基于单片机的教室节电控制器的设计
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。
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作者：葛毓程玲来源：《科技资讯》2011年第31期摘要: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中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)11(a)-0050-01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从整个系统的功能效果来看,其系统的输入参数主要是教室内人体存在信号、环境温湿度、光照强度等特征信息当量,即在教室检测到有人存在时,结合环境温湿度、环境光照等外部因素,动态判断是否开启灯光系统以及照明灯具相互节能匹配方案等;当环境光照等满足教室照明规范需求时,就会控制灯具不打开,即只有当教室内存在学习人员且外部环境光照强度参数达到某种阈值条件以下时,并在内部计算分析判断合理调节照明灯具开启匹配方案,达到教室照明灯光高效稳定节能运行效果。
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。
基于单片机的教室节能控制器的设计
基于单片机的教室节能控制器的设计作者：伊桂芬来源：《科技资讯》2012年第33期摘要：本文提出的教室节能控制系统以单片机（AT89S52）为核心，由控制部分、显示部分、数据存储部分、人体感应部分、日光检测部分和电灯控制部分组成。
该系统大部分功能通过硬件来实现，电路简单明了，系统稳定性很高。
这套教室节能控制系统可以方便而准确地检测进出教室的人数，根据人数的不同而点亮教室里对应的灯数，可以显示教室里的人数等功能，并通过与单片机连接的按键可以设定教室里实际电灯的数目。
这套系统还可以跟据实际日光量的大小来控制教室电灯的亮。
关键词：单片机灯数控制硬件模块中图分类号：TM924 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0120-01目前，国内大、中、小学校教室的照明灯具控制大多采用手动开关，即使严格管理，仍不可避免地出现能源浪费的情况。
常常教室里座位未坐满时也会出现全部照明灯打开着的情况。
假设教室的每盏灯能照到5个座位，当教室内进入一个人时，自动控制器自动开启第一排的第一盏灯，当进入教室的人数不超过5人时，自动控制器不会开启第二盏灯。
当人数超过5人而少于10人时，自动控制器开启第一排的第二盏灯，依此类推，直到最后一排。
当教室里的人开始减少时，按每减少5个人就自动关一盏灯的原则，依次从后面往前面关灯。
同时白天光线不充足时，控制器会按照上述原则开启一定数目的照明灯，当白天光线充足时，自动控制器不会开启任一盏灯。
教室里的进出人数由装在门框上的方向型人体感应模块控测，并由单片机（AT89S52）进行处理，算出在教室内的总人数。
当微控制器算出教室内人数为0，关掉所有的照明灯。
当然还可设置手动开关，以防在特殊情况使用。
1 功能与设计要求这套教室节能控制系统设计可以方便而准确地检测出教室里的人数，而且根据人数的多少点亮对应的电灯。
整个系统主要分为、单片机控制部分、信号检测部分、电灯控制部分和电源部分四个部分。
基于单片机技术的教室节能控制系统实现路径
１ 教 室 节 能 灯 光 控 制器 控 制 概 述
对 教 室 灯 光 进 行 控 制 可 以 利 用 系 统 程 序 实 现 自动 化 节
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]
![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]](https://img.taocdn.com/s3/m/19c842ce0912a21615792999.png)
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
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、
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。
基于单片机的教室节电控制器的设计毕业答辩PPT31页
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
பைடு நூலகம்
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
基于单片机的教室节电控制器的设计 毕业答辩
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
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
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本科毕业设计(论文)题目：基于单片机的教室节电控制器的设计院（系）：光电工程学院专业：光信息科学和技术班级：110111学生：孟凡超学号：*********指导教师：***2015年6月毕业设计（论文）任务书系别专业班姓名学号1.毕业设计（论文）题目：基于单片机的教室节电控制器的设计2.题目背景和意义：随着社会经济和科学技术的发展，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发与利用，然而与日俱增的能源需求和有限的资源数量形成了巨大的矛盾。
对高等院校，据测算，其照明耗电占本单位所有耗电的40%左右，可见在保证照明质量的前提下，对教室灯光进行自动控制，其节能效益和经济效益都是相当可观的。
3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：该系统采用遥控模式，由遥控器和教室节电控制器两个部分组成。
遥控器主要实现以下功能:(1) 通过键盘完成对教室节电控制器的密码、初始化时间、照度人数阈值和工作时间等的设定任务。
(2) 对教室节电控制器的参数设定完成后，通过LCD 显示当前工作状态和工作模式。
教室节能控制器的主要功能如下:(1) 把无线数传模块发送过来的系统设置参数存储在EEPROM存储器内；(2) 通过红外热释电传感器和光电传感器实时采集人体存在信号、模糊人数，通过光强传感器采集照度信号，将数据采集主控制器；(3) 依据设置的控制模式和采集到的数据对灯组进行开关控制。
需要完成的任务：（1）方案选择：设计系统的实现方案，选择合适的红外热释电传感器、单片机和系统需要的外围模块；（2）硬件设计：根据设计的系统方案，设计系统的硬件原理图，用Altium Designer绘制电路原理图和PCB板图，焊接电路，并调试通过；（3）软件设计：分析系统的功能要求，采用C51语言在Keil开发环境上设计系统的软件，并在焊接的电路板上调试通过。
需要实现的技术指标：摇控距离≥3m，人体探测距离≥2m。
4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：2015年3月10日前，完成资料查询；学习相关知识。
2015年3月20日前，完成课题的原理方案设计和方案的论证，完成开题报告。
2015年4月30 日前，完成外文文献翻译，建立系统的硬件设计、焊接和调试，完成中期检查报告。
2015年5月15日前，完成软件的编制和调试。
2015年6月01日前，完成毕业论文的撰写。
5.毕业设计（论文）的工作量要求*或实习（天数）：①实验（时数）*：②图纸（幅面和张数）③其他要求：指导教师签名：年月日学生签名：年月日系主任审批：年月日说明：1本表一式二份，一份由学生装订入册，一份教师自留。
2 带*项可根据学科特点选填。
基于单片机的教室节电控制器的设计摘要基于单片机的教室节电控制器的设计主要是通过控制教室内光强和人数，达到教室节电的目的。
本课题是通过研究国内外节电模式以及各高校教室节电系统，设计出了一款更加实用的教室节电系统，该系统主要是通过单片机控制教室灯组，设计出教室节能系统的硬件和软件。
本系统是通过STC12C5A60S2单片机作为主要控制装置，并采用人体传感器和红外热释电传感器检测人的存在并计数，采用光强传感器检测教室内光的强度。
通过对教室内人数和光强的检测，完成对教室内灯组的控制，是否达到开灯要求。
设计后期，还对设计出的硬件设施进行调试和编程，最终呈现出理想的效果。
设计出的系统体积小，安全，控制简单，可以大规模用在教室灯组上，具有良好的节电效果。
关键词；单片机；人体传感器；红外热释电传感器；光强传感器；节电The Design of Controller about Saving Electricity inClassroom with MicrocontrollerAbstractThe Design mostly through control the light intensity and human to achieve the saving electricity in classroom. This discussion through the mode of saving electricity in domestic and foreign, and system of saving electricity in other collage to design a system more usefully of saving electricity in classroom. The system mostly control lamp of classroom by the microcontroller, and on this basis, developed the hardware device of classroom energy-saving intelligent control system and the corresponding software.The system use STC12C5A60S2 as the intelligent part of the control device, pyroelectric infrared sensor to detect the presence of human body, using light intensity sensor probe environment light intensity. According the testing about light intensity and human ,complet the control of classroom lighting loop, avoid large amount of waste. Finally, the system is debugged, the experiment proved that the system can satisfy the control command of the classroom's light device.This system had many advantages. For example, he physical volume was small，the system was safety, the credibility was high , the operational approach was easy .It had good effect in saving electricity and it can use in the classroom.Keywords：Microcontroller; Human detection; Pyroelectric infrared sensor; Light intensity sensor; Saving electricity目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论.................................................................................................. - 1 -1.1 本课题的背景及意义................................................................................ - 1 -1.2 国内外相关研究情况......................................................................... - 1 -1.2.1 国内外节电现状............................................................................... - 1 -1.2.2 热释电红外传感器的研究现状....................................................... - 2 -1.2.3 光强传感器研究现状....................................................................... - 3 -1.3 本课题研究的内容.................................................................................... - 3 -1.3.1 遥控器部分主要内容....................................................................... - 3 -1.3.2 教室节电控制器部分主要内容....................................................... - 3 -2 系统方案综述 ................................................................................. - 5 -2.1 光照因素.................................................................................................... - 6 -2.2 人体红外探测............................................................................................ - 6 -2.3 人为控制开关............................................................................................ - 7 -3 系统硬件 ......................................................................................... - 8 -3.1 单片机最小系统........................................................................................ - 8 -3.1.1 电源模块........................................................................................... - 8 -3.1.2 复位电路........................................................................................... - 9 -3.1.3 晶振电路......................................................................................... - 10 -3.2 光强检测电路.......................................................................................... - 11 -3.3 热释电红外人体检测电路...................................................................... - 12 -3.4 人体计数电路.......................................................................................... - 13 -3.5 无线遥控电路.......................................................................................... - 14 -3.5.1 遥控发射电路................................................................................. - 14 -3.5.2 遥控接收电路................................................................................. - 15 -3.6 继电器驱动电路设计............................................................................... - 15 -3.7 LCD显示电路设计................................................................................... - 16 -4 系统软件设计与开发 (18)4.1 系统监控主程序模块 (18)4.2 遥控发射接收的软件实现...................................................................... - 19 -4.2.1 遥控器发射主程序流程图........................................................... - 19 -4.2.2 键扫描程序流程图....................................................................... - 20 -4.2.3 遥控接收器主程序流程图........................................................... - 20 -4.3 LCD显示模块........................................................................................... - 21 -5 调试与结果分析 ........................................................................... - 23 -5.1 单片机最小系统测试.............................................................................. - 24 -5.2 遥控器发射和接收模块调试.................................................................. - 24 -5.3 光强检测模块调试.................................................................................. - 25 -5.4 人体红外调试.......................................................................................... - 25 -5.5 继电器调试.............................................................................................. - 25 -5.6 人体计数模块调试.................................................................................. - 27 -5.7 LCD12864显示模块调试......................................................................... - 27 -6 总结与展望 ................................................................................... - 28 -致谢...................................................................................................... - 29 -参考文献 ............................................................................................. - 30 -毕业设计（论文）知识产权声明 ..................................................... - 32 -毕业设计（论文）独创性声明 ......................................................... - 33 -附录...................................................................................................... - 34 -附录1 系统Altium Designer电路原理图.................................................... - 34 -附录2 系统实物图......................................................................................... - 35 -附录3 系统测试代码..................................................................................... - 36 -附录4 外文翻译原文及中文......................................................................... - 54 -1 绪论1.1 本课题的背景及意义随着科学技术和社会经济的发展，人类社会的进步已经越来越依赖于资源的利用和开发，但是有限的资源数量和与日俱增的能源需求已经形成了巨大的矛盾。