环境，以积木分布式结构原理，解决了多个问题，它已经投入了应用，从运用情况来看，控制效果很不错，不但取得了很好地经济效益，口碑也很不错。国外例如美国，以色列等发达国家，在运用电子技术，控制技术以达到节水灌溉目的的起步比较早，技术已经非常成熟，从水力控制，慢慢发展后的机械电子混合协调式控制，以及到现在的广泛运用的模糊控制和计算机控制，其智能化程度已经非常的高，稳定性也十分的好。例如澳大利亚的HARDIE?IRRGATION公司，它制造的灌溉控制器，已经有了多个系列和很多种不同型号的产品。现有一种名叫HR6100的小型自动灌溉控制器，他的生产成本不高，但是实用性很强，在一些小面积的绿化场地或者家庭里经常能看见它的身影。 而对于大面积灌溉，我们经常采用的是MICRO-MASTER的产品。
1.3论文的主要内容和结构安排
本课题将设计一个集校园打铃，校园灌溉以及校园智能路灯控制的校园智能控制系统。为了能够保证同学们学习的效率以及学校工作的合理开展，我们必须对学校打铃的时间进行严格的控制，因此本设计中包含了智能校园打铃模块，以保证对打铃控制的智能化可以显示当前时间的功能，包含年，月，日，时，分，秒，具体的生肖年份；可以显示实时温度，可参照作息时间打铃，在系统掉电后，时间也能与当前时间同步。在这个设计的第二部分，希望实现的是智能灌溉目的，它基于单片机，通过对土壤湿度的检测以及比较，自动判断是否洒水，可达到节水，智能，灌溉目的。而第三部分的校园智能路灯可通过光敏电阻，根据环境明暗变化实现开关灯，自动调节亮灯状况。
2.一种智能控制系统设计的方案设计
2.1功能需求的分析
随着社会的不断发展，校园里传统的手动打铃方式已经不能与时俱进了，为了能够更好的节约人力物力以及与时代接轨，于是想通过查资料，问老师等方法，设计一个智能的校园打铃系统，可以更好更人性化的管理学校的各种作息安排，为学校师生带来更多的方便，让学生有一个人性化的智能的校园作息环境。
学校的生活丰富多彩，很多学校要早锻炼或者晚自习，但是起来去锻炼或者回宿舍的路上光线不足，这时候校园路灯的出现就解决了这个问题。在给同学们带来方便的同时，路灯有时在光线充足情况下也亮着会造成不必要的浪费。为了能让师生在学校的生活过的更加人性化以及不浪费资源，开发一个根据光线明暗控制开关的智能路灯很有必要。
四周绿树环绕，花团锦簇，小河清澈见底，空气清新，同学们书声朗朗，这样的校园环境是我们每个人都梦寐以求的。现在大多校园里都有很多高大的树，美丽的花，美观的同时还能给我们带来清新的空气。但是美丽的环境需要有人维护，学校经常会请保洁人员对花草树木进行灌溉。用大喷头直接对花草树木进行灌溉不但浪费人力物力，而且浪费水资源。我国已经十分缺水，很多地方供水量严重不足，节水环保保证可持续发展势在必行。
摘要
随着经济的发展，国家对教育事业的重视，学校的教育资源得到了大力的支持，同时也耗费了巨大的社会资源。节能校园已成为一种趋势。本文针对上述问题提出了一种智能校园控制系统的设计方案。
校园内的准时作息对学生的学校生活尤为重要，此系统以单片机为主要的控制核心，与存储芯片和显示器等组成校园打铃系统。采用时钟芯片和LED显示器对时间、日期、星期、第几节课、温度以及打铃时间进行显示。利用4个按键对校园打铃时间进行设置、调节、储存、清空等操作。第二部分智能校园路灯的提出可以有效解决用电的浪费，通过自动检测亮度，可以实现路灯的自动开启与熄灭。最后部分的智能校园灌溉系统是为了防止校园灌溉时用水的浪费，由湿度采集模块，比较器等组成。系统可以自动对土壤湿度进行检测，当示数低于警戒值时，实现灌溉。
通过实验验证，此设计人性化强，可靠性好，功能性强,可进行推广使用。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机STC12C5A60S2路灯节能灌溉节水
目录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2国内外研究现状分析 2
1.3论文的主要内容和结构安排 3
2.一种智能控制系统设计的方案设计 4
2.1功能需求的分析 4
2.2系统的构建 4
3.智能校园控制系统的硬件电路设计 6
3.1打铃模块电路设计 6
3.1.1 STC12C5A60S2单片机电路设计 6
3.1.2显示电路设计 7
3.1.3时钟芯片电路设计 8
3.1.4储存电路设计 9
3.1.5温度传感器电路设计 10
3.1.6独立键盘电路设计 11
3.1.7报警器电路设计 12
3.2路灯模块电路设计 12
3.3灌溉模块电路设计 13
4．智能校园控制系统的软件设计 16
4.1智能系统整体软件设计 16
4.2打铃模块软件设计 17
4.3路灯模块软件设计 18
4.4灌溉模块软件设计 19
5.智能校园控制系统的调试 20
5.1打铃模块调试 20
5.2路灯模块调试 23
5.3灌溉模块调试 24
6总结与展望 26
6.1总结 26
6.2 展望 26
参考文献 28
附录 程序代码 29
致谢 51
1.绪论
1.1课题研究的背景和意义
传统的手动打铃方式在学校作为上下课作息安排的信号，还是很普遍的。人工打铃比较繁琐，成本很高且可靠性差，因此设计了这套基于单片机的校园智能打铃系统来有效的解决这些问题。本次设计的智能校园系统以单片机为主要的控制核心，对三个部分构成的智能校园进行共同控制。可以对学校的作息时间进行分类，设置多套作息时间方案，还可以对实时的时间进行修改和重新的设定。为了能够营造更加良好、和谐的校园氛围，可在本设计里预设从起床、早锻炼开始到晚上熄灯睡觉的铃声。
夏季太阳直射北回归线，我国大部分地区普遍昼长夜短，而冬季则正好相反。普通的路灯人为的为路灯设定固定的工作时间，不能满足现实的需要。例如在冬季，受阴雨或者雾霾天气的影响，即使是在中午，也会出现行人看不清路况的情形；或者是在夏季，按照设定的时间会造成不必要的浪费。因此，能够根据光线的强弱，自动工作的路灯是非常有必要的。在给同学们提供了方便的同时，还可以避免不必要的浪费。
据有关资料显示，我国大概有2.8万亿立方米的水量，但我们人均可以利用的水资源仅仅只有2300立方米左右，而中国的水资源分布又不是很均匀，有的地方已经非常缺水了。我国被有关的部门列为地球上最缺水的13个国家之一。数据显示，在进入2010年后，我国已经进入了严重缺水的状态，未来的缺水量可能会越来也多，越来越严重。水资源弥足珍贵，对中国这样的人口大国来说，人均可利用淡水资源仅有世界人均水平的1/4，随着水资源的匮乏，给学校生活，工业生产，居民自用等带来极大的不便及影响。因此建设水资源的重复利用可持续发展，节约用水，提高利用率是刻不容缓的。普通的灌溉系统定时定量，忽略了天气等因素对土壤湿度的影响，造成了灌溉不彻底，也会出现过度灌溉，造成绿化受损，水资源浪费的严重情况。智能灌溉系统能根据土壤的实时湿度，在充分利用水资源的可持续前提，为校园绿化提供灌溉。节约用水要从身边做起，在本设计的第三部分中包含了一个智能灌溉模块，可以起到节约用水的目的，避免不必要的浪费。
1.2国内外研究现状分析
教育在每个国家都是重中之重，因此给同学们提供一个良好的校园环境是非常有必要的。国外很多国家已经基本实现了现代化智能校园，我国也在不断的发展中，应该与时俱进，让我们的同学能有一个智能的作息时间显得尤为重要了，因此设计了这个智能校园打铃系统。
时代的发展，日新月异，随着人们的生活消费水平不断的提高，资源和能源紧张的问题也凸显出来了，资源的短缺以及工业发展给环境造成的污染已经在慢慢的制约着我们的发展。在我国，照明所耗电能约占总生产电量的10%~20%，而在公共地区的照明则在总的耗电中约30%，近几年随着学校的不断增多以及公路修建的越来越好，照明路灯也在迅速的增长，照明节能势在必行。
我国在开发智能灌溉控制方面还处于开发，摸索阶段，能够大规模投入使用的智能灌溉控制器还是少之又少。在我国已经开发的产品中，其中比较具有代表性的应该属于2000型号的温室自动灌溉施肥系统，它是由机械化研究院联合了多家企事业单位共同研制的。它结合实际生活中的使用以及温室的环境，以积木分布式结构原理，解决了多个问题，它已经投入了应用，从运用情况来看，控制效果很不错，不但取得了很好地经济效益，口碑也很不错。国外例如美国，以色列等发达国家，在运用电子技术，控制技术以达到节水灌溉目的的起步比较早，技术已经非常成熟，从水力控制，慢慢发展后的机械电子混合协调式控制，以及到现在的广泛运用的模糊控制和计算机控制，其智能化程度已经非常的高，稳定性也十分的好。例如澳大利亚的HARDIE?IRRGATION公司，它制造的灌溉控制器，已经有了多个系列和很多种不同型号的产品。现有一种名叫HR6100的小型自动灌溉控制器，他的生产成本不高，但是实用性很强，在一些小面积的绿化场地或者家庭里经常能看见它的身影。 而对于大面积灌溉，我们经常采用的是MICRO-MASTER的产品。
1.3论文的主要内容和结构安排
本课题将设计一个集校园打铃，校园灌溉以及校园智能路灯控制的校园智能控制系统。为了能够保证同学们学习的效率以及学校工作的合理开展，我们必须对学校打铃的时间进行严格的控制，因此本设计中包含了智能校园打铃模块，以保证对打铃控制的智能化可以显示当前时间的功能，包含年，月，日，时，分，秒，具体的生肖年份；可以显示实时温度，可参照作息时间打铃，在系统掉电后，时间也能与当前时间同步。在这个设计的第二部分，希望实现的是智能灌溉目的，它基于单片机，通过对土壤湿度的检测以及比较，自动判断是否洒水，可达到节水，智能，灌溉目的。而第三部分的校园智能路灯可通过光敏电阻，根据环境明暗变化实现开关灯，自动调节亮灯状况。
2.一种智能控制系统设计的方案设计
2.1功能需求的分析
随着社会的不断发展，校园里传统的手动打铃方式已经不能与时俱进了，为了能够更好的节约人力物力以及与时代接轨，于是想通过查资料，问老师等方法，设计一个智能的校园打铃系统，可以更好更人性化的管理学校的各种作息安排，为学校师生带来更多的方便，让学生有一个人性化的智能的校园作息环境。
学校的生活丰富多彩，很多学校要早锻炼或者晚自习，但是起来去锻炼或者回宿舍的路上光线不足，这时候校园路灯的出现就解决了这个问题。在给同学们带来方便的同时，路灯有时在光线充足情况下也亮着会造成不必要的浪费。为了能让师生在学校的生活过的更加人性化以及不浪费资源，开发一个根据光线明暗控制开关的智能路灯很有必要。
四周绿树环绕，花团锦簇，小河清澈见底，空气清新，同学们书声朗朗，这样的校园环境是我们每个人都梦寐以求的。现在大多校园里都有很多高大的树，美丽的花，美观的同时还能给我们带来清新的空气。但是美丽的环境需要有人维护，学校经常会请保洁人员对花草树木进行灌溉。用大喷头直接对花草树木进行灌溉不但浪费人力物力，而且浪费水资源。我国已经十分缺水，很多地方供水量严重不足，节水环保保证可持续发展势在必行。
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