基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计
基于51单片机的智能LED照明控制系统设计

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。
基于AT89S51单片机控制的八路LED显示设计

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。
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AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计

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。
毕业设计(论文)-基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计

系统中,中央控制器主要用于接收两个外部数据,由此判断是否定时时间已到,教室光照是否充足。控制器根据这两个外部数据来进行逻辑运算,从而实现定时开关灯、刷新液晶显示屏,同时可以通过键盘设置时间日期、查看相关信息
根据系统设计要求,控制器选择了宏晶科技公司提供的STCl2C4052AD型单片机。该款是一种高速、高可靠性单片机,工作电压5.5~3.4V,Flash程序存储器4K字节,SRAM为256字节,2个定时器,8路8位A/D转换器,可通过串口实现在线编程、A/D转换、看门狗等功能。
2.2.1
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:
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。
图2-3 系统供电电路
2.2.3
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。
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89S51的智能照明系统的设计

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。
基于单片机的教室灯光控制系统的设计设计

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51单片机的大学教室智能照明系统设计

electricity;infrared ray
II
毕业设计(论文)报告纸
目录
摘 要................................................................................................................................ ⅰ ABSTRACT....................................................................................................................... ⅱ 第一章 大学教室智能照明系统概述.........................................................................- 1 -
本科毕业设计(论文)诚信承诺书
本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)(题目: 基于 51 单 片机的大学教室智能照明系统设计 )是本人在导师的指导下独立进 行研究所取得的成果。尽本人所知,除了毕业设计(论文)中特别加 以标注引用的内容外,本毕业设计(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。
关键词:人体,传感器,热释电,单片机,红外线
I
毕业设计(论文)报告纸
Design of university classroom intelligent lighting system based on 51 single chip microcomputer
AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计

AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计一、引言随着科技的不断发展,智能化控制系统已经渗透到各个领域。
在校园中,教室的灯光控制是一个很重要的问题。
传统的教室灯光控制方式受时间和环境的限制,不能很好地满足现代教室的需求。
因此,设计一个AT89S51单片机控制的教室灯光智能控制系统至关重要。
本文将介绍该系统的设计原理、硬件和软件设计。
二、设计原理教室灯光智能控制系统设计的主要原理是利用AT89S51单片机控制,根据环境光照强度和使用者需求来调节教室灯光的亮度和色温。
系统设计分为两个部分,一个是环境光感应器部分,用于检测环境光照强度;另一个是用户需求感应器部分,用于检测使用者需求。
根据这两部分的数据,单片机控制灯光的亮度和色温,使之达到最佳效果。
三、硬件设计硬件设计主要包括AT89S51单片机、环境光感应器、用户需求感应器、LED灯带等。
环境光感应器通过采集环境光照强度的数据,并将其转换成电压信号输入到单片机中。
用户需求感应器通过采集用户需求的数据,并将其转换成电压信号输入到单片机中。
单片机通过PWM技术控制LED灯带的亮度和色温。
硬件设计需要合理布局电路板,连接各个元件,并正确配置引脚。
四、软件设计软件设计主要包括单片机的程序设计。
首先,需要初始化单片机的引脚和定时器。
然后,编写环境光感应器和用户需求感应器的数据采集程序。
接着,编写PWM输出程序,控制LED灯带的亮度和色温。
最后,根据环境光照强度和用户需求的数据,设计控制算法,使灯光亮度和色温能够智能调节。
五、系统特点教室灯光智能控制系统设计具有以下几个特点:1.自动调节:系统可以根据环境光照强度和用户需求自动调节灯光的亮度和色温,使之更符合教室的实际使用需求。
2.节能环保:系统可以根据需要调节灯光的亮度,有效节约能耗,减少对环境的影响。
3.智能化控制:系统通过单片机控制,具有智能化的控制功能,使灯光控制更加便捷和高效。
4.灵活性强:系统设计灵活,可以根据实际需求进行调整和升级,满足不同教室的需求。
基于单片机的室内灯光智能控制系统的设计本科毕业设计

基于单片机的室内灯光智能控制系统的设计本科毕业设计摘要此篇论文主要是根据大学教室中灯的日常使用情况以及教室对灯光的需求这些问题,研究并设计出了一种基于单片机控制的室内灯光智能控制系统。
此控制系统的核心部件就是AT89S51单片机,系统利用热释红外人体传感器这个器件来对人体的是否存在进行检测,并且利用光敏三极管组成的电路对室内的自然光照强度进行检测;此控制系统根据教室对光照的需求来进行合理的控制灯的关闭与打开,首先,它先通过对人体存在的信号以及室内光照强度信号进行综合的分析与判断,对信号的处理以后,通过系统的反馈来完成对教室内的灯光的智能控制,这样就大大减少了教室用电的浪费。
此外系统还具备了报警功能;并且它还采用了软/硬件的“看门狗”,它可以增强系统的抗干扰能力。
该系统能够达到各种院校对教室灯光控制的要求,最终就可以达到节能的目的。
关键词:单片机;智能控制;热释红外传感器;X5045AbstractCipian thesis is based on the university classroom in light of daily usage and the demand for classroom lighting these issues, research and design of indoor lighting intelligent control system based on microprocessor controlled. Core components of this control system is AT89S51 microcontroller, the system uses the human body pyroelectric infrared sensor this device to the human body to detect the existence and use of the circuit phototransistor of the indoor natural light intensity is detected; this control system according to classroom to Light needs to be closed and an open and reasonable control of light, first, that the first signal by the presence of the human body and interior light intensity signal integrated analysis and determine the future of the signal processing by the feedback system to complete the classroom lighting withinthe intelligent control, thus greatly reducing the waste of electricity classroom. In addition the system also has the alarm function; and it uses a hardware / software "watchdog", it can enhance the anti-jamming capability. The system can achieve a variety of institutions for classroom lighting control requirements, most mechanized can save energy.Keywords : SCM; intelligent control; pyroelectric infrared sensor; X5045目录1 绪论 (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)2 教室灯光控制器简介与方案分析 (2)2.1 大学教室照明控制现状 (2)2.2 教室灯光控制器简介 (2)2.3 系统控制方案分析 (2)2.4 本章小节 (3)3 系统控制模块的硬件设计 (3)3.1 系统控制模块的硬件构成 (3)3.2 系统控制的主要硬件电路 (4)3.2.1 系统主控电路 (4)3.2.2 系统供电电路 (5)3.2.3 系统复位电路 (6)3.2.4 数据采集电路 (7)3.2.5 系统时钟电路 (10)3.2.6 继电器驱动电路 (11)3.2.7 蜂鸣报警电路 (12)3.2.8 按键控制电路 (13)4 控制模块软件设计 (13)4.1系统监控主程序模块 (14)4.1.1 系统自检初始化 (14)4.1.2 定时中断处理设计 (14)4.2 数据采集模块 (15)4.2.1 人体存在传感器的优缺点 (15)4.2.2 数据采集软件的实现 (15)4.2.3 人体存在传感器的抗干扰措施 (16)4.2.4 人体存在传感器的安装要求 (17)4.3 时钟模块 (17)4.3.1 数据输入输出 (17)4.3.2 时钟自检初始化 (18)4.3.3 时钟程序设计 (20)4.4 系统工作总流程 (21)4.5 本章小节 (21)5 系统调试运行及问题分析 (22)5.1 单片机系统调试方法及步骤 (22)5.2 主要问题分析 (24)6 结论 (25)参考文献 (26)附录 (27)致谢 (28)1 绪论1.1 课题研究的目的与意义大多数高校由于对教室的管理不善,学校中的大多数教室在白天室内光照充足的情况下任然开着灯。
基于AT89S51和RE200B的教室照明节能控制系统设计

人为地 控制 照明灯 的亮或灭 , 从而达到智能控 制和节
约 电能 的 目的 . 2 系统 硬 件 电 路 的设 计
该系统 的硬件 电路主要包括系统供 电电路 、 热释
电红外人体检测 电路 、 环 境光强 度检测 电路 、 单 片机 控制 电路等.
2 . 1 系统 供 电 电 路
有人 , 当检测到教室 内没有人存在或 自然光 强度足够 大时 , 就 自动关 闭照 明灯. 同时 , 系统还增加 了手动控 制方式 , 在学校 放假或 周末 时 , 可 以通 过手 动 的方 式
式落后 , 教室照 明用 电浪费现象较严 重 , 所以, 提高 教
室照 明系统 的智能化和节能化程度具有重要意 义. 同
R E 2 0 0 B探测人体 的存在 , 用光敏 电阻检测 当前环境的光照强度 , 对教 室照明灯 实行分 区控制 的策略 , 从 而 实现
了对教 室照 明 系统 的 智 能 和 节 能控 制. 关 键 词: 照 明 控 制 系统 ; A T 8 9 S 5 1 ; 热释 电 红 外传 感 器 R E 2 0 0 B; 光 强 检 测 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 3—1 6 7 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2— 0 0 3 6— 0 3 中 图分 类号 : T M 9 2 3
王 军敏 , 卫 亚博
( 平顶 山学院 电气信 息 工程 学院 , 河南 平顶 山 4 6 7 0 9 9 )
摘 要: 为了实现 对教 室照明 系统的智能控制和 节约用 电, 设计 了基 于单 片机 和热释 电红外传 感 器的
教 室照明节能控制 系统. 该 系统以 A T 8 9 ¥ 5 1单片机 作为主控 芯片 , 利用人体的恒温特性 , 采用热释 电红外传感器
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。
基于单片机的室内灯光智能控制系统的设计

摘要此篇论文主要是根据大学教室中灯的日常使用情况以及教室对灯光的需求这些问题,研究并设计出了一种基于单片机控制的室内灯光智能控制系统。
此控制系统的核心部件就是AT89S51单片机,系统利用热释红外人体传感器这个器件来对人体的是否存在进行检测,并且利用光敏三极管组成的电路对室内的自然光照强度进行检测;此控制系统根据教室对光照的需求来进行合理的控制灯的关闭与打开,首先,它先通过对人体存在的信号以及室内光照强度信号进行综合的分析与判断,对信号的处理以后,通过系统的反馈来完成对教室内的灯光的智能控制,这样就大大减少了教室用电的浪费。
此外系统还具备了报警功能;并且它还采用了软/硬件的“看门狗”,它可以增强系统的抗干扰能力。
该系统能够达到各种院校对教室灯光控制的要求,最终就可以达到节能的目的。
关键词:单片机;智能控制;热释红外传感器;X5045AbstractCipian thesis is based on the university classroom in light of daily usage and the demand for classroom lighting these issues, research and design of indoor lighting intelligent control system based on microprocessor controlled. Core components of this control system is AT89S51 microcontroller, the system uses the human body pyroelectric infrared sensor this device to the human body to detect the existence and use of the circuit phototransistor of the indoor natural light intensity is detected; this control system according to classroom to Light needs to be closed and an open and reasonable control of light, first, that the first signal by the presence of the human body and interior light intensity signal integrated analysis and determine the future of the signal processing by the feedback system to complete the classroom lighting within the intelligent control, thus greatly reducing the waste of electricity classroom. In addition the system also has the alarm function; and it uses a hardware / software "watchdog", it can enhance the anti-jamming capability. The system can achieve a variety of institutions for classroom lighting control requirements, most mechanized can save energy.Keywords : SCM; intelligent control; pyroelectric infrared sensor; X5045目录1 绪论 (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)2 教室灯光控制器简介与方案分析 (2)2.1 大学教室照明控制现状 (2)2.2 教室灯光控制器简介 (2)2.3 系统控制方案分析 (2)2.4 本章小节 (3)3 系统控制模块的硬件设计 (3)3.1 系统控制模块的硬件构成 (3)3.2 系统控制的主要硬件电路 (4)3.2.1 系统主控电路 (4)3.2.2 系统供电电路 (5)3.2.3 系统复位电路 (6)3.2.4 数据采集电路 (7)3.2.5 系统时钟电路 (10)3.2.6 继电器驱动电路 (11)3.2.7 蜂鸣报警电路 (12)3.2.8 按键控制电路 (13)4 控制模块软件设计 (13)4.1系统监控主程序模块 (14)4.1.1 系统自检初始化 (14)4.1.2 定时中断处理设计 (14)4.2 数据采集模块 (15)4.2.1 人体存在传感器的优缺点 (15)4.2.2 数据采集软件的实现 (15)4.2.3 人体存在传感器的抗干扰措施 (16)4.2.4 人体存在传感器的安装要求 (17)4.3 时钟模块 (17)4.3.1 数据输入输出 (17)4.3.2 时钟自检初始化 (18)4.3.3 时钟程序设计 (20)4.4 系统工作总流程 (21)4.5 本章小节 (22)5 系统调试运行及问题分析 (23)5.1 单片机系统调试方法及步骤 (23)5.2 主要问题分析 (25)6 结论 (26)参考文献 (26)附录 (29)致谢 (28)1 绪论1.1 课题研究的目的与意义大多数高校由于对教室的管理不善,学校中的大多数教室在白天室内光照充足的情况下任然开着灯。
基于单片机AT89C51智能灯光控制系统的研究与设计毕业设计论文

目录摘要 (1)ABSTRACT (2)0 绪论 (4)1系统相关背景介绍 (6)1.1 系统研究背景 (6)1.2系统研究的意义 (7)1.3 智能灯光控制系统的发展与现状 (8)1.3.1 智能控制技术的研究现状 (8)1.3.2 国内外智能灯光发展概况 (8)1.3.3 智能灯光控制系统的优点 (8)1.3.4 现有智能照明控制系统的分析 (9)2 系统的设计方案 (10)2.1系统设计要求 (10)2.2系统设计 (10)2.3功能描述 (12)2.4系统硬件电路框图 (13)3 系统硬件设计 (13)3.1单片机最小系统 (13)3.1.1 AT89C52芯片介绍 (14)3.1.2晶振电路 (18)3.1.3 复位电路 (20)3.2光照强度检测电路设计 (22)3.2.1光敏三极管功能 (22)3.2.2光照强度检测模拟电路设计 (23)3.2.3光照强度模拟检测电路 (25)3.3人体检测电路设计 (26)3.3.1热释电红外传感器的原理 (26)3.3.2 信号处理电路 (28)3.4 灯光控制电路设计 (31)3.5光照强度显示部分 (32)3.6 报警电路设计 (34)4 系统软件设计 (35)4.1软件设计的基本思想 (35)4.2 逻辑控制 (35)4.3软件设计流程图 (37)4.4仿真环境介绍 (37)4.4.1 Keil介绍 (37)4.4.2 Proteus介绍 (38)5 系统调试 (40)5.1单片机系统调试方法及步骤 (40)5.2仿真调试结果 (41)6 总结与展望 (44)6.1 总结 (44)6.2 展望 (45)7参考文献 (46)8 附录 (46)9 译文 (46)10 原文说明 (61)摘要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、智能楼宇等行业,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。
基于AT89S51的智能灯光调节系统

基于AT89S51的智能灯光调节系统引言随着科学技术的不断发展与社会的进步,智能照明控制技术已经渗入到人类生活的方方面面。
智能灯光调节系统,它能利用电子器件对外界环境变化的感知,通过传感器发送信号给系统,系统收集到这些数据进行分析和处理,然后作出一系列的回应,来达到对照明灯的开与关、照明效果的控制,灯光的智能化能给我们的生活带来便利、舒适、节能的作用。
1 单片机控制的原理概述AT89S51单片机的内部结构中有多个存储器和寄存器,用来实现对数据的写入、读出及储存数据的功能[1]。
还有多个并行的I/ O端口以及扩展功能接口,它们可以通过中断处理中心来识别外接传感器信号的变化,经过CPU处理后,发送控制指令来实现对外部设备的的控制。
2 方案的总体构架设计图1 智能灯光控制系统结构框图系统框架如图1所示,光传感器用来收集室内光线强度的变化;声音传感器用来收集声音强度的变化;A/D转换将传感器所收集到的信号传送给单片机CPU来处理,再通过D/A转换来控制照明灯;看门狗复位电路用在程序进入混乱或者卡死的情况下,记录当时照明灯的数据并发出复位信号使系统恢复工作;遥控器的作用是方便控制照明灯的开与关及发送控制指令。
3 系统的硬件选择在照明电路中,目前主要的任务是实现低功耗、环保照明、便于使用、成本低、耐用的灯光系统,因此,选用了以下方案:现实生活中,照明电路中并不需要太精确的控制,对于光线与声音的接收过程也不需要同时进行,所以,选用低功耗的模转换器TLC5620作为A/D转换;D/A转换使用DAC0832转换芯片[2]。
使用普通的传感器来检测光强和声音强度,这种方案既能够实现所预期的功能,又能大大的降低成本。
4 系统的硬件设计4.1 遥控器模块遥控器控制分为信号发送、中断处理与信号接收三个部分(如图2所示)。
当按下遥控器的功能键时,红外二极管会发出相对应功能的脉冲信号,信号接收器按照所接收到脉冲的个数,经过单片机CPU处理后来执行相应的功能程序。
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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:表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—。
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+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、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、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,,,,用二极管和与门电路将按键信号引到外中断0的引脚。
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,—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,与门输出引脚的电平都会由高为低。
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,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。
如表状态寄存器所示,X5045状态寄存器共有6位。
其中和看门狗电路有关,其余位和EEPROM的工作设置有关。
表状态寄存器WD1=0,WD0=0,预置时间为,WD1=0,WD0=1,预置时间为,WD1=1,WD0=0,预置时间为,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。
该芯片还带有一个秒的看门狗定时器可用来监控单片机的工作。
如果在秒内未检测到其工作,出现故障,内部定时器将使看门狗WD1处于低电平状态,为系统提供保护,避免死机、程序跑飞或进入死循环等意外的发生。
四、控制模块软件设计1.系统监控主程序模块监控程序按模块分为监控主程序和命令处理子程序叫。