基于单片机的教室节能控制系统设计》

【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。

基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计一、系统设计要求：该系统以AT89S51单片机作为控制模块的核心部件，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，通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断，完成对教室灯光的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。

系统还具有报警功能；同时还采用了软/硬件的“看门狗”等抗干扰措施二、系统控制方案分析该控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数，能够实现自动与手动控制相兼容。

在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯；在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定时间后关灯。

同时，还可设置作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。

所研究的教室灯光控制器主要是由硬件和软件两大部分组成。

硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。

而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到设计目的。

三、系统控制模块的硬件设计系统控制模块的硬件构成及简介系统控制单元是以AT89S51单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM存储模块、超时报警模块、数码管显示模块，其结构框图如图2-1所示。

图2.1系统控制结构框图环境光模块采用光敏三极管来检测环境光的强度，有光照时，电阻减小，随着光照强度的减弱，电阻逐渐增大，把光信号转化成电信号，实现对光强度的检测。

人体存在传感器模块采用HP-208是基于红外线技术的智能产品，实现对人体存在的检测。

硬件时钟模块采用具有充电能力的低功耗，具有临时性存放数据的RAM寄存器的实时时钟芯片DS1302。

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。

题目：教室节能系统设计教室节能系统设计摘要本设计主要是针对目前高校教学楼教室的电能资源浪费严重，教室资源利用不合理，用电设备控制和教学管理不足的现状，设计了基于单片机的智能教室控制系统，以达到高校教室用电设备的合理使用，节约电能以及改善教学管理的目的。

设计应用先进的电子技术、网络技术、自动控制技术以及实用的软件平台，成功地设计了一套功能完善的智能教室自动监测与控制系统。

由传感探测单元、通讯网络RS-232、控制单元构成了整个系统。

智能教室控制系统核心采用AT89S51采集数据，并由控制系统实现对教室光照度、自习学生人数、教室使用状态等的监控与显示，并对教室内部用电设备进行合理控制和管理，达到高校教学楼教室控制的智能化和节约化的目标。

本设计将单片机控制系统与网络技术结合起来，本系统各组成部分包括硬件和软件设计的结构、功能与实现方法。

最后通过RS-232方式实现与上位机通信实现数据的远程传输及上位机对教室照明状态的控制，完成一个智能教室监控系统。

关键词：智能控制；热释电效应；光照检测；AT89S51Energy-efficient system design classroomAbstractThe design is mainly targeted at the classroom floor, higher education and serious waste of energy resources, classroom unreasonable use of resources, the realization of electrical equipment control and inadequate management of the status of teaching, design of intelligent single-chip microcomputer-based control system for the classroom in order to achieve the realization of Colleges and Universities classroom equipment, the rational use of electricity, saving energy and improving teaching and learning management purposes.In this paper, the application of advanced electronic technology, network technology, automatic control technology, and practical software platform, has successfully designed a fully functional smart classrooms automatic monitoring and control system. Detection sensor unit, communication network RS-232, the control unit "constitutes a whole system. Intelligent control system using AT89S51 classroom data collection and control system for the classroom classroom light, the number of students self-study, classroom use, such as the monitoring and display and electrical equipment within the classroom to carry out control and management to the classroom floor, college teaching of intelligent and economical control of the target.The single-chip control system design and network technology combined with specific on the various components of the system including hardware and software design of the structure, function and implementation of methods. Finally, the way through the RS-232 communication with PC for data transmission and the remote host computer to control classroom lighting state, the completion of an intelligent classroom monitoring system.Key words: Intelligent Control；Thermoelectric effect ；Light Detection；AT89S51目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 设计主要目的 (2)1.3 设计研究内容 (3)第二章系统总体方案 (4)2.1 控制系统总体构成 (4)2.2 系统实现功能 (5)第三章教室控制单元的设计与通信 (7)3.1 教室控制单元的核心器件选择 (8)3.2 A/D转换器芯片—ADC0809 (10)3.3 现场人机交互模块 (12)3.4 RS-232串口通信 (14)第四章教室检测单元数据采集与处理 (17)4.1 光照信号采集与处理 (17)4.1.1 光电检测器件选择 (17)4.1.2 光敏电阻的工作原理 (18)4.1.3 光敏电阻的基本特性 (19)4.1.4 光照检测接口电路 (20)4.2 红外数据采集与处理 (22)4.2.1 热释电传感器检测原理 (22)4.2.2 人体红外传感器电路 (24)4.3 开关控制电路设计 (25)4.3.1 继电器原理简介 (25)4.3.2 继电器模块 (26)4.3.3 电灯开关控制电路 (27)第五章教室节能系统软件设计 (28)5.1 光照度采样及模数转换子程序 (28)5.2 显示子程序 (29)5.3 串行通讯程序设计 (31)5.4 主程序设计 (34)第六章总结 (36)参考文献 (37)附录 (38)附录A 程序 (39)附录B 设计仿真电路图 (49)附录C设计原理电路图 (50)致谢 (51)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………第一章引言1.1 课题背景随着能源的日益紧张，以及燃烧煤炭等资源带来的社会和环境问题的日渐突出，党和国家对节能工作的重视程度不断提高，已经将其列入“十一五”工作重点，提出了“建设节约型社会”的号召。

基于STC12C5A08AD教室节能控制系统的设计周燕【期刊名称】《信息安全与技术》【年(卷),期】2011(000)008【摘要】The aim of classroom energy saving control system is saving electricity, 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.%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。

【总页数】3页(P84-86)【作者】周燕【作者单位】西安科技大学高新学院,陕西西安710109【正文语种】中文【中图分类】TP212【相关文献】1.基于AT89S51和RE200B的教室照明节能控制系统设计 [J], 王军敏;卫亚博2.基于电力线载波的教室照明灯节能控制系统设计 [J], 杨秀增;蒋志年;韦树贡;3.基于单片机的教室节能控制系统的设计 [J], 毛静4.基于单片机的高校教室照明节能智能控制系统的设计 [J], 伍世云;罗江;王益艳;范开敏5.基于电力线载波的教室照明灯节能控制系统设计 [J], 杨秀增; 蒋志年; 韦树贡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于STM32单片机的教室照明控制系统的设计摘要：本文针对目前高校教室存在着“长明灯”现象，造成了用电大量浪费，提出了一种基于STM32单片机的智能教室照明系统，实现了教室内的光照度以及人体存在信息的采集，通过单片机设定自动和手动两种模式，达到了远程控制、节约用电、提高资源利用率的目的，对高校的节能工作具有重大意义。

随着我国教育业的发展，学校照明用电量急速增加，电能损失也呈现出增大的趋势。

为此，设计了一种基于STM32单片机的教室照明控制系统，通过安装在各个教室的照明控制器和相应传感器，对教室照明根据课程表时间、光照度和是否有人在教室进行集中管理。

做到自然采光满足照度需求时系统自动关闭教室灯光，夜间自习时可根据需求开放相应教室照明，避免人少开多盏灯现象。

1.系统整体设计教室照明控制系统主要包括智能开关、照度及人体探测传感器、管理软件等几大部件。

智能开关内含通讯模块，负责接收控制命令、控制照明系统供电和发出开关状态信号；照度及红外传感器负责采集教室内光照强度和人体探测信息的传递。

通过管理软件实时下发控制命令和显示照明系统的工作状态。

控制系统能根据课程表时间、光照度和是否有人在教室等条件对照明进行自动远程控制。

图1 系统总体方案框图1.1 智能开关模块自能控制模块由热释电红外传感器、光敏传感器和时钟模块组成。

其中，热释红外传感器检测教室里是否有人，光敏传感器检测教室里的光照条件，时钟模块能够提供时间信息。

只有在满足教室里有人，教室内光照不足，教学楼开放时间段，教室里的灯会自动打开。

1.2 人体探测模块人体探测模块利用人体发射的10um左右的红外线，经菲尼尔滤光片后，增强红外感应模块的探测距离和探测范围，而输出高低电平。

人体探测模块由热释电红外传感器和专用处理芯片构成。

热释电红外传感器在感应到人体红外辐射温度变化，而打破电荷平衡，向外释放电荷，经专用芯片处理后产生高低电平。

1.3 光信号检测模块光信号检测模块采用灵敏度高、测量范围宽、光谱响应范围广的光敏电阻检测。

广东环境保护工程职业学院毕业设计（论文）题目：基于51单片机节能控制器的设计与实现系：机电工程系专业：机电设备维修与管理班级： 13机电设备维修与管理3班姓名：何卫民指导教师：完成时间： 2016年4月17日随着现代工业的飞速发展，整个世界对能源的需求越来越大，而我们知道世界能源的总量是一定的，针对能源的日益匮乏，节能产品的开发成功迅速成为人们的首选。

本课题设计节能控制器就是基于节能、节支的理念，以AT89C51O 为核心设计的一种节能装置。

其核心实际是一台基于单片机的可控时钟，用1602点阵的液晶显示，时间控制点可通过按键来实现电器的工作时间的可调性。

同时其体积小、成本低，不仅适合嵌入到各种能耗大的工控设备中进行控制，也适合居民的家用电器节能控制。

体现了实用价值高、应用前景广泛等特点。

关键词：节能节支；芯片AT89C51；单片机；可调性；液晶显示器1前言 (1)2 系统开发软硬件概述 (2)2.1 单片机最小系统 (2)2.2 Proteus仿真软件简介 (3)2.3 Keil编译及调试软件简介 (3)3 设计方案概述 (4)3.1 本课题的设计要求 (4)3.2 单片机的选择 (4)3.3 本设计的方案简图 (5)4 系统硬件设计 (6)4.1 最小系统 (6)4.2 电源的设计 (7)4.3 键盘电路 (8)4.4 液晶显示电路 (9)4.5 看门狗芯片 (10)4.6 PCF8563日历时钟芯片的使用方法 (11)4.7 声光报警电路 (11)4.8 继电器控制电路 (12)5 软件设计及仿真 (13)5.1 软件设计分析 (13)5.2 Main函数流程图 (13)5.3 显示特定数字子程序 (14)5.4 键盘程序设计 (15)5.5 其他子程序 (17)5.6 调节时间的仿真 (18)5.7 系统设定工作时间到，系统报警 (19)6 总结 (20)7 参考文献 (21)1前言随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，能源和资源变得日益紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。

基于单片机的教室节能照明系统毕业论文目录摘要----------------------------------------------------------1 ABSTRACT--------------------------------------------------2 1.引言--------------------------------------------------------51.1本课题研究的意义----------------------------------------51.2国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题------------51.3本课题研究的内容和目标----------------------------------7 1.3.1研究内容------------------------------------------7 1.3.2研究目标------------------------------------------71.4本课题拟解决的关键问------------------------------------82.教室灯光控制器简介及控制方案的分析---------------------82.1教室灯光控制器简介--------------------------------------82.2系统控制方案的分析--------------------------------------83.系统控制模块的硬件设计-----------------------------------93.1控制模块的硬件构成--------------------------------------93.2控制系统的主要硬件电路--------------------------- ------9 3.2.1系统主控电路-------------------------------------10 3.2.2在线编程模块电路---------------------------------10 3.2.3系统供电电路-------------------------------------11 3.2.4数据采集电路-------------------------------------123.2.5系统时钟电路-------------------------------------16 3.2.6系统看门狗电路-----------------------------------19 3.2.7继电器驱动接口电路--------------------------- ---21 3.2.8超时报警电路-------------------------------------214控制模块软件设计与开发-----------------------------------224.1系统监控主程序模块-------------------------------------23 4.1.1系统自检初始化-----------------------------------234.1.2定时中断处理-------------------------------------24 4.1.3多任务操作系统的构建-----------------------------244.2数据采集模块-------------------------------------------25 4.2.1人体存在传感器的优缺点---------------------------25 4.2.2数据采集软件设计的实现---------------------------25 4.2.3人体存在传感器的抗干扰措施-----------------------26 4.2.4人体存在传感器的安装要求-------------------------274.3时钟模块-----------------------------------------------27 4.3.1数据输入输出-------------------------------------27 4.3.2时钟内部寄存器的使用-----------------------------28 4.3.3时钟自检初始化-----------------------------------29 4.3.4时钟程序设计-------------------------------------304.4显示驱动模块-------------------------------------------304.4.1 ULN2803驱动器的应用-----------------------------32 4.4.2显示程序设计-------------------------------------324.5系统键功能---------------------------------------------33 4.5.1键功能处理程序-----------------------------------335系统调试运行及问题分析-----------------------------------345.1单片机系统调试方法及步骤-------------------------------34 5.2出现的主要问题及分析解决-------------------------------356.结论和建议-------------------------------------------------366.1结论---------------------------------------------------366.2建议---------------------------------------------------377.致谢--------------------------------------------------------38 参考文献-----------------------------------------------------39附图A--------------------------------------------------------40附图B -------------------------------------------------------41附录一 ------------------------------------------------------42 附录二-------------------------------------------------------441.引言1.1本课题研究的意义随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。

基于单片机教室智能照明节能的系统设计作者：翟晨轩石建胜丁鹏举来源：《科学与财富》2017年第30期摘要：针对当前各大高校教室电灯使用情况的调研，发现经常呈现出“人走灯亮”的情况，对资源造成了极大的浪费。

于是我们设计了以AT89C52单片机为控制器的智能教室照明节能系统，该系统利用红外传感器检测人体的存在信号和利用光敏电阻以及数模转换芯片来检测教室内光照强度，并把检测到的人体存在信号和光照强度信号传递给系统进行判断，从而控制整个教室照明回路，继而实现对资源的的有效利用。

关键词：照明；智能控制；单片机基金项目：由西北民族大学电气工程学院“双E”项目资助0.引言随着我国教育事业的发展和不断壮大，但人们缺乏对智能化节能控制系统的认识和理解，导致了当前学校教室的用电浪费现象日益严重。

尤其是随着建设节约型社会的观念逐渐深入人心，减少教室照明用电的浪费已经刻不容缓，一间教室的用电浪费可能显得微不足道，但是日积月累而且全国教室众多，所造成的资源浪费已经不容小觑。

因此，本系统用单片机以及红外传感器可达到对教室照明系统的改进，从而达到我们节约用电的初衷。

1.系统总体设计该教室智能照明节能系统是以AT89C52单片机最小系统板作为其核心的控制模块，在最小系统的基础上加上了其他外设功能电路，其外设功能电路模块主要含有以下模块：DS1320时钟模块、LM3392运放模块、LCD1602液晶显示模块、红外接收和红外发射模块、环境光信号采集和按键模块，其系统总体结构设计框图如图1-1所示：2.系统硬件设计2.1 单片机控制核心模块本控制系统选用 AT89C52为主控处理器。

模数转换芯片（ADC0832）首先需要进行系统初始化，然后对光敏电阻所采集到的光照强度的模拟信号转换为数字信号传递给单片机系统同时和系统预设值进行判断。

再通过红外接收和红外发射模块所组成的检测电路加上信号处理电路从而来达到检测否有人进出的目的，并将处理后的数字信号传送至单片机，单片机存储该信息并进行判断。