基于单片机的教室灯光智能控制系统设计课件.ppt

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。

摘要此篇论文主要是根据大学教室中灯的日常使用情况以及教室对灯光的需求这些问题，研究并设计出了一种基于单片机控制的室内灯光智能控制系统。

此控制系统的核心部件就是AT89S51单片机，系统利用热释红外人体传感器这个器件来对人体的是否存在进行检测，并且利用光敏三极管组成的电路对室内的自然光照强度进行检测；此控制系统根据教室对光照的需求来进行合理的控制灯的关闭与打开，首先，它先通过对人体存在的信号以及室内光照强度信号进行综合的分析与判断，对信号的处理以后，通过系统的反馈来完成对教室内的灯光的智能控制，这样就大大减少了教室用电的浪费。

此外系统还具备了报警功能；并且它还采用了软/硬件的“看门狗”，它可以增强系统的抗干扰能力。

该系统能够达到各种院校对教室灯光控制的要求，最终就可以达到节能的目的。

关键词：单片机；智能控制；热释红外传感器；X5045AbstractCipian thesis is based on the university classroom in light of daily usage and the demand for classroom lighting these issues, research and design of indoor lighting intelligent control system based on microprocessor controlled. Core components of this control system is AT89S51 microcontroller, the system uses the human body pyroelectric infrared sensor this device to the human body to detect the existence and use of the circuit phototransistor of the indoor natural light intensity is detected; this control system according to classroom to Light needs to be closed and an open and reasonable control of light, first, that the first signal by the presence of the human body and interior light intensity signal integrated analysis and determine the future of the signal processing by the feedback system to complete the classroom lighting within the intelligent control, thus greatly reducing the waste of electricity classroom. In addition the system also has the alarm function; and it uses a hardware / software "watchdog", it can enhance the anti-jamming capability. The system can achieve a variety of institutions for classroom lighting control requirements, most mechanized can save energy.Keywords : SCM; intelligent control; pyroelectric infrared sensor; X5045目录1 绪论 (1)1.1 课题研究的目的与意义 (1)1.2 采用智能照明控制系统的优势 (1)1.3 智能照明控制系统的研究现状 (2)2 教室灯光控制器简介与方案分析 (2)2.1 大学教室照明控制现状 (2)2.2 教室灯光控制器简介 (2)2.3 系统控制方案分析 (2)2.4 本章小节 (3)3 系统控制模块的硬件设计 (3)3.1 系统控制模块的硬件构成 (3)3.2 系统控制的主要硬件电路 (4)3.2.1 系统主控电路 (4)3.2.2 系统供电电路 (5)3.2.3 系统复位电路 (6)3.2.4 数据采集电路 (7)3.2.5 系统时钟电路 (10)3.2.6 继电器驱动电路 (11)3.2.7 蜂鸣报警电路 (12)3.2.8 按键控制电路 (13)4 控制模块软件设计 (13)4.1系统监控主程序模块 (14)4.1.1 系统自检初始化 (14)4.1.2 定时中断处理设计 (14)4.2 数据采集模块 (15)4.2.1 人体存在传感器的优缺点 (15)4.2.2 数据采集软件的实现 (15)4.2.3 人体存在传感器的抗干扰措施 (16)4.2.4 人体存在传感器的安装要求 (17)4.3 时钟模块 (17)4.3.1 数据输入输出 (17)4.3.2 时钟自检初始化 (18)4.3.3 时钟程序设计 (20)4.4 系统工作总流程 (21)4.5 本章小节 (22)5 系统调试运行及问题分析 (23)5.1 单片机系统调试方法及步骤 (23)5.2 主要问题分析 (25)6 结论 (26)参考文献 (26)附录 (29)致谢 (28)1 绪论1.1 课题研究的目的与意义大多数高校由于对教室的管理不善，学校中的大多数教室在白天室内光照充足的情况下任然开着灯。

教室灯光自动控制系统I1 教室灯光自动控制整体描述1.1 灯光控制总体思想该系统以AT89S52单片机[8]作为控制装置的智能部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制。

整体系统由人体传感器感应信号，再送入单片机进行处理，再由单片机控制控制教室灯光。

同时将环境亮度检测、人工控制、报警控制等功能加入到系统中。

系统设计流程图如下：系统方案分析器件分析选择软件设计硬件设计仿真设计调试整体综合图1设计方案流程图1.2 灯光控制方案分析本电路具有对教室内的人数进行统计和对光照情况进行鉴定的功能，并对灯光进行实时控制，达到方便和节约能源的目的。

电路有两种控制方式：自动控制状态和强制执行状态。

自动控制状态：电路上点复位后自动处于自动控制状态，当环境光照充足时且教室光照强度大于设定值时，不管有没有人，灯都不亮。

若教室光照强度小于设定值，控制会根据人数多少来确定灯的开关，如果有人进入教室，红外传感器感应到后把信号经过隔离缓冲送到CPU 且数码显示电路显示人数为1，同样再有人进出则显示器上数字自动加减1。

强制执行状态：在电路正常工作的情况下，按下强制开关可以通过人对教室灯进行强行控制，再通过按下此按钮也可以恢复到自动控制状态[6]。

系统框图如下：图2 系统方框设计图1.3 控制核心模块本系统采用STC89C52单片机处理芯片[5]，其特点是外围电路简单，价格低廉，虽然此款单片机的工作频率相对较低，但本设计对频率要求不高，能够满足本设计的要求。

另外此款单片机有32个I/O 端口，方便了设计的需要。

图10为单片机最小系统。

因为51单片机的P0口驱动电流小，因此需要外加上拉电阻。

单片机最小系统主要还有晶振电路以、复位电路、及报警电路。

由于蜂鸣器需要的驱动电流较大，单片机I/O 端口不能直接驱动，所以通过一个三极管进行电流放大。

毕业设计（论文）题目：基于单片机的高校节能灯光控制系统的设计学院：信息与控制学院摘要现在的大学，由于学校开放型的管理模式，加之学生节能意识的淡薄，学校的很多教室在白天室内照度很高的情况下，仍然存在开灯现象；或者夜间许多教室，即使仅有几个学生在教室自习，但教室内照明全部开启。

长明灯到处都是，人离开不熄灯的现象处处可见。

这种有意和无意的浪费，不仅是浪费了国家资源，而且给学校带来了沉重的负担。

本文设计了基于单片机的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。

本系统以AT89S52单片机为主控制器，实现了控制与警告提示等功能。

该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制，从而达到节能的目的。

关键词：灯光控制系统；AT89S52；热释电；节能；AD采集电路AbstractNowdays, due to the open management style and students’ weak energy-saving awareness in high school, lights in many classrooms are kept on at the day time with the high brightness, and also, lights are all on in a room with only a few students studying at night. We can find the ever-burning lamps everywhere. Those conscious and unconscious waste lead to the squandering national resources, meanwhile, it brings colleges a tremendous burden.This passage displays an efficient energy control method based on the principles of SCM indoor lighting control system. This system achieved the control and alert function with AT89S52 SCM as its main controller. It adopted the advanced technology of ripe sensing and computer control method, based on the characters to control the lighting condition of classroom so as to save energy.Keywords: Lighting control system; AT89S52; Pyroelectric; Energy saving; AD acquisition circuit目录绪论 (1)1 教室灯光控制器简介及控制方案的分析 (3)1.1 教室灯光控制器简介 (3)1.2 系统控制方案的分析 (3)1.2.1 硬件方案论证 (3)1.2.2 微处理器的选择 (3)1.2.3 传感器的选择 (4)2 系统控制模块的硬件设计 (5)2.1 控制模块的硬件构成 (5)2.2 控制系统的主要硬件电路 (5)2.2.1 AT89S52单片机 (5)2.2.2 光线强度检测模块 (10)2.2.3 单片机对ADC0832的控制 (13)2.2.4 热释电红外人体检测模块电路 (14)2.2.5 按键管理模块电路 (17)2.2.6 超时报警电路 (17)2.2.7 系统的其他模块 (18)3 控制模块软件设计与开发 (21)3.1 系统监控主程序模块 (21)3.1.1 系统自检初始化 (22)3.1.2 定时中断处理 (22)3.1.3 ADC0832数据读取程序流程 (23)3.2 数据采集的实现 (24)3.3 系统键功能 (25)3.4 系统显示功能 (26)3.7 看门狗模块 (27)3.8 超时报警系统 (28)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A 系统电路原理图 (33)附录B 系统源程序 (34)附录C 硬件实物图 (45)绪论随着科学技术和社会经济的发展，人们的生活水平在不断提高，导致用电量的加剧，又因为世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的重大问题。

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。