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基于51单片机的智能LED照明控制系统设计摘要随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高，照明在能耗中所占的比例日益增加,因而照明节能也日显重要。
现在国内外普及使用的节能开关基本有声控型、触摸型、感光型等。
这几种开关各有自己的弊端，如声控型不适合环境嘈杂场所、感光型开关在无人期间不能自动关闭。
本设计通过AT89C51单片机结合LED照明技术、红外传感技术、光感技术、延时技术、处理等技术来实现对照明设备的智能控制。
单片机通过继电器控制照明设备的打开或者关闭、通过光照检测电路对照明设备周边亮度进行检测，如果亮度不够则单片机同时检测BIS0001芯片是否采集到了人体热释电传感信号，根据有无人体热释电传感信号单片机立刻控制照明设备打开或关闭。
关键词：单片机；传感器；BIS0001；照明控制；节能AbstractWith the development of society people of the quality of life in demand is higher and higher, lighting in the proportion of energy consumption, thus increasing illumination energy conservation also more and more importantly. Now universal use energy-saving switch at home and abroad have sonic basic type, touch type, photographic type and so on. This several switch have their own disadvantages, such as sonic type is not suitable for environmental noisy places, photographic switch in one period can't shut automatically. This design combined by AT89C51 LED lighting technology, infrared sensing technology, light sensor technology, the delay technique and processing technology to realize the intelligent control of lighting equipment. Microcomputer controls lighting equipment open or closed, by the relay ,through the light detection circuit for lighting equipment testing, if surrounding brightness is not enough then microcomputer detect the BIS0001 chip whether collected to human pyroelectric sensing signals, according to whether have pyroelectric sensing signals microcontroller redirected immediately control lighting equipment open or closed.Keywords: microcontroller;sensor;BIS0001;lighting control;energy-saving目录摘要 (I)ABSTRACT (III)前言 (1)1 概述 (2)1.1 课题研究背景 (2)1.2 课题研究的目的与意义 (2)1.2.1 良好的节能效果和延长灯具寿命 (2)1.2.2 改善工作环境，提高工作效率 (2)1.2.3 提高管理水平 (3)1.2.4 较好的投资收益效果 (3)2 系统设计方案 (4)2.1 单片机的选择 (4)2.2光照检测方式 (5)2.3 人体感应方式 (5)2.4 延时参数设置电路 (6)2.5 照明设备驱动电路 (6)3 硬件电路设计与实现 (7)3.1 系统硬件总述 (7)3.2 CPU性能介绍 (7)3.3 主控制机电路设计 (7)3.4 菲涅尔透镜 (8)3.5 热释电传感器及处理电路 (9)3.5.1 热释电红外线传感器 (9)3.5.2 信号处理电路 (10)3.6 光照检测电路 (11)3.7 控制电路 (11)3.7.1 延时时间选择电路 (11)3.7.2 输出控制电路 (12)3.8 时钟电路 (12)4 系统软件设计及实现 (13)4.1 系统软件流程图 (13)4.2 仿真环境介绍 (14)4.2.1 Keil介绍 (14)4.2.2 Proteus介绍 (14)5 系统可靠性技术 (15)5.1干扰产生的后果 (15)5.2 单片机应用系统的硬件抗干扰设计 (16)5.3 软件抗干扰技术 (17)毕业设计总结.......................................... 错误!未定义书签。
一、单片机的内部结构AT89S51单片机兼容标准8051的指令系统及引脚。
下面以AT89S51单片机为例，简要介绍51系列单片机的内部结构。
通常，单片机片内含CPU、ROM、RAM、并行I/O口、定时器/计数器、中断控制系统、时钟电路、系统总线等。
1.中央处理器（CPU）中央处理器是AT89S51单片机的核心，完成运算和控制功能。
其CPU能处理8位二进制数或代码。
2.程序存储器程序存储器用于存放用户编写的程序、原始数据或表格，分为片内程序存储器和片外程序存储器。
AT89S51采用片内、片外统一编址的64kB（0000H~FFFFH）程序存储器地址空间。
片内有4kB Flash Memery.地址范围为0000H~OFFFH.既可在线编程（ISP），也可以用传统方法进行编程。
采用汇编语言或C语言编写的源程序，必须通过编译软件（如Keil C51）把编译生成二进制代码，即机器码。
用户编写的程序、原始数据、表格等，都是以二进制的形式存放在程序存储器中的。
计算机的工作，就是按照事先编好的程序从0000H地址单元一条条地循序执行的。
当AT89S51（31）脚EA接高电平时，从片内ROM 中的0000H地址单元开始执行程序。
当AT89S51（31）脚EA接低电平时，片内ROM不起作用，CPU只能从片外ROM 中取指令。
内部ROM 0000H~002AH共43个单元。
被分为六段，作为程序运行的入口地址使用。
其中：0000H~0002H 为复位后或初始化引导程序地址区；0003H~000AH 外部中断0中断入口地址区；000BH~001 2H 定时器/计数器0中断入口地址区；001 3H~001 AH 外部中断1中断入口地址区；001 BH~0022H 定时器/计数器1中断入口地址区；0023H ~ 002AH 串行中断入口地址区。
通常，我们编写程序时不得占用上述中断程序入口地址单元，即0003H~002AH单元。
【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51单片机的智能LED照明控制系统设计毕业设计智能LED照明控制系统是基于51单片机的一种照明系统，通过智能化的控制方式，能够实现对LED照明的精确控制和管理。
本文将从系统设计的需求、硬件设计和软件设计三个方面对基于51单片机的智能LED照明控制系统进行详细的介绍。
首先，通过需求分析，我们确定了智能LED照明控制系统的功能。
该系统需要能够根据光照条件自动调整LED的亮度，在不同的时间段实现定时开关机，同时具备手动控制功能。
此外，还要提供远程控制功能，通过手机或者电脑进行远程监控和控制。
接下来是硬件设计部分。
我们首先确定了基于51单片机的核心控制模块，并根据系统需求设计了相应的电路板。
核心控制模块主要负责控制LED的亮度，采用PWM控制方式，能够实现精确的亮度调节。
同时，该模块还需要实现定时开关机功能，通过计时器定时开启或关闭LED。
另外，为了实现远程控制功能，我们还设计了无线通信模块，利用无线网络实现用户对照明系统的远程监控和控制。
软件设计是整个系统中非常关键的一部分。
首先，我们需要编写程序来控制核心控制模块，实现LED灯的亮度调节和定时开关机功能。
其次，需要开发相应的用户界面和远程控制程序，为用户提供友好的控制界面，同时实现用户对照明系统的远程监控和控制。
在软件设计过程中，我们需要充分利用51单片机的功能和特性，通过编写高效的程序实现系统的各项功能。
最后，为了保证系统的安全性和可靠性，我们还需要对系统进行测试和调试。
通过模拟不同的使用场景和异常情况，进行全面的测试，确保系统能够正常工作。
同时，还需要进行性能优化和故障排除，保证系统在长时间运行中不会出现问题。
综上所述，基于51单片机的智能LED照明控制系统设计是一个复杂的工程，需要从系统需求、硬件设计和软件设计等多个方面进行全面考虑。
通过合理的设计和严谨的测试，能够设计出高性能、高可靠性的智能LED照明控制系统，为用户提供更好的照明体验。
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。
29中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2011年 第7期基于单片机89S51的智能照明系统的设计The Design of Intelligent Lighting System Based on SCM 89S511 引言在我国照明耗电占年发电总量的10%，而对照明时间长，尤其照明场所多的现代建筑、机关、学校，照明超过本单位所有耗电的40%。
目前国内这些地方的照明灯具控制大多采用手动开关，即使严格管理仍避免不了出现忘记关灯的疏忽，特别是在白天情况更是如此，从而造成大量的能源浪费。
另外，各种照明设备都具有一定的使用时限，在光线充足的情况下仍继续使用，必然会缩短照明设备的使用寿命。
本设计的重要目的在于解决了由于忘记关灯而造成的巨大电力资源浪费。
设计采用人体红外辐射传感控制电路后，当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开灯；当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。
照明设备是一般家庭的生活必需品，智能照明系统的设计不仅节约了能源，而且给人们的生活带来很大的方便。
本设计基于BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路，分为传感器及信号处理部分，以AT89S51组成的中央处理单元，灯光控制电路三部分组成。
传感器及信号处理部分检测人体辐射红外信号及光强，AT89S51组成的中央处理单元以处理信号并发出控制开关的命令，灯光控制电路给出提醒信号并根据AT89S51给出的命令控制照明设备。
30CHINA INSTRUMENTATION2011年 第7期智能建筑本期主题 2 系统工作原理本设计分为传感器及信号处理部分，以AT89S51组成的中央处理单元部分，灯光控制电路三部分。
整个系统是在AT89S51单片机控制下完成工作的，其工作过程为：当外部环境光线比较强时，光敏电阻阻值比较小，信号处理电路检测到低电平信号，停止了热释电红外传感器工作，直接省去了AT89S51单片机处理过程。
当外环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号处理电路接收到高电平，从而启动热释电红外传感器工作。
基于单片机的教室灯光控制系统的设计设计四川理工学院毕业设计基于单片机的教室灯光控制系统的设计学生：学号：专业：生物医学工程班级：指导教师：四川理工学院自动化与电子信息学院二O一三年六月基于单片机的教室灯光控制系统的设计摘要：本文详细研究了大学教室的使用特点和照明需求及存在的问题，提出了一种基于单片机的教室灯光控制系统。
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。
该系统可以满足各类院校对教室灯光控制的要求，很大程度的达到节能目的。
关键词：单片机；智能控制；热释红外传感器；X5045黄叶：基于单片机的教室灯光控制系统的设计Design of Lighting Control System Based on MCUAbstract：This paper copiously studied using features, lighting requirements and the existing problems of the university classroom, at last a kind of lighting control system based on mcu of classroom was put forward. The system used AT89S51 microcontroller as a core component of the control module. It introduced pyroelectric infrared sensor to detect the existence of human body, and used circuit which constituted of photosensitive triode to detect the strength of environment lighting. The navar according to the resonable conditions of turning on classroom light and the identification of signal about environmental lighting and existing of human body, achieved the intelligent control of classroom lighting . At last, it avoid the waste of electricity. It also had alarming function, at the same time anti-interference measures such as the software / hardware "watchdog" was adopt. The system can meet institution requirements for classroom lighting control, largely achieved the purpose of energy saving.Key words: Microcontroller；Intelligent control；Pyroelectric infrared sensor；X5045四川理工学院本科毕业设计目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章引言 (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)1.4 本章小节 (3)第2章教室灯光控制器简介与方案分析 (4)2.1 大学教室照明控制现状 (4)2.2 教室灯光控制器简介 (4)2.3 系统控制方案分析 (4)2.4 本章小节 (5)第3章系统控制模块的硬件设计 (6)3.1系统控制模块的硬件构成 (6)3.2系统控制的主要硬件电路 (7)3.2.1系统主控电路 (7)3.2.2系统供电电路 (8)3.2.3系统复位电路 (9)3.2.4数据采集电路 (10)3.2.5系统时钟电路 (13)3.2.6继电器驱动电路 (15)3.2.7超时报警电路 (15)3.2.8按键控制电路 (16)3.3 本章小节 (17)第4章控制模块软件设计 (18)4.1系统监控主程序模块 (18)4.1.1系统自检初始化 (18)4.1.2定时中断处理设计 (19)黄叶：基于单片机的教室灯光控制系统的设计4.2数据采集模块 (20)4.2.1人体存在传感器的优缺点 (20)4.2.2数据采集软件的实现 (20)4.2.3人体存在传感器的抗干扰措施 (21)4.2.4人体存在传感器的安装要求 (21)4.3时钟模块 (22)4.3.1数据输入输出 (22)4.3.2时钟自检初始化 (23)4.3.3时钟程序设计 (25)4.4 系统工作总流程 (26)4.5 本章小节 (26)第5章系统调试运行及问题分析 (28)5.1单片机系统调试方法及步骤 (28)5.2主要问题分析 (30)第6章结束语 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)第1章引言1.1 课题研究的目的与意义能源问题和环境问题一直是人类社会面对的重大问题，特别是到了二十一世纪，对降低能耗和保护环境的要求更成了国家长期发展的重中之重，我国也提出了“节能减排”的号召。
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。
该电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛的使用。
系统数据存储及故障保护部分由X5045组成，X5045是一种串行通讯的512字节EEPROM，同时兼有看门狗和电源监控功能键盘模块。
1.系统控制的主要硬件电路考虑到本系统安装时受环境影响因素比较多，且教室控制设备中的人体存在传感器、光敏三极管等经常会因环境情形变化而不稳定，所以在设计过程中，电子元器件的选用、线路布置和设备的安放要充分考虑到抗干扰问题。
2. 系统主控电路本系统的主控模块采用AT89S51作为主控芯片，它是一种低功耗，8位CMOS工艺处理器，具有8K在线可编程Flash存储器，片内的Flash可多次编程，为在线编程提供了方便。
片内有128字节的RAM，4KB的EEPROM，由于合理的安排使用片内RAM空间，所以没有片外扩展的RAM，使电路结构简洁。
该芯片的主要特征见如表2.1：表2.1 AT89S51主要特征单片机最小系统如图2-2所示：图2-2 单片机最小系统3.系统供电电路系统供电原理如图2-3所示，采用+5V电压供电。
本设计采用输出电压为9V的变压器。
系统接通220V交流电源后，将220V交流电变压到9V，经过二极管全波整流、电解电容C1，C2滤波，再经正输出稳压器LM7805，为了缓冲负载突变，改善瞬态响应，输出端还采用了电容C3，C4，最后得到+5V的直流电压，用于给控制系统中单片机系统及其它外围电路的Vcc端供电。
.图2-3 系统供电电路4.数据采集电路教室的环境光强度和人体存在与否是系统主要的输入参数，因此教室中的环境光照强度和人体存在成为系统数据采集的主要对象。
常见的环境光强度采集器件主要有光敏二极管和光敏三极管，考虑抗干扰的需要，选用灵敏度较高的光敏三极管。
此外，人体存在传感器要求灵敏度高，可靠性强。
环境光强度采集电路光电传感器是一种能够将光转化为电量的传感器。
采用的光敏三极管除了具有光敏二极管将光信号转化为电信号的功能外，还具有对电信号的放大功能。
在无光照时，三极管的穿透电流很小，为暗电流，有光照时，产生的Ib增大，成为光电流Ie，光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。
光敏三极管具有灵敏度高，体积小，工作电压低，工作电流小，发光均匀稳定，响应速度快，寿命长等特点。
环境光采集电路原理如图为2-4所示。
当环境光照强度大于一定程度时，光敏三极管D6呈现低阻状态≤1KΩ，三极管Q12的基极电压升高，Q12管饱和导通，集电极输出低电平。
当环境光强度小于一定程度时，光敏三极管D6呈现高阻状态≥100Ｋ，使三极管Q12截止，集电极输出高电平。
其中调节R26阻值，可使三极管Q12受环境光强度影响在适当的亮度下导通。
图2-4环境光电路人体存在信号采集电路人体存在传感器采用HP-208-N-L人体感应模块(低电平输出)。
基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，广泛应用于各类自动感应电器中。
人体传感器的1号引脚为电源信号端VCC，2号引脚为采集信号输出端OUT，3号引脚为地信号端GND。
其硬件连接如图2-5图2-5 人体存在信号采集电路5.系统时钟电路根据教室灯光使用特性，该系统还应受到时间的控制，因此本研究还加入硬件时钟电路以保证系统的智能化运行。
考虑到本系统停电时需为时钟电路提供电源、且不占用太多单片机资源，于是采用具有充电能力的实时时钟芯片DS1302，作为临时性存放数据的RAM寄存器。
此芯片采用的是串行通信方式，还可为掉电保护电源提供充电功能，也可以将此功能关闭。
该芯片对年、月、日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V—5.5V。
DS1302只需三根线即可与单片机进行通信，体积小，使用简单，时钟精度较高，满足系统的要求，其引脚图如图2-6所示。
图2-6 DS1302的引脚图各引脚的功能为：Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。
当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2< Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。
SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出；I/O：三线接口时的双向数据线；CE：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。
DS1302与单片机接口电路连接如图2-7，其中Vcc2外接3.6V可充电的锂电池，为DS1302的备用电源。
Vcc1外接供电模块的稳定输出电压+5V，为DS1302的主电源。
DS1302由Vcc1和Vcc2两者中较大者供电。
系统正常运行时，Vcc1大于Vcc2，因此由Vcc1给DS1302供电，在主电源关闭的情况下，则由Vcc2给DS1302供电，保持时钟的连续运行。
X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。
RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送，与单片机的复位信号相连。
时钟输入端SCLK接单片机P1.5引脚，进行时钟控制。
图2-7 时钟电路6.继电器驱动电路继电器驱动接口电路如图2-8所示，这里继电器由相应的PNP型号的9012三极管来驱动。
开机时，单片机初始化后的P3.5、P3.6 为高电平，三极管截止，所以开机后继电器始终处于释放状态。
如果P3.5、P3.6 为低电平，三极管的基极就会被拉低而产生足够的基极电流，使三极管导通，继电器就会得电吸合，从而驱动负载，点亮相应电灯。
继电器的输出端并联100欧的电阻和6800皮法电容，目的是避免继电器吸合与释放期间产生火花。
继电器线圈两端反相并联的二极管是起到吸收反向电动势的功能，保护相应的驱动三极管，这种继电器驱动方式硬件结构比较简单。
图2-8 继电器驱动电路7.超时报警电路本系统采用的超时报警电路如图2-9所示。
单片机的P3.4端口外加一个10K的上拉电阻，再经过限流电阻100欧与三极管C945的基极相连。
当P3.4 端口为低电平，即基极为低电平时，三极管导通，驱动蜂鸣器发出声音，以示教室灯工作超时。
若P3.4端口为高电平，即基极为高电平时，三极管截止，蜂鸣器不工作，教室灯工作正常。
本系统采用超时报警电路方便了管理人员对教室灯的管理，能够科学、有效地管理教室电灯。
图2-9超时报警电路8.按键控制电路按键控制电路如图2-10所示。
按键的输入信号分别接到P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，用二极管和与门电路将按键信号引到外中断0的引脚P3.2。
按键控制电路采用单片机P2口的低4个口作按键的输入信号端，信号取自电阻的分压。
当按键未按下时，P2.0—P2.3端口的电压接近电源电压，为高电平，当某一按键按下时，对应端口被按纽开关短接到地，为低电平。
单片机检测4个端口电平的变化，从而确定是哪个键被按下。
键盘工作方式采用中断扫描方式，4个二极管和10K电阻组成与门电路，当任一键按下时，与门输出P3.2引脚的电平都会由高为低。
P3.2第二功能是外部中断0的输入引脚，我们利用其电平的变化产生中断，在中断服务程序中读入P2口低4位信号，确定哪个键按下，执行相应的按键功能，0.1pf电容和10K电阻组成滤波电路，消除按键的抖动。
图2-10按键控制电路9.系统看门狗电路在单片机工作过程中，不可避免的会由于外界的干扰而产生程序跑飞、死机甚至造成整机瘫痪等情况。
为了能够及时恢复单片机的工作，只能采用重新复位的方法，因此还应该在硬件设计中使用看门狗电路，这样在单片机发生死机的情况下，看门狗将产生一个复位信号给单片机，使单片机复位，重新执行程序。
由于系统同时需要看门狗和EEPROM，所以本设计中使用芯片X5045。
X5045的引脚排列如图2-11。
图2-11 X5045的引脚图看门狗定时器的预置时间是通过X5045的状态寄存器的相应位来设定的。
如表2.2状态寄存器所示，X5045状态寄存器共有6位。
其中WD1.WD0和看门狗电路有关，其余位和EEPROM 的工作设置有关。
表2.2 状态寄存器WD1=0，WD0=0，预置时间为1.4S，WD1=0，WD0=1，预置时间为0.6S，WD1=1，WD0=0，预置时间为0.2S，WD1=1，WD0=1，禁止看门狗工作。
看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。
X5045硬件部分连接如图2-12。
图2-12 系统看门狗电路系统看门狗电路由系统数据存储及故障保护部分组成，X5045是一种串行通信512字节的EEPROM，同时兼有看门狗和电源监控功能，X5045有三种可编程看门狗周期，上电和VCC 低于检测门限时，输出复位信号，X5045输出复位高电平有效，为了复位更加可靠，其复位输出端外接一个10K的上拉电阻，并与AT89S51的复位端相连。
看门狗能在电源上电、掉电期间产生一个复位信号。
