基于单片机的教室照明控制系统设计
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基于STC89C52单片机智能教室灯光控制系统设计一、概述随着科技的快速发展和智能化时代的到来,人们对于教室灯光控制系统的要求也越来越高。
传统的教室灯光控制系统往往存在操作不便、能耗较高以及无法根据环境自动调节等问题,这既影响了教学质量,也增加了能源浪费。
设计一种基于STC89C52单片机的智能教室灯光控制系统具有重要的现实意义和应用价值。
本系统以STC89C52单片机为核心控制器,结合传感器技术、无线通信技术以及智能控制算法,实现对教室灯光的智能化控制。
系统能够实时监测教室内的光照强度、人员分布等信息,并根据这些信息自动调节灯光亮度和开关状态,从而营造一个舒适、节能的教学环境。
具体来说,本系统通过光照传感器实时监测教室内的光照强度,当光照强度低于设定阈值时,系统会自动开启灯光反之,则关闭或调低灯光亮度。
同时,系统还配备了人体红外传感器,用于检测教室内的人员分布情况,当教室内无人时,系统会自动关闭所有灯光,实现节能降耗。
本系统还支持远程控制功能,用户可以通过手机APP或电脑端软件对教室灯光进行远程操控,方便灵活。
同时,系统还具备故障检测和报警功能,一旦发现异常情况,会及时发出警报并通知管理人员进行处理。
基于STC89C52单片机的智能教室灯光控制系统能够有效解决传统教室灯光控制存在的问题,提高教学环境的舒适度和节能性,具有重要的推广和应用价值。
1. 教室灯光控制的重要性教室灯光控制作为现代教育环境中的重要组成部分,其重要性不容忽视。
适宜的灯光环境能够直接影响学生的学习效率和视力健康。
过亮或过暗的灯光都可能造成学生的视觉疲劳,甚至引发近视等视力问题。
合理控制教室灯光,确保光线柔和、均匀且亮度适中,对于保护学生视力、提高学习效率至关重要。
智能教室灯光控制系统能够实现能源的有效管理和节约。
传统的教室灯光控制方式往往存在能源浪费的现象,如无人时灯光依然开启、光线充足时仍使用高亮度照明等。
而智能灯光控制系统能够根据教室内的光线强度和人员活动情况自动调节灯光亮度和开关状态,从而实现能源的智能管理和节约。
基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计本文设计了基于单片机的教室智能灯光控制系统,提出了一种有效的节能控制方法。
本设计选用了AT89C52芯片作为整个系统的微处理器,配合光敏电阻、ADS转换芯片、红外传感信号处理器等元件,对教室内的人体存在信息和光照强度信息进行监控。
该系统采用主从式结构,利用光度参数和红外检测参数来实现对教室灯光照明的控制,从而达到节能的目的。
标签:单片机;主从式结构;智能灯光0 绪论随着我国教育事业的蓬勃发展,大中专院校已成为重要的用电大户,国内高校教室照明基本采用开放式和传统的人工管理模式,节能规划极为缺乏;同学们的节能意识相对比较淡薄,电能浪费的现象比较严重。
因此为了有效地克服传统教室容易出现的“长明灯”现象,并且尽可能地降低人工管理的工作量,提高室内用电效率就成为学校节能的重要措施之一。
那么设计一种更为智能的教室灯光控制系统变得十分紧迫[1]。
1 系统的整体设计方案该智能灯光控制系统由主机和从机两个部分组成。
在本设计中,主机具有举足轻重的特殊地位,是整个系统的大脑中枢。
对整个系统的工作进行控制和监管。
管理员在主机上可以根据实际要求灵活调节设置系统阈值,系统的光照阈值实时显示在主机的数码管上,使管理员对系统的操作情况一目了然。
主机的可靠性和稳定性决定着整个系统能否正常运行,所以在主机的元器件的选择和电路设计时,需综合考虑,慎之又慎。
主机主要由以下几个部分构成,包括单片机,无线传输,显示电路以及其他指示电路等。
主机的组成框图及实物图如图1所示。
(1)单片机的选择:本着经济适用的原则,主机所选用的是STC89C52型单片机。
该型号处理器价格便宜,功率消耗低,性能稳定度高,并且自带8K字节的可在线编程Flash存储器,对于在线编程要求高的系统可以极大地得到满足[2,3]。
(2)系统中主机和从机之间的通信是靠无线通信来完成,主机通过该传输光照度信息和控制指令。
经调研论证,最终选择了WSN-31无线数传模块,该传输模块稳定性性价比高、功耗低,可实现数据的无线微功率透明收发,工作频段是433MHz。
基于单片机的教室灯光控制系统的设计教室灯光控制系统是一种基于单片机的智能化照明控制系统,它能够根据不同的情景需求自动调节灯光亮度。
本文将对基于单片机的教室灯光控制系统的设计进行详细介绍。
一、系统设计目标教室灯光控制系统的设计目标是提高教室照明效果,实现能耗的优化,提高学生的学习舒适性。
具体来说,系统的设计目标包括以下几个方面:1.亮度调节:根据不同的环境要求,能够自动调整灯光的亮度。
2.色温调节:能够调节灯光的色温,满足不同情景下的照明需求。
3.光照度调节:能够实时监测教室的光照度,并根据需求调整灯光亮度。
4.能耗优化:通过灯光的智能控制,实现能耗的优化,降低能源消耗。
5.遥控调节:通过手机等遥控设备对灯光进行远程调节。
二、系统设计方案1.硬件设计部分(1)传感器部分:采用光照度传感器来实时监测教室的光照强度。
通过单片机与光照度传感器进行通信,获取光照值。
(2)控制部分:采用单片机作为系统的控制核心,对灯光进行控制。
通过单片机与光照度传感器、开关等进行通信与控制。
(3)灯光部分:选用可调光的LED灯作为照明设备。
LED灯的亮度和色温可以通过单片机控制。
(4)通信部分:添加无线通信模块,使系统可以通过手机等遥控设备进行远程调节。
2.软件设计部分(1)亮度调节算法:根据光照度传感器获取的光照强度数据,利用单片机进行分析和计算,自动调节灯光的亮度。
(2)色温调节算法:根据不同的场景需求,通过单片机控制LED灯的色温。
(3)能耗优化算法:根据光照度和使用情况的监测,通过单片机进行控制优化,达到降低能耗的效果。
(4)远程调节算法:通过无线通信模块与遥控设备进行通信,实现对灯光的远程调节。
三、系统功能介绍1.光照度自动调节功能:系统可以根据实时监测的光照度数据,通过单片机控制灯光的亮度,自动实现照明亮度的调节。
2.色温自动调节功能:根据不同的场景需求,通过单片机控制LED灯的色温,实现照明色温的调节。
3.能耗优化功能:通过系统对光照度和使用情况的监控和控制优化,实现能耗的优化,降低能源消耗。
毕业设计开题报告电子信息工程基于单片机的教室照明控制系统设计1选题的背景、意义1.1课题研究背景由于学校开放型的管理模式,以及全员的节能意识的淡薄,造成了电能的极度浪费。
一般存在以下几种浪费现象:①由于大多数人的节能意识淡薄 ,并且强光下人的眼睛对弱光不敏感,在自然光照大于灯具光照的情况下,难以觉察到灯光的存在,因此,在白天自然光很强的情况下,教室内的长明灯仍到处可见;②即使室内无人或人数很少的情况下,整个教室的灯也是全部开启;③晚上许多教室,即使只有几个学生在自习,也是开启整间教室的灯;长明灯比比皆是,人走不熄灯的现象到处存在。
一个教室的长明灯 ,看起来耗能不大 ,但从整个学校来看,却是一个不小的数字,再从全国来看,这是电力资源的一种极大的浪费。
同时,这种有形和无形的浪费,给校方的水电支出带来了沉重的负担。
随着现代照明系统在各领域中所占的比例的日益增大,实现照明系统的节能迫在眉睫,而解决高校教室照明的节电问题至关重要。
1.2 课题研究的意义(1)一个好的教室照明控制系统可以改善工作环境,提高工作效率。
智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法,可有效控制各种照明场所的平均照度值,从而提高照度均匀性。
同时,系统能根据不同的时间段以及人们的不同需要,自动调节照明亮。
(2)一个好的教室照明控制系统可以为我们提供一个良好的节能效果,并且可以延长灯具寿命。
它可以根据不同场合以及不同的人流量,进行时间段、工作模式的细分,把不必要的照明关掉,在需要时自动开启。
同时,系统还可以充分利用自然光,自动调节室内照度。
系统在保证必要照明的同时,有效减少了灯具的工作时间,节省了不必要的能源开支,也延长了灯具的寿命。
(3)一个好的教室照明控制系统可以提高管理水平。
这种照明控制系统多以自动控制为主、人工控制为辅,照明系统自动实现开关和调光功能,既大大减少了管理人员的数量,也排除了由于人为因素而出现的不定时开关,影响学校的正常教学、生活秩序的情况[1]。
文献综述基于单片机的教室照明控制系统设计一、前言1.1课题研究背景随着教育的普及,学校的规模在不断地扩大,教室的数量也大幅度增加。
但由于学校开放型的管理模式,以及全员的节能意识的淡薄,造成电能的极度浪费。
一般存在以下几种浪费现象:①由于大多数人的节能意识淡薄 ,并且强光下人的眼睛对弱光不敏感,在自然光照大于灯具光照的情况下,难以觉察到灯光的存在,因此,在白天自然光很强的情况下,教室内的长明灯仍到处可见;②即使室内无人或人数很少的情况下,整个教室的灯也是全部开启;③晚上许多教室,即使只有几个学生在自习,也是开启整间教室的灯;长明灯比比皆是,人走不熄灯的现象到处存在。
一个教室的长明灯 ,看起来耗能不大 ,但从整个学校来看,却是一个不小的数字,再从全国来看,这是电力资源的一种极大的浪费。
同时,这种有形和无形的浪费,给校方的水电支出带来了沉重的负担。
随着现代照明系统在各领域中所占的比例的日益增大,实现照明系统的节能迫在眉睫,而解决高校教室照明的节电问题至关重要。
1.2 课题研究的意义首先,一个好的教室照明控制系统可以为我们提供一个良好的节能效果,并且可以延长灯具寿命。
它可以根据不同场合以及不同的人流量,进行时间段、工作模式的细分,把不必要的照明关掉,在需要时自动开启。
同时,系统还可以充分利用自然光,自动调节室内照度。
系统在保证必要照明的同时,有效减少了灯具的工作时间,节省了不必要的能源开支,也延长了灯具的寿命。
其次,一个好的教室照明控制系统可以改善工作环境,提高工作效率。
智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法,可以有效地控制各种照明场所的平均照度值,从而提高照度均匀性。
同时,系统能根据不同的时间段,人们的不同需要,自动调节照明亮度。
另外,一个好的教室照明控制系统可以提高管理水平。
这种照明控制系统以自动控制为主、人工控制为辅,照明系统自动实现开关和调光功能,既大大减少了管理人员的数量,也排除了由于人为因素而出现的不定时开关,影响学校的正常教学、生活秩序的情况。
基于2051单片机的教室照明自控系统设计摘要:教室照明自控系统以AT89C2051单片机为控制核心,利用热释电红外人体传感器对教室内的人数进行统计,利用光敏电阻对教室环境光进行对比控制。
根据教室内的环境及人数情况对教室照明进行自动控制,以起到节约用电效果。
关键词:2051单片机热释电红外传感器教室照明自动控制对学校的教室照明进行合理有效的管理,可以节约用电,提高资源利用率。
在对教室的照明进行智能控制的研究上,许多学者专家都在积极探索,也设计出了许多的产品,但是在实用性和简易性上,都或多或少存在一些不足。
本文主要是以AT89C2051单片机和热释电红外人体传感器P2288及其专用电路芯片TDH98072为核心,以直流控交流继电器SSR-10DA为控制执行单元,设计了一款简单实用的教室照明自控系统。
一、教室照明自控系统教室照明自控系统主要由传感器电路、单片机电路、灯管驱动电路三部分组成。
考虑到系统的电源是+5V直流电,所以使用了两个3V的纽扣锂电池作为电源给系统供电,这样便大大简化了系统电路。
系统利用传感器电路中的光敏电阻对教室的光照环境进行判断,当光照强度达到足够亮时,抑制传感器输出,从而强制关闭教室所有照明灯。
利用两个热释电红外人体传感器对进出教室的人进行信号记录,单片机处理数据统计,并根据教室内的人数情况做出响应,对教室照明灯进行自动控制。
系统组成结构框图如图1所示。
图1 系统组成结构框图二、教室照明自控系统硬件电路设计(一)传感器电路主要由热释电红外人体传感器专用电路芯片TDH98072,热释电红外人体传感器P2288和CDS光敏电阻组成,电路原理如图2所示。
TDH98072是一款新型的热释电红外人体传感器专用电路器件,在控制电路中具有电路结构简单、易于调试、可靠性能好等优点。
经内部基准稳压源产生+3.3V电压给热释电红外人体传感器P2288的探头,当探头检测到有人经过时,传感器就将人体所发出的红外信号送到TDH98072的2脚,经内部整流放大后从输出端输出一个控制信号。
目录绪论1教室灯光自动控制整体描述1.1 灯光控制总体思想 (7)1.2 灯光控制方案分析 (8)1.3本章小结 (9)2 硬件电路设计2.1微控制器 (10)2.1.1核心控制模块 (11)2.2 教室人数检测模块 (11)2.2.1热释电红外传感器的原理 (11)2.2.2教室人数检测模块的功能实现 (12)2.3 教室光照强度检测模块 (14)2.3.1光敏电阻的选择及功能简述 (14)2.3.2 光敏电阻检测光强原理 (16)2.4 按键控制模块 (17)2.5 液晶显示模块 (18)2.6 时钟模块 (19)2.7本章小结 (21)3 系统软件设计3.1系统监控主程序模块 (21)3.2系统自检及初始化 (22)3.3 系统主程序流程图 (22)3.4系统子程序流程图 (22)3.4.1按键控制流程图 (23)3.4.2液晶显示流程图 (24)4 系统仿真4.1调试方法与步骤 (27)4.2 主要问题分析 (27)5总结与展望5.1总结 (28)5.2展望 (28)参考文献 (29)致谢 (30)摘要该课题的研究对象是当前的各大院校对于不合理使用电力资源的现象,综合分析了传统照明系统和智能照明系统对灯光的控制方法,提出了以51单片机为核心的教室智能照明控制方案。
在此基础上,将此照明系统分为硬件和软件两个部分,其中硬件部分包括核心控制模块、液晶显示模块、时钟模块、红外检测模块和灯控模块等,STC89C52单片机作为该控制系统的核心元件,处理来自各个模块传输而来的信息,人体的存在通过热释电红外传感器来检测,教室中的光强度则利用光敏电阻设计的电路来检测,分析开灯所需的必要条件,该系统通过对人体是否进入教室里面,和教室中光强的检测以及是否达到设定开关时间段等条件的判断,将这些信息综合处理之后,从而实现对教师灯光智能控制的目的,避免大量浪费电力资源。
该系统具有安装方便、工作稳定、实用性强等优点,在很大程度上,能够帮助各高等院校实现对教室灯光的智能控制,从而在一定范围内实现对能源的节约和利用,本系统所采用的编程语言是C语言,采用模块化的设计思想,结构清晰合理,可移植性好,便于改进和扩展。
基于单片机控制的教室照明智能控制系统The Intelligence Control System for Classroom LightingBased on Single-chip-computer王海伦 叶冬芬(浙江工业大学浙西分校信电系,衢州 324006)摘 要:该文介绍了一种基于A T 89C51单片机为基础的教室照明智能控制系统,阐述了系统的硬件组成和软件设计。
关键词:单片机 照明 控制系统Abstract :T he paper introduces a control system for classroom lighting based on single -chip -microcomputer ,and hardware constructure and so ftw are design of this system in detail.Key words :single-chip-computer lighting control system图1 教室照明节能控制系统原理框图0 引言为实现教室照明灯具的自动控制,我们设计出一种新型的节能控制系统。
该控制系统设置了3套传感系统,其工作原理是:当教室无人时,关闭电源,所有灯具均关闭。
当教室有人时,分成3种情况:若室内照度X X 1时灯全部打开;若室内照度X 1<X <X 2时灯开一半(即每组开一支);若室内照度X X 2时所有灯均不开。
X 1、X 2的取值可根据平均照度的公式计算:E = N U K /A 。
式中: 光源的光通量; 灯具数;U 灯具的利用系数;K 维护系数;A 室内面积,单位m 2。
1 硬件设计系统以AT89C51单片机为核心,组成一个集采集、处理、报警为一身的自动控制系统,其原理框图见图1所示。
1.1 热释红外探测传感器组件该组件由3个部分组成:热释传感器,匹配低噪放大器,菲涅尔光学系统。
热释传感器包括:截止波长7~10 m 的滤光晶片,与人体辐射红外中心线波长9~10 m 相对应,起带通滤波器的作用,从而把人体和其他物体区分开;热释电陶材料,将透过滤光晶片的红外辐射能量的变化转换成电信号,即热电转换;场效应管匹配器,起阻抗变换作用,使得输入阻抗高而输出阻抗低。
AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计一、引言随着科技的不断发展,智能化控制系统已经渗透到各个领域。
在校园中,教室的灯光控制是一个很重要的问题。
传统的教室灯光控制方式受时间和环境的限制,不能很好地满足现代教室的需求。
因此,设计一个AT89S51单片机控制的教室灯光智能控制系统至关重要。
本文将介绍该系统的设计原理、硬件和软件设计。
二、设计原理教室灯光智能控制系统设计的主要原理是利用AT89S51单片机控制,根据环境光照强度和使用者需求来调节教室灯光的亮度和色温。
系统设计分为两个部分,一个是环境光感应器部分,用于检测环境光照强度;另一个是用户需求感应器部分,用于检测使用者需求。
根据这两部分的数据,单片机控制灯光的亮度和色温,使之达到最佳效果。
三、硬件设计硬件设计主要包括AT89S51单片机、环境光感应器、用户需求感应器、LED灯带等。
环境光感应器通过采集环境光照强度的数据,并将其转换成电压信号输入到单片机中。
用户需求感应器通过采集用户需求的数据,并将其转换成电压信号输入到单片机中。
单片机通过PWM技术控制LED灯带的亮度和色温。
硬件设计需要合理布局电路板,连接各个元件,并正确配置引脚。
四、软件设计软件设计主要包括单片机的程序设计。
首先,需要初始化单片机的引脚和定时器。
然后,编写环境光感应器和用户需求感应器的数据采集程序。
接着,编写PWM输出程序,控制LED灯带的亮度和色温。
最后,根据环境光照强度和用户需求的数据,设计控制算法,使灯光亮度和色温能够智能调节。
五、系统特点教室灯光智能控制系统设计具有以下几个特点:1.自动调节:系统可以根据环境光照强度和用户需求自动调节灯光的亮度和色温,使之更符合教室的实际使用需求。
2.节能环保:系统可以根据需要调节灯光的亮度,有效节约能耗,减少对环境的影响。
3.智能化控制:系统通过单片机控制,具有智能化的控制功能,使灯光控制更加便捷和高效。
4.灵活性强:系统设计灵活,可以根据实际需求进行调整和升级,满足不同教室的需求。
基于单片机的教室照明控制系统设计设计一个基于单片机的教室照明控制系统,可以根据光线强度自动调节照明亮度,同时也可以手动控制照明开关。
系统使用单片机作为控制器,通过光敏电阻检测环境光线强度,并通过脉宽调制的方式控制LED灯的亮度。
以下是系统的设计方案:1.硬件设计:-光敏电阻:选择一个光敏电阻作为环境光线强度的传感器,将其与单片机的模拟输入引脚相连。
-LED灯:选择一个合适的LED灯用于照明,将其与单片机的数字输出引脚相连。
-开关:选择一个合适的开关用于手动控制照明开关,将其与单片机的数字输入引脚相连。
2.软件设计:-初始化:启动系统时,初始化单片机的IO口状态和定时器。
-光线强度检测:使用单片机的模拟输入引脚读取光敏电阻的阻值,并根据阻值计算出光线强度。
-自动调节亮度:根据光线强度的变化,调节LED灯的亮度。
可以通过脉宽调制的方式,改变LED灯的亮度来实现。
-手动控制照明开关:检测开关的状态,如果开关被按下,则切换照明灯的开关状态。
3.系统功能:-自动调节照明亮度:根据光线强度的变化,自动调整LED灯的亮度,提供舒适的照明环境。
-手动控制照明开关:通过开关的操作,可以手动控制照明灯的开关,方便用户根据需要调整照明状态。
-节能:根据光线强度自动调节照明亮度,可以节约能源,减少不必要的能耗。
4.系统实现:-硬件连接:将光敏电阻连接到单片机的模拟输入引脚,将LED灯连接到单片机的数字输出引脚,将开关连接到单片机的数字输入引脚。
-软件编写:使用合适的单片机编程语言,编写程序实现系统的功能。
-调试测试:将系统进行调试和测试,确保系统能够正常工作。
总结:通过设计一个基于单片机的教室照明控制系统,可以实现根据光线强度自动调节照明亮度,并提供手动控制照明开关的功能。
这个系统可以节约能源,提供舒适的照明环境,提高教室的使用效果。
[基金项目]六盘水师范学院大学生科研训练项目(LPSSY D X S2081);贵州省普通高等学校青年科技人才成长项目(黔教合K Y 字﹝2020﹞130号)收稿日期:2021-07-13;修回日期:2021-07-19作者简介:苟海(2000—),男,贵州遵义人,在读本科,主要从事现代化设计方法、数字化设计研究,E-m ai l :2022308932@ 。
*基于单片机的教室智能照明系统设计1系统整体框架本系统包括以STC 89C 51单片机为核心的总控制模块、电源供应模块、热释红外传感器模块、摄像头模块、光强度检测传感器模块等。
热释红外传感器模块和摄像头模块主要用来感应人体信号,其中,摄像头模块主要用来帮助单片机更加精确地识别人体。
光检测模块主要是用A PD S-9930传感器实现对环境光强度的检测,并且把主要参数输入STC89C51单片机,以实现对教室灯光的控制[1]。
2系统功能模块设计本系统使用STC 89C51单片机作为控制核心,通过其与人形检测传感器(热释红外传感器、E SP32-C A M 摄像头模块)、环境光强度检测传感器(A PD S-9930)等外界感知的相互配合来实现智能控制灯光的目的。
2.1硬件设计2.1.1控制核心本设计以STC89C51单片机为系统控制核心。
STC89C51单片机由C PU 、R O M 、R A M 、串行输入/输出口、2个定时计数器/计时器、时钟电路及中断系统组成。
STC89C51可对中央处理器与存储器集成于一个芯片的系统进行可编程计算机控制,是一种将自定义程序代码导入单片机的程序。
这不但可以有效节省通用编程器的额外购买费用,而且可以让STC89C51更快地接收信息。
系统框架见图1[2]。
STC89C 51单片机兼容8051单片机,是新一代低功耗8051高速单片机,具有新的流水线和简化的指令结构[3],可以通过编程拷入单片机实现对教室区域内灯光的控制。
基于单片机室内照明控制系统设计1 引言伴随计算机网络、通信、控制等技术发展, 智能控制发展越来越迅猛。
现在对灯光智能控制, 已经发展得较为成熟, 不过对教室室内灯光智能控制却是比较缺乏和不完善。
因为人自觉性以及自觉节能意识普遍微弱, 在白天光线足够强时也开灯, 人离开后还亮着灯现象普遍存在。
教室灯光控制仍然是采取传统式人工管理, 教室极多, 管理人员要挨个管理, 这么就造成了无须要电能浪费和经济损失。
再者, 现代自动化程度不停提升, 单片机控制普及, 灯光管理也在朝着自动化、智能化方向发展。
比如楼道灯光、厕所灯光、路灯自动控制等等。
全部这些使得室内灯光控制也应该朝着智能控制方向发展。
2 系统实现功效及分析2.1 拟处理关键问题(1)人数采集, 也就是要检测到人进与出总数。
(2)环境光参数输入采集问题。
(3)出现照明系统被强行关闭自动报警电路设计。
2.2 功效分析本文所设计控制器以自然光强度和人体存在作为控制器两个关键输入参数。
教室或者试验室灯光控制器可实现有效对灯光智能控制, 其输入参数关键是人体存在信号和环境信号等外界原因。
能够实现手动和自动控制相兼容。
(1)在自然光较强, 光现足够时, 不管人体是否存在, 都不开灯。
(2)在自然光较弱时, 有些人存在且超出一定时间, 控制器自动打开电灯, 而且能够依据存在人数来决定开启灯光数。
当无人在室内时, 不开灯; 当人数少于2人时, 开启两盏灯; 人数少于等于4人时, 开启四盏灯; 人数超出4人时, 开启六盏灯, 也就是全开。
(3)能够实现手动控制全开或者全开功效。
3 总体方案设计本设计针对室内灯光智能控制方法, 尤其是智能控制方面发展现实状况。
提出了一个用利用发射与接收以及光照检测相结合灯光智能控制系统。
系统总体框图如图1所表示。
本系统控制单元是以单片机主控制模块为关键, 其她外围电路关键包含: 系统供电模块、硬件时钟模块、光线亮度采集模块、人数采集电路、数码管显示电路、路灯控制电路等模块。
【电子信息工程毕业设计+文献综述+开题报告】基于单片机的教室照明控制系统设计(20_ _届)本科毕业设计基于单片机的教室照明控制系统设计摘要随着电子技术的飞速发展,基于单片机的控制系统已经广泛应用于各个邻域。
另外,由于楼宇智能化的发展和成熟,基于单片机的教室照明控制系统得到了广泛的普及。
本文根据教室灯光智能控制方面的发展现状,分析了有效的节电控制方案,提出了基于AT89S51单片机的教室照明控制系统。
系统采用热释红外人体传感器检测人体的存在,以此来控制照明灯的开启和关闭;利用光敏电阻来检测环境光的强度,以此来调节灯具的亮度;另外,系统还带有键盘及液晶显示,键盘用于输入密码及设置时间参数,液晶显示屏用于显示当前时间及系统提示;系统还可以自主设置教室灯具的开启及关闭时间,关灯前可利用蜂鸣器发出警告。
通过对人体存在信号及环境光信号的识别和判断,完成对教室灯具的智能控制,以达到节能的目的。
本系统软件采用C语言编制,采用模块化结构设计,条理清晰,便于修改。
关键词:AT89S51;智能控制;热释红外;传感器The Design of Classroom Lighting Control SystemBased on Single-chip MicrocomputerAbstractWith the rapid development of electronic technology, the system of control based on MCU is widely applied in various fields. What's more,due to the development and maturation of the intelligent building,the control system for classroom lighting based on single-chip microcomputer has been widely popular.According to the development status of intelligent lighting control in the classroom, analysis of effective power-saving control solution,proposed classroom lighting control system which is based on AT89S51 MCU.This system can control the lamp switch by test and process the signal of human body that illuminates the back track exists;It can adjust the brightness of light by test and process daylight signal; In addition, the system also has a keyboard and LCD,keyboard use to enter passwords and set time parameters, LCD displays the current time and the system prompts;This system also can Independently set up the turn on and off time of lights,it can generate warnings by buzzer before turn off the lights. According to identify and judge the human body existence signaland the daylight signal, completion of classroom lighting intelligent control to save energy.The microcontroller software was developed based on C language, C language adopts building bloke design,its corporality is very good and easy to change.Keywords: AT89S51, intelligent control, pyroelectric infrared,sensors目录摘要IIIAbstract IV1 绪论 11.1课题的来源11.2课题的意义11.3国内外教室照明控制系统的发展现状及研究成果 2 1.3.1 国内外教室照明控制系统的发展现状 21.3.2 国内外教室照明控制系统的研究成果 21.4课题研究的主要内容 32教室照明控制系统的方案设计 52.1教室照明控制系统的方案设计 52.2方案评价 53教室照明控制系统的硬件设计 63.1芯片器件介绍 63.1.1 AT89S51单片机简介 63.1.2 LCD 1602 73.1.3 DS1302涓流充电时钟保持芯片93.1.4 TOP3224热释红外人体传感器103.2系统模块分析123.2.1 人体信号采集模块 123.2.2 光信号采集模块133.2.3 时钟电路133.2.4 LCD显示143.2.5 键盘 143.2.6 报警模块153.2.7 继电器驱动接口电路154教室照明控制系统的软件设计16 4.1系统整体功能的软件设计16 4.2数据采集的软件设计174.3 时钟模块的软件设计 174.4 显示模块的软件设计 184.5 报警模块的软件设计 194.6 键盘扫描的软件设计 19结论 21参考文献22致谢 23附录Ⅰ24附录Ⅱ25附录Ⅲ261 绪论1.1课题的来源由于学校开放型的管理模式,以及全员的节能意识的淡薄,造成了电能的极度浪费。
一般存在以下几种浪费现象:①因为很多人缺乏节电意识 ,而且白天的时候眼睛对光线也不太敏感,在光线很强的情况下,很难发现灯具亮着,所以在白天光线很强的情况下,仍然可以看到到处都是长明灯;②即使教室内没有几个人或者根本就没有人,整个教室的灯也全都开着;③晚上许多教室,即使只有少数学生在,整个教室的灯也全都是开着的;到处都是长明灯,空荡荡的教室里全部灯都亮着的现象到处可见。
一个教室的长明灯 ,看起来耗能不大 ,但从整个学校来看,却是一个不小的数字,再从全国来看,这是电力资源的一种极大的浪费。
同时,这种经意或不经意间的浪费,给学校的水电支出带来了沉重的负担。
随着现代照明系统在各领域中所占的比例的日益增大,实现照明系统的节能迫在眉睫,而解决高校教室照明的节电问题至关重要。
1.2课题的意义(1)一个好的教室照明控制系统可以改善工作环境,实现工作效率的提高。
目前的智能照明控制系统具有两种控制方法,即开关和调光。
可有效的控制各个场所的照明亮度,从而达到节能的效果。
同时,此类系统还可以根据时间段以及人们的需要来调节照明亮度,进一步达到节能的效果。
一个好的教室照明控制系统可以为我们提供一个良好的节能效果,并且可以延长灯具寿命。
它可以根据工作场所以及人数的不同,划分不同的时间段以及工作模式,关掉部分照明灯以减少浪费,在你需要的时候,系统会自动为你开启。
同时,系统还可以根据外部光线来调节室内灯具的亮度。
这种方式不但保证了充足的照明,而且也缩短了灯具的工作时间,这样不但节省了开支,而且灯具的寿命也延长了。
一个好的教室照明控制系统可以提高管理水平。
这种照明控制系统一般主要靠自动控制,再结合一些人工控制,系统会自动开启或关闭开关,并且根据外部环境来调节室内灯具的亮度,不但很大程度的减少了用于管理的人员数量,而且也排除了由于人为控制不到位而不定时开关灯的现象,从而影响学校正常的教学生活秩序 [1]。
一个好的教室照明控制系统可以具有比较好的投资收益效果。
智能的照明控制系统除了可以节约能源和延长灯具的使用寿命,还可以有效节省电费与管理费用的支出[2]。
1.3国内外教室照明控制系统的发展现状及研究成果1.3.1 国内外教室照明控制系统的发展现状目前,我国的能源问题已日渐紧张,能源问题已将成为制约我国国民经济发展的关键问题。
它不仅关系到经济发展和环境生态,在一定条件下,它还会影响社会稳定。
因此,我国发布了绿色照明工程新闻,决定在各个领域大力推广节能照明系统。
从普通白炽灯到高效节能灯,是我国的电光源产品逐渐向节能型转变。
目前我国照明用电约占整个社会总用电的12%,采用高效节电产品代替传统的照明产品可节电70%左右。
北京奥运回期间,各个场馆就采用了大量的节能灯具,这是我国大力推广绿色照明的良好证明。
由于大家的节电意识薄弱,造成很多院校大量电能的浪费,长明灯处处可见。
全国上下有那么多的院校,这对整个国家来说是一笔很大的损失。
因此,寻找简便高效的节能方案是目前十分紧要的事情。
1.3.2 国内外教室照明控制系统的研究成果随着科技的进步,各种节能高效的照明设备将陆续被发明使用;对照明设备的控制功能也将越来越灵活,而设备与控制器的通讯方式将逐步统一[3]。
以下是几种新型照明控制系统:基于射频技术的无线网络智能照明控制系统系统采用了分级组网的方式 , 由有线和无线通信两级网络组成。
整个系统由PC、 Atmega8单片机、无线射频模块RF905以及照明控制模块组成。
使用有线网络来直接连接上位机主机与下位机主机。
附近的下位机主机和分机则采用无线信道通信,这样不但可以减少物理线路的连接 ,而且还可以增加通信的可靠性。
该智能照明系统采用的照明方法是区域控制,并且结合教室内的人数以及学校的课程表时间来控制教室内灯具的开启数量,同时还可以组建一个小型局域网络,为系统增加一个自动诊断功能以及自动故障报警功能,从而可以有效地控制整个教学楼的照明。
这种系统的运用避免了“长明灯”现象,减少了人为浪费,降低了运行维护费用,节约管理成本,具有巨大的生态、环境和经济效益[4]。
基于红外技术的智能照明控制系统系统由AT89S51 单片机、热释电红外传感器检测模块、光电检测模块、执行控制模块继电器、手动开关等组成。
通过光电检测模块和热释电红外传感器检测模块采集室内光照强度、人数分布等信息,并送至单片机,通过单片机来实现控制智能化[5]。
这种智能照明控制系统,通过在传感器模块中加入一电磁铁挡板,从而实现对人体的检测;利用自然光检测模块实现对室内灯具亮度的自动调节。
此系统能根据实际需要来控制照明灯的开关,可大幅度降低电能的浪费,而且其成本低廉,达到了环保节能的目的[6]。