基于单片机的教室智能节能控制系统设计
基于MSP430单片机的多功能教室节能控制系统的研究毕业论文.doc
毕业论文（设计）基于MSP430单片机的多功能教室节能控制系统的研究学生姓名：学号：系别：电气工程系专业：电子信息科学与技术指导教师：评阅教师：论文答辩日期答辩委员会主席摘要本课题主要是以高校教室对电能的严重浪费和教学管理的漏洞为主要研究目的，设计了基于RS485和总线的教室控制系统以达到节约用电和教学管理的合理化。
本文主要运用电子技术、自动控制技术、网络技术和相关软件，设计了一套基于总线的智能教室控制系统，整个系统由“教室检测控制单元—RS485通讯线—楼层显示控制单元—CAN总线—中央计算机单元”构成，智能教室控制系统通过传感器实现了对教室的温度、学生人数、照明亮度、使用状态的监测与显示，对现在教室电能的浪费进行了合理的控制与管理。
本文主要是选用MSP430单片机、红外传感器、温度传感器、光敏传感器等器件进行仿真。
本文主要是将单片机技术与网络技术合理的组合在了一起，本系统包括了硬件与软件设计的结构、功能、实现方式等。
最后运用了组态王KingView6.5构建了一个多功能教室节能控制系统。
本章主要为大家介绍的是教室检测控制单元。
关键词：MSP430单片机，CAN，RS485，网络技术，组态王KingView6.5AbstractThis topic mainly with the college classroom vulnerability to electric energy waste and teaching management as the main research objective, the design of RS485 and fieldbus control system in order to save the classroom with rational electrical and teaching management based onThis paper mainly uses the electronic technology, automatic control technology, network technology and related software, design a set of intelligent classroom bus control system, the whole system is made up of "classroom control unit - RS485 communication line - floor display control unit and CAN bus - central computer unit" intelligent classroom control system achieved through sensor the temperature, the number of students, the brightness of the lighting, the use of state monitoring and display of the classroom, the classroom now waste of electric energy is the control and management of reasonable.This paper is mainly used MSP430 microcontroller, infrared sensor, temperature sensor, a light sensor and device simulation.This paper mainly is the combination of MCU technology and network technology, reasonable together, this system includes hardware and software design of the structure, function, realization methods.Finally, using the KingView6.5 configuration software to build a multifunctional classroom energy-saving control systemThis chapter mainly introduces the classroom detection control unit.Keywords:MSP430, CAN, RS485, network technology, application of KingView6.5目录摘要 (I)Abstract ....................................................................................................................................... I I 1绪言1.2国内概况 (1)1.3智能照明控制系统的优越性 (1)1.3.2改善学习时间，提高学习效率 (2)2 系统设计方案的研究 (3)2.1系统的总体设计方案 (3)2.1.2楼层显示控制单元 (4)2.1.3中央计算机单元 (5)2.1.4通讯网络 (5)2.2系统实现功能 (5)2.2.1教室检测控制单元数据的采集 (5)2.2.2教室远程端控制功能 (5)2.2.3显示功能 (5)2.3系统的整个工作过程 (6)3 教室检测控制单元的设计与实现 (7)3.1教室检测控制单元的器件选择 (7)3.2教室检测控制单元数据的采集与处理 (8)3.2.1光照信号的采集与处理 (8)3.2.2红外数据的采集与处理 (11)3.2.3非接触IC卡数据采集与处理 (14)3.2.4按键设计 (17)3.3温度控制部分的设计 (18)3.3.1系统设计框图及功能实现 (18)3.3.2单元电路原理图 (19)3.3.3 系统程序设计 (22)4总结与展望 (29)4.1总结 (29)4.2展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)1绪言本章阐述了多功能教室节能控制系统的研究背景，现状以及发展方向，明确指出了我国对于节能方面所面临的问题。
教室智能节能控制系统
教室智能节能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，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应软件。
该系统以AT89C2051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TLC549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，避免了教室用电的大量浪费。
系统还具有多种报警功能；同时还采用了软／硬件的“看门狗”技术等抗干扰措旅。
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。
关键词红外传感器单片机热释电Based on single-chip microcomputer control classroom lightautomatic controllerABSTRACTBased on the method of controlling the lamplight, especially in the light of the status quo of the development of intelligent control are analyzed, the lamplight of intelligent control principle and realization method, is proposed based on single-chip classroom light intelligent control system design, and on the basis of the intelligent control system is developed and the corresponding software, hardware device.This system to control device of AT89C2051 single chip microcomputer as intelligent parts, using thermal infrared detection sensor measuring interpretation of human body, using light activated triode circuit testing environment of light intensity, According to the condition of lights, rational system of human existence by ambient light signals and the recognition and intelligent signal to the classroom, lighting circuit intelligent control, avoid the waste of a classroom. System also has many alarm functions, Also in soft/hardware in the watch-dog technique etc. Single-chip microcomputer software anti-interference measures adopted assembly language, modular structure design, good clear, generality, and to improve and expand. This system has the advantages of small size, high reliability and easy control, the price is reasonable, strong specificity etc, can satisfy all kinds of big, secondary colleges classroom light control requirements, to a great degree of energy-saving objective.Keywords i nfrared sensors SCM pyroelectric目录摘要 (I)ABSTRACT ..................................................................................................................................... I I 1引言 . (1)1.1课题的研究背景与前景 (1)1.2本课题研究的内容和目标 (1)1.2.1 研究内容 (1)1.2.2 研究目标 (2)1.4 本课题拟解决的关键问题 (2)2．教室灯光控制器简介及控制方案的分析 (3)2.1教室灯光节能控制系统简介 (3)2.2教室灯光节能系统控制方案的分析 (3)3．硬件系统控制模块的设计 (4)3.1控制模块的硬件构成 (4)3.2 控制系统的主要硬件电路 (5)3.2.1 系统主控电路 (5)3.2.2 日光强度检测模块电路 (6)3.2.3红外线热释电传感器 (7)3.2.4 系统时钟电路 (9)3.2.5系统看门狗电路 (12)3.2.6 遥控键盘管理模块电路 (14)3.2.7 超时报警电路 (16)3.2.8 系统供电电路 (17)4控制模块软件设计与开发 (18)4.1 系统监控主程序模块 (18)4.1.1系统自检初始化 (19)4.1.2 定时中断处理 (20)4.2数据采集模块 (21)4.2.1数据采集软件设计的实现 (21)4.2.2人体存在传感器的安装要求 (22)4.3时钟模块 (23)4.3.1时钟程序设计 (23)4.4系统键功能 (25)4.4.1遥控键盘 (25)4.4.2键功能处理程序 (27)5 结论与建议 (29)5.1结论 (29)5.2建议 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (36)1 引言1.1课题的研究背景与前景为建立资源节约型和环境友好型社会，促进经济社会可持续发展，我国大力加强节能减排工作，明确了“十一五”能源消耗和主要污染物排放总量控制目标。
基于单片机的教室智能节能控制系统设计
图 ５ 红外发射和接收测量 电路
到红外光时输 出为高电平 ，经过非门后变为低பைடு நூலகம்
平 ，系 统通 过 检 测单 片机 相 应 引脚 判 断人 是 进 入 教 室 还 是 出去 。本 系统 采 用 四路 检 测 电路 ，输 出
信号分别接人单片机的Ｐ ． １ ，Ｐ ．，Ｐ ．引 １ ，Ｐ ． １ ０ １ ２ １ ３
３ ｋ ｚ频 率 的 红 外 光 。 红 外 接 收 电 路 通 过 ８Ｈ 】 Ｔ Ｏ １３ Ｓ Ｐ ８ ８接 收 器 及 相 应 的 调 理 电 路 ， 经 非 门 ７ Ｌ０ 输 入 单 片 机 的 Ｐ 口 。Ｔ Ｏ １３ 没 有 接 收 ４Ｓ４ １ Ｓ Ｐ ８８
《一
图 ３ 系 统 电 源转 换 模 块
脚 。 如 图 ２ 示 ，输 出信 号 输 入 Ｐ ．、Ｐ ．引 脚 所 １ ０ １１
的两路红外传感置于教室的前 门 ，输出信号输入
Ｐ ．、Ｐ ． 脚 的 两 路 红 外 传 感 置 于 教 室 的 后 １ ２ １ ３引 门 。分 别通 过 检 测前 门和 后 门 的传 感信 号 来 实 现
０引言
日前 ，国 内学 校 教室 的灯 光控 制 大 多采 用 手
师考 勤 。 日光 灯 驱 动模 块 把 教 室 日光 灯 分 成 ８ 个
控 制 区域 ，使 不 同 区 域 的灯 具 随 着 教 室 内 人 数
的 增 加 或 减 少 依 次 开 通 或 关 断 ，从 而 避 免 人 少 多 开灯 、无 人 也 开 灯 的 情 况 。 系统 结 构 如 ｌ 所
“ ｅ （ ａ ｓ１ ｆ ａ ｏ ｔｏ ｈ ａ ｌ 。 ｓ ｒ ｎＴ ｃ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｌ ｍｐｓ ｂ ｓ ｄ １ ｔ ｅ ｎ ｍｂ ｒ ｏ ｅ ｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ａ ｓｏ ｍ ｈ ｏ ｇ ｒｖ ｉｅ ｉ．Ｔ ｓ ｓ ｅ ｔ 『 ｌ ｌｏ ｌ ￣ ） Ｉ ｔ ａ ｅ ０１ ｈ ｕ ｅ ｆ ｐ ｏ ｌ ｉ ｈ ｌ ｓ ｒ ｎ ｔ ｒ ｕ ｈ ｄ ｉｅ ｅ ｒ ｕ ｔ ｈｅ ｙ ｔ ｍ 。 】ｌ ｎ ｙ ａ ｎ ｇｌ ｌ ｎ ∽ ｔ ｅ ｉｌ ｍｉ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｃａ ｓ ｏ ｍ ｕ ｌｏ ｓ ｖ ｌ ｃ ｒ ｉ ｎ ｎ ｔ ｅ ｅ￣ｎ ｋ ｎ ｉ ｔ ａ ｌ ａｌ ａ ｈ ｕ ｎ ｔ ｆｔ ｌ ｓ ｒ ｏ ｂ ｔ ｓ ａ ｅｅ ｅ ｔｉ ｔ ａ ｄ ｌ ｇ ｈ ｎ ｔ ｌ ｏ ｈ ａ ｃ ｙ ｅ ｈ ｒ ｉｇｔ ｍｅｏ ｍｐ ｆ ｅ ｅ ｔ ｌ ｓｅ ？ ｉ ｎ １ ｌ ） Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ＭＣＳ Ｓ ５１ ＣＭ ； ｉ ｆａ ｅ ｅ ｓ ｒ ｐ ｏ ｏ ｒ ｓｓｏ ； ｅ ｅ ｇ —ｓ ｖｎ ｏ ｔ ｎ ｒ ｒ ｄ ｓ ｎ ｎ ； ｈ ｔ — ｅ ｉ ｔｒ ｎ ｒｙ ａ ｉｇｃ ｎｒ ｏｌ
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STC12C5A08AD教室节能控制系统的设计
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
上 位机通 信 ， 到整 体控 制 。 做 结合 以上 的要 求 ， 系 统主要 由检 该
测 电路 、 制 电路 、 示 电路 以及通 信 电路 组 成 ， 统 组成框 图 控 显 系
如 图 １ 示 ， 统以 Ｓ Ｃ１Ｃ５ ０Ａ 所 系 Ｔ ２ Ａ ８ Ｄ单 片机 为控 制 中心 ， 成 完 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
发外 部 中断 １单片 机会 响应 该 中 断 ， ， 结合 室 内人 数 等 条件 ， 对 灯 管 的开关 做 出控 制 。电路 中 ， 第一 个非 门的输 出 引 出一个 在
信号 Ｃ Ｒ 作 为 灯 管 电源控 制 的 高优 先 级 信号 ， 信 号 在 电 源 Ｔ 该
状态 ， 室 当前人 数 ， 教 并根 据人 数 发出控 制 信号 ， 制 电源控 制 控
基于STC89C52单片机智能教室灯光控制系统设计
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。
教室节能系统设计-精品
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。
基于单片机的教室智能节能控制系统设计
基于单片机的教室智能节能控制系统设计
崔亮亮;苏延全;党晓婧
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2012(041)008
【摘要】基于MCS51单片机的教室智能节能控制系统,以TSAL6200红外发光二极管与TSOP1838红外接收器构成的四路红外测量模块动态统计教室内人数,以光敏电阻构成的两路感光模块感知教室内照度,通过驱动电路,实现基于人数的教室灯具自动开关控制.在充分保证教室照度的前提下,有效节约了电能,并延长了灯具的使用寿命.
【总页数】3页(P136-138)
【作者】崔亮亮;苏延全;党晓婧
【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州 510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州 510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州 510640
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
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基于单片机的智慧教室系统设计方案
基于单片机的智慧教室系统设计方案智慧教室系统是一种将现代信息技术应用于教育领域的创新教学模式。
通过智能化设备和系统的运用，可以提高教学效率、改善学习环境，并优化教育资源的利用。
本文将针对基于单片机的智慧教室系统进行设计方案的讨论。
一、系统概述该智慧教室系统由多个部分组成，包括智能黑板、智能座位、智能灯光等设备，以及相关的控制系统和软件。
通过这些设备和系统的协同工作，可以实现教学过程中的多个方面的智能化管理和控制。
二、系统功能1.智能黑板：智能黑板是教学过程中的核心部分，可以实现实时投影、语音识别和手写识别等功能。
教师可以通过触摸屏操作，尽情进行课堂讲解、标注、演示等操作，同时学生也可以在黑板上进行互动，提高学习效果。
2.智能座位：智能座位具有自动感应功能，可以实时监测学生的坐姿和行为状态。
当学生姿势不正确或出现不良行为时，智能座位会发出提醒并记录。
此外，智能座位还可以进行身份认证，确保学生在座位上的准确性。
3.智能灯光：智能灯光可以根据教学需求进行自动调节，保证教室的适宜光线。
当进行讲解和演示时，灯光可以调亮；而当学生上机自习时，灯光可以调暗，为学生提供更好的学习环境。
4.智能控制系统：智能控制系统是整个智慧教室系统的核心，负责对各个设备进行集中控制和管理。
它可以对设备进行实时监测和调节，同时还可以根据教室规模和教学需求进行灵活配置。
5.云平台支持：智慧教室系统还可以与云平台进行连接，将学生的课程表、作业情况等信息进行实时同步和共享。
教师和学生可以通过云平台进行数据交换和教学资源共享，提高教学效果和学习效率。
三、系统设计与实现1.硬件设计：根据系统需求，选择适当的硬件平台，比如基于ARM结构的单片机开发板。
并根据不同的功能模块需求进行电路设计和硬件连接。
2.软件设计：根据硬件设计的基础上，进行系统软件的开发。
主要包括智能控制系统的开发、智能黑板和智能座位的驱动程序开发等。
同时还需要进行与云平台的数据交互和信息共享功能的开发。
基于单片机的教室节能控制系统设计研究
基于单片机的教室节能控制系统设计研究
基于单片机的教室节能控制系统设计研究
摘要:目前,高校教室照明系统存在严重电能资源浪费现象,在这种背景下对高校教室现有的能源资源调配管理系统进行技术升级改造研究就显得非常重要。
本文设计了一套基于单片机和CAN总线的高校教学楼教室节能控制系统,通过传感器将教室内部的光照强度、人员数量等信号数据采集到单片机系统中,由单片机实现教室灯光等资源的合理调配节能经济控制管理,从而达到节电节能经济运行的技术升级改造目的。
关键词:单片机高校教室节能降耗
按照教室等公共区域的照明设计规范可知,教室照明功率密度通常按照10W/m2进行设,也就是说如果一个标准教室按照96m2进行设计,则按照其照明系统从早晨8点到晚上9点正常运行13个小时,每个教室每个教学年度按160kw·h,整个学校共有210间教室进行计算,如果采用相关先进控制技术手段将其照明系统的节电能力提高30%,则全年大约可以节约电能资源2.28×105kw·h,如果按照单位电能0.5元进行计算,则全年可以节约电费额为12万元左右,而且上述估算分析中还没有考虑教室照明系统的线损、灯具使用寿命等因素,因此,对教室照明系统等进行节能技术升级改造,其所获得的经济效益十分可观,是学校教室建筑节能降耗研究的一个重要内容。
1 教室灯光节能控制器控制简介。
基于单片机的教室节能控制系统设计开题报告
开题报告
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
设计一个节电控制器，可根据用户不同时间的不同照明需求调节电压供应，控制照明亮度，从而避免长期的不必要的高亮度、高功率电能消耗，达到节能的目的。
该系统需实现的功能如:
(1)软起动功能:照明灯起动时，电压自动由低压状态缓慢上升至正常电压十分有效的防止了照明灯冷状态下瞬间起动电流的冲击对照明灯设备造成的损害。
(2)自动稳压功能:当系统钦起动完毕后，通过检测电网电压，自动调整照明灯控制柜出口电压，保证路灯端电压稳定在正常电压220V。
避免超压耗能和减少照明灯具的损坏，实现初步节能。
(3)缓慢阶梯式调功功能:这是本节电器的核心功能，能根据I作日和休息日的不同时刻调节照明灯具的工作电压，达到分时照明。
白天，外部光线好时进行缓慢阶梯式调功，实现半照明.采用微电脑时控进行设定进入实质性节电阶段。
(4)过载、短路、自动散热等保护功能:具有负载护充性，对负载量变化范围大，过载能力强，同时具有短路、自动散热等保护功能。
(5)无触点开关照明灯:无噪声，完全排除有机接触点造成电蚀导致发热，接触不良等现象，工作性能稳定可靠。
(6)其他功能:例如系统要有方便的命令输入界面，如键盘等，用户能够对
此节电控制器的各项工作参数，如系统时间、电压改变时刻等进行自主设置:系统要有方便的状态输出界面，如液晶显示器，以使用户能够方便的了解系统的工作状态，也给其他各项人机交互工作带来方便:其他便于用户使用的各项辅助功能，如密码输入、系统提示等。
基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计
基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计【摘要】针对学校照明用电浪费严重的问题，为了有效利用教室灯光、节约能源，本课题提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计方案。
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AT89C52单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路。
【关键词】节约能源；照明；智能控制；AT89C52单片机0.引言随着社会经济和科学技术的发展，能源消耗量逐年上升，照明用电水平也逐年提高，导致电负荷的加剧，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。
目前在校园内，教室灯火通明，却空无一人的现象屡见不鲜，这不仅造成了严重的资源浪费，也对高校的形象造成了很坏的影响。
对于灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。
于是，开发简便，实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。
本文所研究的教室灯光控制系统就可以很好地实现节约能源的作用。
1.系统控制方案的分析所研制的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。
可以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，还要按作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用遥控器或机械开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。
本文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，达到控制器自动与手动相结合的教室照明智能控制。
系统原理图如下图所示：2.系统控制模块的硬件构成系统控制单元是以单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：系统供电模块、硬件时钟模块、看门狗模块、环境光模块、人体存在传感器模块、遥控器模块、遥控器接收模块及超时报警模块，其结构框图如图2所示，3.系统主控电路根据系统设计要求，本系统的主控模块主要采用Atmel公司的AT89S52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。
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。
基于单片机的高校教室节能智能照明控制系统
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。
基于单片机的教室灯光智能控制系统设计课件.ppt
计教室内的实际人数。人数显示模块能够直观地显示教室
内的实际人数，便于老师考勤。日光灯驱动模块把教室日
光灯分成8 个控制区域，使不同区域的灯具随着教室内人 数的增加或减少依次开通或关断，从而避免人少多开灯、
无人也开灯的情况。
研究方法：
（1）要明确自动控制系统的单片机型号，根据现实需要， 通常会选择80C51单片机作为系统中央控制器。
信； (6)设计了教室智能照明控制系统的上位机管理系统。
展望：
(1)论文只研究了由一个教室控制器和PC机组成的控制系统 系统，网络结构较为简单，仍处于实验阶段，要完善系统 还需要开发大量的控制器结点，并且组成复杂的网络，因 此，系统的网络通讯部分还需要完善。
(2)课题中的上位机管理系统只针对系统的基本功能进行了设 计，要在实际中应用，还需要对上位机管理系统的功能进 行更为全面的设计和实现。
论文结构和主要内容
论文结构：
硬件设计
软件设计
1.单片机选型 （80C51) 2.光信号采集 单元（光敏电 阻）
3.红外数据采 集单元 (BISS0001芯 片）
1.数据采集 2.时钟程序 3.显示驱动 4.看门狗程序 5.控制主程序
对软件和硬件进行测试
1.用Keil做软 件测试
2. 用Proteus 进行硬件测试
主要完成工作：
(1)分析了智能照明控制系统的发展和研究现状，并针对大学 教室，具体研究了教室现有照明系统存在的问题，提出改 善方法，论述了教室智能照明控制的优越性；
(2)设计了教室照明控制器及其系统的总体方案； (3)提出了针对大学教室的照明控制策略； (4)设计并实现了用于教室现场的智能照明控制器的软、硬件； (5)实现了基于RS-485网络的教室控制器与上位机的组网通
基于单片机的教室照明节能控制系统
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
基于单片机的教室节能控制器的设计
［ 户
参考文献 出版 社，２ຫໍສະໝຸດ ０ ０ ２ ． 叵—— 圈
围５ — １单片机硬件调试连接圈
④
、
二 、方 案 论 证 （ 一 ）功 能与 设 计 要 求
整个 系统的各个部分 都是基 于人 体检测与 日光灯控制这个 设计条 件， 所 以在整个 系统 的硬件设计 中 ， 人体信号 的采集和 日光灯控制部分 比较重要。 １ ． 日光检测 电路对 日 光强度进行检测 ，把数据传送给单片机 。 ２ ． 通过反射式红外红检测系统对进 、出教室的人 进行 检测 ，把信号 传 送给单片机 ，单片机再根据信号对教室里 的人数进行统计 。 ３ ． 利用继电器实现弱电控制强 电的目的。
一
五 、 系 统 调 试
正确合理的调试方法是成功开发系统必不可少的环节。 这里所说 的 调试是指在试验室里 ， 我们要验证 系统设计是否正确和合理 。 对本 系统 来说 ，调试工作分 为 ： １ ． 在系统的硬件部 分制作 出来后 ， 对其进行详细的检测调试 ， 查看 制作过程中是否存 在错焊 ， 虚焊等情况 ， 查 看单 片机是否能够正常工作 ， 测试硬件部分是否能够完成其相应 的功能 。出现问题要予以排除。 ２ ． 在设计 系统的软件部分 时， 要在相应 的开发编译环境 中， 对程序 进行不断调试编译 ，直到程序能够正常运行 。 ３ ． 系统联 调。在上面两步完成后 ，我们 就必须将整个 系统 的硬件和 软件部分结合起来 ， 进行 系统联调 ，直到系统能够实现预期 的 目 标。 通过在线调试仿 真 ， 先把系统 的各个模块调通 ， 然后不断增加软件 的容量 ， 将不 同功能 的软件子程序不断加入 ， 然后 综合调试 ， 直到最后 全部功能的实现。
（ 六 ）数 据 口扩 展 电路 与 电灯 控 制 电路 １ ． 数据 口扩展 电路 由于一块单片机的数据 口有限 ，而且一间教 室里 的电灯数 目不定 ， 本教 室节能控制系统采用 ７ ４ Ｌ Ｓ ５ ９ ５ 八位串 口转并 口 来 扩展数据 口， 通过 按键 的设定可 以根据教室里的电灯数 目 设 定实 际要控制 的电灯数 。 ２ ． 电灯 控 制 电路 电灯控制 电路采用继 电器控制教室里的电灯 ， 三极管 ８ ０ ５ ０ 作驱动 ， 二极管 ４ ０ ０ １ 是续流二极管 ，当继 电器从接通到断时会产生一个 高压 ， 这个高压会击穿三极管 ，续流二极管可以起 到保护三极管 的作用 。 四 、软 件 系 统 设 计 该控制器 的软 是一个适时监控、 检测和执行开关控 制的微 型控制 软件 ， 基本要求是直观 、 简便 、 可操作性 。在 自 然光充足 时，系统会关 闭热释红外人体探测传感器 、 方 向型人体感应探测模 块和室内所传感器 选型实验 ， 总体编程调试 等环节 ， 最后通过多次测试表明 ， 控制器 的各 项性能完全达到设计要求。
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。