基于单片机的教室节能控制系统设计研究

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ａｐｐｌ　ｉｃａｔｉｏｎｓ・技术应用　基于ＳＴＣ　１２Ｃ５Ａ０８ＡＤ教室　节能控制系统的设计　周燕　（西安科技大学高新学院陕西西安７１０１０９）　【摘要】教室节能系统主要以节电为主要目标，以ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８ＡＤ单片机作为系统的控制器，通过光照度检测电路，红外人数　检测电路检测教室内的光照情况和人员数量，控制器根据检测到的数据计算出需要打开的灯管数量，并向电源控制电路发出控制　命令，合理的安排教室内的灯管使用数量，实现节能目的。　【关键词】教室节能；节能控制；ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８ＡＤ　Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｃｌａｓｓｒｏｏｍ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　Ｏｎ　ＳＴＣ１　２Ｃ５Ａ０８ＡＤ　Ｚｈｏｕ　Ｙａｎ　（Ｈｉｇｈ一据ｃ，，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｉｎＸｉ＇ａｎ　ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＳｈａｎｘｉＸｉ’ａｎ　７１０１０９）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ　ａｉｍ　ｏｆ　ｃｌａｓｓｒｏｏｍ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｓａｖｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｉｄｔｙ，ｕｓｅ　ｔｈｅ　ＳＴＣ１２ＣＳＡ０８ＡＤ　ｓｉｇｎａｌ　ｃｈｉｐ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｐｅｏｐｌｅ　ｉｎ　ｃｌａｓｓ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｃｔ　ｂｙ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｌｉｇｈｔ　ｃｈｅｃｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｒａｙｓ　ｃｈｅｃｋｉｎｇ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｏｐｅｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌａｍｐ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈｅｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｅｎｄｉｎｇ　ｃｏｍｍａｎｄ　ｔｏ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｔｏ　ｒｅａｃｈ　ｔｈｅ　ａｉｍ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ．　【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｃｌａｓｓｒｏｏｍ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ；ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ；ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８ＡＤ　１．引言　学校，特别是高校教室存在着较严重的电能浪费现象，通　常在自然光照度能满足要求的情况下，教室内部的灯管也是全　开着，或者教室没人的时候灯管也是开着。部分学校也意识到　了教室照中存在的巨大电能浪费，采取了各种各样的管理方　式，如专人管理等，企图来杜绝这种浪费，但是因为教室始终是　人员流动最大的场所，管理人员无法做到全面、实时的监控，最　终都是效果不理想，能源浪费依然存在。针对这种睁况，文中提　出了一种智能教室节能控制系统，该系统以ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８ＡＤ　为控制器，可以自动实时的检测教室的光照情况，人员数量等，　能根据教室的当前情况及时控制灯管的使用。　２．系统组成　教室节能控制系统主要通过检测教室内当前的人数和光　照参数，并将这些参数显示出来，同时根据不同参数对应的设　定要求，及时地控制教室照明电器的工作状态，达到合理用电　的目的。除此之外，该系统还扩展了通信功能，可以组网与控制　・８４・２０１　１．０８・ＷＷＷ．ｉｎｆｏｓｔｉｎｇ．ｏｒｇ　上位机通信，做到整体控制。结合以上的要求，该系统主要由检　测电路、控制电路、显示电路以及通信电路组成，系统组成框图　如图１所示，系统以ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ０８ＡＤ单片机为控制中心，完成　系统检测和控制的各项功能。本文中主要介绍检测和控制部　分。　红外人数！　卜＼．　竺竺　∽　若　０　言　昌　ｆ　图１系统组成框图　３．红外人数检测电路　教室内人数的检测是由分别安装在教室门两边的一个红　外发射管和两个红外接收管来完成的，

1、承担科研（教改）课题情况

课题（项目）

名称 课题（项

目）类别 编号 下达部门 是否

主持 立项

时间 结题

时间

石墨烯类光催化 剂催化还原二氧 化碳机理的研究 江西省教 育厅科学 技术项目 GJJ150103 江西省教育

厅 第二 2015.12 2017.12

中美高校“机制” 本科专业课程教 学比较研究

以＜CAD/CAM原理

与应用 ＞为例 江西省咼 等学校教 学改革课 题 JXJG-15-1-52 江西省教育

厅 第一 2015.11 在研

基于建模思想的 高等数学教育质 量提升研究 江西省教 育科学“十 二五”规划 课题 15YB200 江西省科技

厅 第四 2015.12 2017.12

高职院校理工科 专业基础课程案 例教学研究 校级课题

南昌教育学

院 主持 2012. 5 2013.11

2、公开发表论文（论著）情况

论文（论著）名称 刊物名称 是否核心刊 物 刊号

（书号） 出版单位 是否主 编、独著

或第几 作者 完成 时间

5G通信技术对人工智 能的影响研究 电脑与电信 ISSN 1008-6609 广东省科 学技术厅 独著 2018.8

浅谈高职《电子技术基 础》课程教学方法的改 进 科技资讯 ISSN 1672-3791

北京市科 学技术研 究院 独著 2017.10

“数学建模”在高校数 学课程建设中的价值探 析 教师 ISSN 1674-120X 中国妇女 出版社 独著 2016.9

提高高职数学情境教学 有效性的研究 西部素质教 育 ISSN 2095-6401

青海人民

出版社 独著 2015.12

论建构主义与咼等数学 教学 数学学习与

研究 ISSN 1007-872X 东北师范 大学出版 社 独著 2014.11

高职院校理工科专业基

础课程的案例教学研究 科技创新与 应用 ISSN 2095-2945

黑龙江省 科学技术 协会 独著 2013.11

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。

高校教室照明节能自动控制系统设计

随着城市化和人们生活水平的提高，大学校园中的能源问题也日益引起了人们的关注。照明系统是大学校园中消耗能源的重要设备之一，为了降低校园能源消耗，提高节能效益，本文将设计一种高校教室照明节能自动控制系统。

1. 系统设计原理

本节将介绍本系统的设计原理，包括自动感应控制、定时控制和手动控制三个方面。

1.1 自动感应控制

对于高校教室照明系统而言，自动感应控制是一种非常重要的控制方式。该控制方式可以有效避免因教室内没有人而导致照明系统一直开启的情况，从而减少能源的浪费。当教室内没有人时，照明系统将自动关闭，当有人进入教室时，照明系统将自动开启。该控制方式的实现需要使用PIR（热释电传感器）传感器，该传感器可以感应到教室内人体的热辐射，从而判断教室内是否有人。

1.2 定时控制

在有些情况下，教室内的人群比较密集，需要长时间使用照明系统。为了防止人员因为长时间处于照明系统过度亮度的情况下而导致的视觉疲劳，我们可以设置照明系统的定时开关控制功能。该控制方式可以根据不同教学需求，设置不同的开关时间。在该控制方式下，照明系统将在规定的时间内开启或关闭。

1.3 手动控制 为了满足不同教学需求，照明系统需要具备手动控制功能。教师可以通过遥控器或控制面板对照明系统进行手动开启或关闭。同时，手动控制也可以作为备选控制方式，当传感器出现故障时，可以通过手动控制进行照明系统的开启和关闭。

2. 硬件设计方案

本节将介绍本系统的硬件设计方案，包括照明设备、PIR传感器、遥控器和控制面板。

2.1 照明设备

在本系统中，我们选择LED灯作为照明设备，这是因为LED灯具有高光效、长寿命、无污染等优点。同时，LED灯也可以根据环境需求进行调节亮度和色温。

2.2 PIR传感器

在本系统中，我们选择PIR传感器作为控制设备，这是因为PIR传感器可以观察到教室内的气温并检测到人体的辐射热，从而实现控制系统的自动感应控制。