基于单片机的教室照明节能控制系统

合集下载

基于单片机的教室节能控制系统设计》

XXXXXXXX学院毕业设计（论文）题目基于单片机的教室节能控制系统设计英文并列题目Design of classroom Energy Saving Control system based on single Chip Microcomputer院系XXXXXXX班级 XXXXXX学生姓名李文强学号XXXXXX所在团队指导老师（1）XXXXX 职称XXXXX指导老师（2）职称答辩委员会主任主答辩人二〇一九年一月十五日XXXXXXXXX学院毕业设计（论文）说明书基于单片机的教室节能控制系统设计摘要:能源短缺问题仍是现阶段中国和世界面临的问题。

节约能源是我们需要解决的紧迫问题。

随着国民经济的快速发展和社会的进步，高校的规模也在不断扩大。

由于我国高校的大部分节能管理工作仍采用传统方式，能源浪费现象仍然普遍存在。

作为能源消耗的主要目标，电能可以形成一种简单有效的节能方案，必将为节能工作带来很大的帮助。

本设计以教学楼教学楼照明系统功耗高，易造成浪费为主要研究内容，结合当前国内外成熟的智能照明技术，设计出适合大学教学的一套建筑物的智能照明控制系统。

在智能照明控制系统的总体设计中，主要结合我国高校课堂照明控制的现状，形成了设计的整体设计方向，包括智能照明控制器的设计，主机系统的设计，通信系统的设计和LED照明系统的设计决定了可以通过系统实现的功能，使用神经网络算法来模拟最佳的灯具安装。

关键词:照明；智能控制，感应Design of classroom Energy Saving Control system based on singleChip MicrocomputerAbstract:Energy shortage is still a problem facing China and the world at this stage. Saving energy is an urgent problem we need to solve. With the rapid development of national economy and social progress, the scale of universities is also expanding. Because most of the energy-saving management in Colleges and universities in our country still adopts the traditional way, the phenomenon of energy waste is still widespread. As the main goal of energy consumption, electric energy can form a simple and effective energy-saving scheme, which will certainly bring great help to energy-saving work. The main research content of this design is that the lighting system of teaching building is high power consumption and easy to cause waste. Combining with the mature intelligent lighting technology at home and abroad, an intelligent lighting control system suitable for university teaching is designed. In the overall design of the intelligent lighting control system, the overall design direction of the system is formed mainly based on the current situation of classroom lighting control in Colleges and universities in China, including the design of the intelligent lighting controller, the design of the host system, the design of the communication system and the design of the LED lighting system, which determine the functions that can be realized through the system, and use the neural network algorithm to simulate the best lighting safety. Install.keyword:Lighting; Intelligent Control, Induction第1章引言 (1)1.1本课题的背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3智能照明控制系统发展概述 (3)1.4本课题主要研究的内容 (4)第2章智能照明控制系统的总体设计 (4)2.1现阶段高校教室照明控制现状 (5)2.2主要元器件介绍 (5)2.3系统总体设计方案 (7)第3章智能照明控制系统硬件设计 (9)3.1智能照明控制系统控制器设计 (9)3.1.1 AT89S52 单片机简介 (11)3.1.2 引脚功能 (9)3.1.3 存储器组织 (11)3.2 AT89S52 单片机最小系统设计 (12)3.3数据采集单元的设计 (14)3.3.1 照度探测模块电路 (14)3.3.2 人体红外探测模块电路 (17)3.3.3 传感器的布置 (18)3.4 通信模块的设计 (20)3.4.1 电力线载波通信技术 (20)3.4.2 电力线载波模块的选择 (20)3.5 继电器模块的设计21第4章下/上位机程序设计 (23)4.1 下位机程序设计 (22)4.1.1 系统工作流程设计 (22)4.1.2 下位机主程序设计 (24)4.2 数据采集设计的实现 (25)4.2.1 逻辑关系 (25)4.2.2 照度探测模块 (26)4.2.3 人体红外探测模块 (28)4.3 上位机管理系统的通讯实现 (30)结论 (32)参考文献 (34)致谢 (35)第1章引言1.1本课题的背景及意义背景：随着计算机网络的发展，控制技术、智能建筑的发展越来越迅速。

基于单片机的教室照明控制系统设计

【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。

基于单片机的教室照明节能控制系统

基于单片机的教室照明节能控制系统【摘要】教室的照明系统是教室能源消耗的主要形式。

国家提倡节约型社会建设，节能减排已经摆在学校后勤部门的面前，教室的照明能耗的降低，减少不必要的能源浪费势在必行，照明节能的智能控制最优的选择就是单片机，利用传感器接受收集信号，反馈给单片机，再由它发出指令控制照明系统的开关，有效的解决了教室照明节能的系统控制。

【关键词】单片机；照明；节能控制；传感器0.引言随着社会的发展，人们对能源的消耗越来越大，能源的缺口也越发增加，节约型社会建设成为大家的共识，可持续发展是我们转变发现模式的终极目标，绿色能源号角已经吹起。

学校是一个人口密集的公共场所，能源消耗大，转变传统的能源使用方式，有效地降低能源浪费，是摆在学校物业管理人员面前的一个重要课题，教室的照明是一个主要的能源消耗方式，没人的时候自动关闭，白天光线好的时候不必开启，人少且集中在一块的时候局部开启等等这种智能的教室照明节能控制系统主要依靠的是单片机作为核心。

1.单片机设计的基本方案[1]教室照明节能控制系统的基本设计方案是：软件的成本远远低于购买各种硬件，在可能的情况下，多设计软控制，少设计硬控制，将有效降低该控制系统的运行使用成本。

各个设计模块接收中断信息和调取各段分指令程序来实现各种任务。

首先，阳光光线较好的白天里，传感装置中的光敏传感器密切关注阳光的强度，遇到阴雨天是，光敏传感器将发出光线不好的信号数据，反馈为单片机，单片机调取预想设计好的程序，加以执行，控制教室里的照明电源开启。

其次，白天晚上的区分依靠的是单片机中的时钟模块，到了晚上6点钟单片机中的始终模块调取程序，发出指令定时开启教室中的照明电源，到了10点晚自习结束的时候，时钟模块定时发出指令关闭教室中的照明电源，时钟模块设计时考虑的不光是自动控制开关，还要给人工操作留好系统后门，因为晚自习的时间是随着学期的不同而变化的，夏季天黑的晚，冬季天黑的早，晴天天黑的晚，阴雨天天黑的早这些也是要考虑在时钟模块的设计之中的。

基于单片机的智能照明控制系统设计

设计名称：智能照明控制系统组别：第五组组长：XX组员：XX基于单片机的智能照明控制系统设计随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能家居等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。

本文介绍了基于单片机AT89C51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。

该系统采用了当今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。

系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。

工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。

目录1 引言...................................................1.1 研究背景............................................1.2 智能照明控制系统的优点..............................2 设计部分...............................................2.1设计要求............................................2.2系统设计............................................2.3逻辑控制............................................2.4硬件设计............................................2.4.1 系统硬件总述....................................2.4.2 AT89C51单片机介绍...............................2.4.3 光照检测电路....................................2.4.4 人体信号采集电路................................2.4.5 比较电路........................................2.4.6 延迟时间选择电路................................2.4.7 输出控制电路....................................3 系统软件设计及实现.....................................4 结论..................................................5 评价………………………………………………………………………………………………..6 组员分工…………………………………………………………………………………………..1 引言1.1研究背景如今普遍高校都是开放型的管理模式，高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；即使是很少的时候也是整个教室的灯全亮着。

基于单片机的智能照明控制系统设计

基于单片机的智能照明控制系统设计设计一个基于单片机的智能照明控制系统。

1.引言：现代社会对于能源的需求越来越大，电力消耗持续增长。

照明是我们日常生活中消耗电力的一个重要组成部分。

为了降低电力消耗，减少能源浪费，设计一个基于单片机的智能照明控制系统显得尤为重要。

2.系统功能：该系统的主要功能是根据照明需求智能调节照明亮度。

当光线较暗时自动增加照明亮度，当光线较亮时自动减小照明亮度。

3.系统设计：a.硬件设计：系统硬件包括一个单片机控制模块、光线传感器、执行器（例如LED 灯）、电源模块等。

光线传感器用于检测周围的光线强度。

光线传感器输出的模拟信号连接到单片机的ADC输入端，通过单片机进行读取和转换。

执行器用于调节照明亮度。

在本系统中，以控制LED灯亮度为例。

执行器连接到单片机的PWM输出端，单片机通过改变PWM的占空比来调节LED灯的亮度。

电源模块用于为系统提供电力供应。

b.软件设计：单片机采用嵌入式C语言开发，编写相应的代码实现系统功能。

主要的软件设计包括以下几个部分：-光线检测：通过读取光线传感器的模拟信号，获取光线强度数据。

-亮度控制：根据光线强度数据来判断当前的照明需求，在代码中设置一个阈值，当光线强度低于阈值时增加LED灯亮度，当光线强度高于阈值时降低LED灯亮度。

可以通过改变PWM占空比来实现LED灯的亮度调节。

-系统运行：初始化单片机的外设和寄存器，使用循环来不断读取光线强度和调节LED灯亮度，以实现智能照明控制。

4.系统优势：该智能照明控制系统具有以下优势：-节约能源：根据实际光照需求智能调节亮度，避免了长时间照明亮度过高造成的能源浪费。

-自动化控制：无需人工干预，系统自动根据光线强度调节照明亮度，方便省事。

-节省成本：单片机控制模块的成本相对较低，而且系统的节能效果能够降低电费开支。

5.结论：。

基于单片机的教室灯光控制系统的设计

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。

基于单片机的教室智能照明系统设计

二、系统设计
1、硬件设计
1、硬件设计
教室照明智能控制系统的硬件主要包括传感器、单片机和输出模块三部分。传感器主要用于采集教室内照度的信息，并将信息传输到单片机中；单片机则根据采集到的信息进行相应的处理，输出相应的控制信号；输出模块则根据控制信号对教室内照明设备进行控制。
2、软件设计
2、软件设计
基于单片机的教室智能照明系统设计
目录
01 一、系统需求分析
02 二、系统设计
03 三、系统实现
04 四、系统测试与优化
05 五、结论
06 参考内容
内容摘要
随着科技的进步，智能化已成为我们生活的一个重要部分。在这个趋势的推动下，教育设施也在逐步实现智能化。其中，教室的智能照明系统就是一个重要的环节。考虑到环保和节能的需求，本次演示将探讨如何基于单片机设计一个智能的教室照明系统。
二、系统功能
4.节能模式：自动检测教室内的无人情况，当教室内无人时自动关闭照明设备，从而实现节能减排的目的。
二、系统功能
5.异常报警：当照明设备出现故障时，系统会自动检测并发出报警提示，便于及时进行维修处理。
三、系统优势
三、系统优势
基于单片机的智能教室照明系统相比传统照明系统具有以下优势： 1.节能环保：通过自动调节照明设备的亮度、关闭无人区域的照明设备等措施，可以大幅度降低能源消耗，具有显著的节能环保效果。
三、优势
3、方便易用：系统操作简单，方便易用，可以节省大量的时间和人力成本。 4、可维护性高：系统具有自动检测和报警功能，当出现故障时可以及时发现并进行维修，大大提高了系统的可维护性。
四、结论
四、结论
综上所述，基于单片机的教室照明智能控制系统是一种具有很高实用价值的控制系统。通过单片机对教室内照度信息的实时监测和处理，可以实现教室内照明的自动化控制，提高教学质量和能源利用效率，同时方便易用、可维护性高，具有很好的应用前景和发展潜力。

基于单片机控制的教室照明智能控制系统

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。

基于单片机的教室照明控制系统设计

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。

毕业设计(论文)-基于单片机的学校照明系统节能控制电路的设计[管理资料]

摘要针对学校经常出现人走后教室的灯依旧开着的严重浪费电能的情况，为了响应节能号召，本论文研究并设计出了学校照明系统智能控制电路。

该控制电路以AT89C51单片机为核心，利用照度检测电路、红外线检测电路对周边环境进行监控，再通过继电器对照明系统进行控制，实现照明系统的智能控制，即有人且光照不足时自动开灯、无人或光照充足时自动关灯，达到节能的目的。

该控制电路还延续了手动开关电灯的功能，即忽略照度检测电路和红外线检测电路对周边环境的监控，只由两个开关控制电灯的开关。

本论文只是对该控制电路进行模拟，对电路进行了简化，用发光二极管代替实际电路中的继电器和照明系统，因此只需将电路中的发光二极管用继电器和照明系统替代掉就可应用于实际电路了。

本论文提供了该控制电路的工作原理、硬件结构、软件设计流程及相关程序。

关键词：照明系统；智能控制；节能AbstractThe school often go after the classroom lamp is still open to the serious waste of electricity, in response to call to conserve energy, this paper studies and designs the school lighting system intelligent control circuit. The control circuit based on AT89C51single-chip microcomputer as the core, using the illumination detection circuit, an infrared detection circuit on the surrounding environment monitoring, and then through the relay on the lighting control system, realize the lighting system of intelligent control, . someone and when illumination is insufficient automatically turn on the lights, unmanned or adequate light automatically when you turn off the light, to achieve the purpose of energy saving. The control circuit is a continuation of the manual switch lamp function, namely ignoring the illuminance detecting circuit and an infrared detection circuit to the peripheral environment monitoring, only by the two switch to control the lamp switch. This thesis is on the control circuit simulation, the circuit is simplified, with the light emitting diode to replace the actual circuit relay and lighting system, so only the circuit of LED lighting system replaced relays and can be applied to the actual circuit. This paper provides the control circuit working principle, hardware structure, software design process and related procedures.Key words:lighting system;intelligent controlling; energy-saving目录中文摘要英文摘要1 绪论 (1)2 节能控制电路硬件设计 (2)节能控制电路工作原理 (2)AT89C51简介及其各引脚功能 (2)照度检测电路 (4)红外检测电路 (5)晶体振荡电路 (6)电源电路 (6)复位电路 (7)电路各主要元件简介 (7)热释电红外传感器RE200B简介 (7)红外热释电处理芯片BISS0001简介 (8)节能控制电路整体设计 (10)节能控制电路的硬件焊接 (11)3 节能控制电路软件设计 (12)Keil C51简介 (13)C51与标准C的主要区别 (13)节能控制电路的C语言程序设计 (14)4 结论 (18)参考文献 (19)附录1 (20)附录2 (21)附录3 (22)致谢 (23)1 绪论目前，大部分学校照明都存在用电严重浪费的情况，特别是大学校园，由于大学是开放式管理，很少有专人管理，学生又经常忘记关灯，因此会造成比较严重的用电浪费情况。

基于单片机的教室智能照明系统设计

[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。

基于单片机的教室照明节能控制系统

３结束语
该控制系统在保证了教室照度要求的前提下，利用人体信息与光照信息实现了对教室照明灯具的自动控制，减少了电能的浪费，提高了资源利用率。采用计算机的网络化监控，系统性能稳定，大大降低了管理人员的劳动强度，达到了节能的目的。
参考文献：［１］范立南，谢子殿．单片机原理及应用教程［Ｍ］．北京：
6.期刊论文谢静.胡耀斌.何霖.XIE Jing.HU Yao-bin.HE lin 教学楼智能照明系统的节能控制研究 -节能
2009,28(8)
针对学校教学楼照明系统电能浪费严重的问题,提出了一种智能控制的新方法.该方法以单片机为核心,根据传感器测得的光照度以及人数等信息,对室内灯具实现分片定时控制,系统设有RS485总线,并选用上位机实现各教室照明系统的网络化管理,实现了智能控制、节约能源的目的.
jl虹井传曩曩l卜弋7l缸辨传藤露2卜咂爵匦ql?吨亟睁屯到l姣tl图2教室控制器组成框图l电源模块卜叫pc通讯接口l叫mc通讯接口jl复位接经卜?中央处理嚣cpu一缝电器i引lcl8fis8l撬址编码设定卜?led擂示灯lf按麓卜led指示玎l蚕引象图3楼层控制器组成框图楼层控制器也是由电源模块通讯模块和io模块组成
１控制系统组成
本系统采用三级两层网络构成，即主控上位级、楼层控制级、教室控制级以及ＣＡＮ总线、ＲＳ４８５网络的分布式集散控制系统对教学楼用电设备进行控制和管理。教室控制级和楼层控制级采用以单片机为主的控制，主控上位机采用Ｐｃ机，并用组态王软件进行编程，用以实现对教室内的教室控制器所采集到的信息接收、处理，利用组态王提供的全中文、图形化、动态化的监控界面，从而实现教室用电状况、学生人数等信息的实时监控和统计。通信网络部分，在教室同一楼层采用ＲＳ４８５标准构建数据采

基于单片机的教室灯光控制系统设计

@:.A7.8 #"%%’(，,*7.:）
! ! 摘要：提出了一种解决教室灯光实时智能控制管理问题的控制系统方案，利用多路传感器复合探测和可编程技术［"］进行了电路设计，并进行了软、硬件实验，验证了方案的正确性和可实现性。
"! 电路的基本构成
我们主要利用光敏，红外传感器对环境进行探测，使用单片机对信号进行分析、决策、控制［& R (］。
345 6+07.：0+:1 /75+ C-./0-1；5D1/7O1+P 4+.4-04； >,?
图! "
指示灯 "
,G? 工作指示! 指示灯 #
电路工作在自动
控制状态时，开灯指示! 指示灯 & 电路工作在自动控制状态时，
关灯指示! 指示灯 ( 电路工作在强制控制状态时，关灯指示!
指示灯 I 电路工作在强制控制状态时，开灯指示 ! 指示灯 J
电路工作在自动控制状态指示! 指示灯 H 电源指示
# 路光敏传感器分别对室内外光照强度进行探
测（其门限值通过 # 个可调电阻器调节）。# 路红外
%! 引言
目前在大专院校中，由于上课教室不固定，同学们在用完教室后忽略关灯的现象普遍存在，这样就造成了不必要的能源浪费和经济损失。另外，各种照明灯具都具有一定的使用时限，在光线充足的情况下仍继续使用，必然会缩短灯具的使用寿命。因此，为解决上述问题，很有必要对教室灯光进行实时智能控制管理。基于这样的考虑，我们决定利用光电、红外复合传感器和可编程技术设计一个能够对教室灯光进行实时控制的电路系统，以达到对教室的灯光进行实时控制［#］，方便和节约能源的目的。

基于单片机的教室光照节能系统的设计

图１　系统结构图
图２　屋顶灯管分布图
图３　ＭＬＸ９０６２１功能框图
采用固定的全局阀值对图像进行分割，方法如下。

（1）首先检测每帧数据的最大值和最小值，若两者之差小于2.7（经多次实验测试），则判定为无人。

（2）最大值和最小值之差大于2.7时，连续检测3帧数据，调用计数子函数；比较3帧的结果，若有两帧结果相同，则作为检测结果输出，若3次都不同，但相差1，取平均值并输出；否则，本次检测无效，重新检测。

（3）绘制直方图。

根据最大值和最小值设定统计范围，每0.1为一个bin进行统计；在直方图横坐标中，由高到低，取第5个bin值为阀值（为0的不算）将原始数据二值化，小于阀值的为0，大于阀值的为1。

（4
图４　继电器控制日光灯
３　系统软件设计
教室的顶部并排安装3个热释电红外传感器，红外传感器通过I2C总线与单片机相连接，单片机根据红外传感器传来的数据，控制电磁继电器，从而控制教室的灯管。

当有人进入教室时，红外传感器采集到的图像数据就会变化，用固定的全局阀值对图像进行分割，从而确定教室内人员的区域，单片机输出控制信号，继电器工作，使此区域的灯管点亮。

以A1区域的灯管控制为例，介绍软件控制流程（如图5所示）
图５　软件设计框图
４　结　语
本系统设计简单、工作稳定，可以精确开启和关闭教室内灯光，成本低且容易实现，可以在高校推广使用。

基于51单片机的教室智能照明控制系统

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。

基于单片机的高校节能灯光控制系统

基于单片机的高校节能灯光控制系统摘要本研究针对教室灯光的控制方法，尤其是教室灯光的智能控制方面的发展现状，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路，并在此基础上设计智能控制系统的硬件装置以及相应软件。

该系统主要以AT89C52单片机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外部环境光的强度；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，避免了教室用电的大量浪费。

系统还具有多种报警功能；同时课题还采用了软、硬件的“看门狗”技术等抗干扰措施。

单片机软件采用汇编语言编制，采用模块化结构设计、条理清晰、通用性好，便于改进和扩充。

该系统具有体积小，控制方便，可靠性高，专用性强，性价比合理等优点，可以满足各类大、中专院校教室灯光控制的要求，很大程度的达到节能目的。

关键词：人体、红外线、传感器、自动控制、热释电1.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以及能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。

而此问题对我国来说尤为严重随着各类大学、中专院校的扩招，教室的扩建教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费，这样提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。

日前，随着经济的飞速发展，能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。

作为工业生产和人民生活不可或缺的电力能源更是如此。

尤其现今越来越提倡低碳生活，节约能源已经成为一种全球共识，而作为培养社会精英的高校更应该起到榜样的作用。

但是目前国内各大高校中，同学们的自觉节能意识薄弱，在教室光线足够亮时也开灯，离开教室后灯还亮着的现象普遍存在；而且教室极多，管理人员也管不过来，同时造成我国电量不必要的浪费以及经济损失。

基于单片机教室灯光智能控制系统

基于单片机教室灯光智能控制系统吉林农业科技学院学士学位论文论文题目：基于单片机教室灯光智能控制系统—环境光采集、热释红外传感系统设计年级专业： 10级电子信息科学与技术学生姓名：孙丽爽学号：指导教师：谢艳新评阅教师：王海波完成日期： 6月13日吉林农业科技学院基于单片机教室灯光智能控制系统—环境光采集、热释红外传感系统设计学生: 孙丽爽专业: 电子信息科学与技术指导教师: 谢艳新摘要本研究针对教室灯光的控制方法，特别是教室灯光的智能控制方面的发展现状，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应软件。

该系统以STC89C51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，采用光敏电阻构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，经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。

关键词：热释红外人体传感器；STC89C51单片机；光敏电阻Classroom Lighting Intelligent Control System—The ambient light gathering pyroelectric infrared sensor systemName: lishuang SunMajor: Electronic Information Science and TechnologyTutor: yanxin XieAbstractThe research of control method for classroom lighting, especially classroom lighting intelligent control development present situation, analyzed the principle and realization method of classroom lighting intelligent control, and proposes a new design classroom lighting intelligent control system based on single chip microcomputer, hardware device is developed based on the intelligent control system and corresponding software.The system uses STC89C51 microcontroller as a core component of the control module, the infrared sensor to detect the existence of human body, using optical detection circuit composed of environmental photosensitive resistance strength; according to the condition, reasonable, through identification and determine the existence of signals and environmental light signals to the human body, the classroom lighting intelligent control, to avoid the use of waste electric classroom. The system also has alarm function; at the same time also adopted the hardware / software "watchdog" anti-interference measures.Keywords: Pyroelectric Infrared Body Sensor; STC89C51 Single-chip Microcomputer; Photosensitive Resistance目录摘要 .................................................................................. 错误!未定义书签。

基于单片机的教室节能照明系统毕业设计

毕业设计基于单片机的教室节能照明系统毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

基于单片机的高校教室节能智能照明控制系统

2、研究内容
本项目拟在单片机应用和编程的基础上，对教室照明系统智能化及其节能化进行深入研究，最终建立起基于单片机的教室节能智能系统，具体内容如下：
①以本校为例用热式传感器采集教室内实际学生和照明灯的数据；②设计其系统模块，并写出其算法；③利用智能理论知识，对系统模块进行编程；④将程序集成到单片机控制系统内，使教室内的单片机可以智能地根据实际数据进行人员调配和照明灯的控制；⑤在学校对该控制系统进行反复试验，验证其正确性并将其进行推广。
③最后将每个教室的人数和照明灯开启情况反馈到总机上，由总机决定教室分配和人员调度。
5、可行性分析
①项目组成员掌握了汇编语言，具有智能系统的操作能力；
②项目组成员参加过大学生“挑战杯”、全国数学建模等大赛，具有开发软件系统的经验，可以作为创新实验实施的基础；
③项目组成员能够利用学校现有照明灯资源，对相关数据进行了收集；
利用智能理论知识，建立起基于单片机的教室节能智能控制系统。
2、特色
用智能理论，设计出节能系统，编写实用软件，将其集成单片机中，开发出基于单片机的高校教室节能智能照明控制系统，最优化利用资源，达到节能标准。
3、拟解决的问题或技术
①收集高校教室照明灯及人数等数据；
②设计系统模块，实现算法的思想；
③对模块和算法进行软件编程；
项目组成员均有很强的责任心和吃苦耐劳的精神，能够保证本项目实际操作部分的顺利开展，有足够的学习动力和能力完成该项目。
二、选题依据（包括项目的学术价值、应用价值、国内外研究现状分析，并列出主要参考文献）
1、学术价值
基于单片机的高校教室智能照明控制系统是一种集多种照明控制方式，用软件将现代化数字控制技术和单片机技术集于一身的控制系统，对开发软件和智能控制具有一定学术价值。

基于单片机的教室照明控制系统设计文献综述

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。