教室灯光自动控制系统 (1)
教室物联控制方案
教室物联控制方案咱就说啊，现在的教室，要是能变得更智能，那得多方便、多酷啊！老师和同学们每天在教室里忙乎，要是有个智能的控制系统，就像给教室装了个超级大脑，啥事儿都能安排得明明白白的。
二、这个方案都能控制啥呢？1. 灯光控制。
早上太阳刚出来，教室里光线还暗暗的，这时候系统就自动把灯打开，让教室里亮堂堂的，同学们一进来就感觉倍儿精神。
等到大中午，阳光透过窗户洒进来，亮得都能晃瞎眼了，系统就聪明地把靠近窗户那边的灯关掉一些，节省电不说，还能让光线刚刚好，不刺眼。
下午太阳慢慢下山了，灯光又能自动调整亮度，就像有个小跟班一样，时刻保证教室里的光线适合学习。
而且啊，如果老师在黑板上写字，黑板那一块的灯光可以单独变亮一点，这样老师写的字就看得更清楚啦，同学们也不会因为光线问题看不清黑板。
2. 温度控制。
夏天的时候，教室里就像个大蒸笼，热得人都快化了。
这时候物联系统就像个贴心小管家，提前把空调打开，让教室里凉爽宜人。
冬天呢，外面冷得像冰窖，教室里可不能让同学们冻得哆哆嗦嗦的，系统就早早把暖气打开，让大家暖暖和和地学习。
而且啊，它还能根据教室里的人数来调整温度呢。
要是教室里人多，就稍微降低一点温度或者调高一点暖气温度，人少的时候呢，就相应地调整，这样既舒服又节能。
3. 设备控制。
教室里的多媒体设备可不少，投影仪、音响啥的。
以前啊，每次上课老师都得捣鼓半天才能把这些设备弄好，现在有了物联控制方案就简单多啦。
老师一走进教室，系统就自动检测到，然后投影仪就打开了，音响也准备好播放声音了。
下课之后，老师拍拍屁股走人，系统会自动把这些设备关掉，不用担心哪个设备忘了关浪费电或者出故障啥的。
还有啊，教室里的窗帘也能智能控制呢。
如果阳光太刺眼影响看屏幕或者学习了，只要按个按钮或者系统自动检测到，窗帘就缓缓拉上了。
要是想透透气看看外面的风景，窗帘又能乖乖地打开。
三、怎么实现这个神奇的控制呢？1. 传感器的布置。
在教室的各个角落都装上光线传感器，就像小眼睛一样，时刻盯着教室里的光线情况，然后把信息传给控制系统。
范例
教室日光灯智能控制系统1 课题背景及意义随着我国社会经济与科学技术的不断发展，大家的生活水平在不断的提高，所以人们对一些照明上的节能和科学的管理提出了更高的要求，使得照明智能化的控制在当今社会的地位不断在提高。
与商业楼宇相比较而言，在大学校园里的功率比较大的动力和制冷器械比较少，教室的日光灯具则比较多。
所以，在大学教室里选择合理的日光灯控制方案，配备一些智能的控制系统，不仅可以达到节约能源，降低了学校运营开支，提高了学校的科学管理水平，而且让学校更合理的分配经济，还可以提高社会效益。
大学教室日光灯系统的智能化控制已经逐渐成为现代化学校管理不可分割的一部分，并且它的应用范围在不断地扩大。
所以很有必要对教室日光灯进行智能化管理。
如今新型的照明控制系统主要指综合了照明、自动化控制、计算机技术、电力电子技术和网络技术等的智能照明控制系统。
最根本的是通过充分利用自然光来减少人工照明带来的能源消耗[1]。
目前对灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室日光灯的智能控制尤为缺乏和不完善，特别强调的是我们还停留在简单格式的人工管理。
如今各所院校都在不断的扩招，不管是大学还是中学，从而使教室要不断的扩建，自然而然的教室的用电量会不断的加大，如果教室用电管理的不妥当，将会造成学校大量电能的浪费，不仅使学校经济损失，而且这样能源的浪费与现在的节约能源理念不一致。
再者，如今的智能化程度在逐渐的提高，计算机技术在不断的普及，使得照明的管理也在朝着智能化方向发展。
例如路灯的自动控制、搂道灯光的自动控制等。
这些所有的进步也使得教室日光灯控制也应该向着智能化的方向去发展。
从而，研究简单的、方便的、实用的教室日光灯智能控制系统就具有非常重要的现实意义了。
2 课题研究的主要思路本设计以51单片机为控制中心的最小系统，设计数据采集模块外围电路。
因为要自动控制灯光前提条件就是知道教室内的准确人数，这个就取决于传感器对人流量的准确感知，以及光敏电阻对教室内环境亮暗的正确判断，最后的状态则在LCD1602显示器上显示，并且人员通过按键开关可以对其功能进行相应的操作。
教室灯光自动控制的设计与实现（精选5篇）
教室灯光自动控制的设计与实现（精选5篇）第一篇：教室灯光自动控制的设计与实现教室灯光自动控制的设计与实现摘要：照明管理是教学楼管理的一个重要方面，为节约能源、实现智能化管理，提出了基于MCS-51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该系统的硬件装置和相应软件。
该系统以STC89C52单片机作为控制装置的智能部件，采用热释电红外人体传感器集成模块检测人体的存在，根据教室开灯的条件，系统对人体的存在信号和环境光信号进行智能判断，完成对教室照明回路的智能控制。
关键词：人体、红外线、传感器、自动控制、热释电1.课题研究背景和意义随着社会发展，用电量增大，能源短缺已成为全世界所面临的问题，而此问题对于我国尤为严重。
随着高校扩招、教室扩建，教室照明的需求进一步增多，而教室管理不到位，会造成电能的巨大浪费，提高教室用电效率成为急需解决的问题。
2.教室灯光控制系统方案分析所研制的控制器以人体存在作为主要输入参数。
可以实现自动与手动控制兼容。
有人存在时，传感器通过采集人体红外信号，将信号发送给控制器，控制器自动打开电灯，感知人离开后延时一段时间关灯。
如果教室无人仍然需要灯光，可以打开强制开关，直到有人关掉强制开关。
图1教室灯光自动控制系统结构框图3.2 控制系统的主要硬件电路本系统的主控模块主要采用STC公司的89C52RC作为主控芯片，STC89C52的I/O端口与系统的其他外围器件接口的链接电路如图2所示。
其中具体包括在线编程模块电路、系统复位电路、系统供电电路、环境光采集电路、报警系统电路。
3.系统控制模块的硬件设计3.1系统控制模块的硬件构成系统控制单元以单片机主控模块为核心，其他外围电路主要包括：ISP下载线模块、系统供电模块、硬件时钟模块、环境光模块、热释电红外传感器模块、灯光驱动模块。
其结构框图如图1所示。
图2系统电路图3.3热释电红外传感器模块的工作原理热释电传感器在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去平衡，向外释放电荷，后续电路经过检测处理后就会产生人体存在信号。
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。
教室智能照明控制系统的设计
教室智能照明控制系统的设计随着科技的不断发展，智能化已经渗透到了各个领域，其中智能建筑也成为了研究热点。
在智能建筑中，智能照明系统是其中一个重要的组成部分。
教室作为人们学习工作的场所，如何设计一个智能化的照明控制系统，让学生和老师们能够在舒适的环境中学习和工作，是当前亟待解决的问题。
本文将对教室智能照明控制系统的设计进行阐述，包括系统的结构设计、功能模块设计、使用场景分析等方面。
一、系统结构设计教室智能照明控制系统的结构设计主要包括三个部分：传感器、控制器和执行器。
传感器用于感知教室内的环境信息，包括光照、温度、湿度等参数；控制器用于接收传感器采集到的数据，并进行逻辑判断和控制指令的下发；执行器则是根据控制器的指令来控制灯光的亮度、颜色等参数。
整个系统通过传感器采集环境信息，控制器进行逻辑判断和指令下发，最终通过执行器来实现对照明设备的控制。
二、功能模块设计1. 传感器模块：传感器模块主要包括光照传感器、温度传感器、湿度传感器等，用于感知教室内的环境信息。
光照传感器可以感知光照强度，根据环境光照的强弱来控制灯光的亮度；温度传感器可以感知室内的温度，当温度过高或过低时可以调节灯光的色温来改善环境舒适度；湿度传感器则可以感知室内的湿度，根据湿度的变化来控制灯光的亮度和颜色。
2. 控制器模块：控制器模块主要是对传感器采集到的数据进行处理和分析，然后根据一定的逻辑判断来制定灯光的控制策略。
当光照强度低于一定阈值时，控制器会下发指令来调节灯光的亮度；当室内温度过高或过低时，控制器可以根据预设的温度范围来调节灯光的色温等。
控制器还可以通过与学生老师的手机连接，实现远程控制和定时控制等功能。
3. 执行器模块：执行器模块主要是根据控制器下发的指令来对灯光设备进行控制。
对于智能灯具，可以通过执行器模块实现灯光的调节、开关以及颜色的变化等功能。
三、使用场景分析1. 课堂教学场景：在课堂教学场景下，智能照明控制系统可以根据教室内的光照情况和学生老师的需求来自动调节灯光的亮度和色温，以提高学生们的学习效果和教师的教学效果。
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。
教室灯光自动控制系统 (1)
教室灯光自动控制系统I1 教室灯光自动控制整体描述1.1 灯光控制总体思想该系统以AT89S52单片机[8]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。
整体系统由人体传感器感应信号，再送入单片机进行处理，再由单片机控制控制教室灯光。
同时将环境亮度检测、人工控制、报警控制等功能加入到系统中。
系统设计流程图如下：系统方案分析器件分析选择软件设计硬件设计仿真设计调试整体综合图1设计方案流程图1.2 灯光控制方案分析本电路具有对教室内的人数进行统计和对光照情况进行鉴定的功能，并对灯光进行实时控制，达到方便和节约能源的目的。
电路有两种控制方式：自动控制状态和强制执行状态。
自动控制状态：电路上点复位后自动处于自动控制状态，当环境光照充足时且教室光照强度大于设定值时，不管有没有人，灯都不亮。
若教室光照强度小于设定值，控制会根据人数多少来确定灯的开关，如果有人进入教室，红外传感器感应到后把信号经过隔离缓冲送到CPU 且数码显示电路显示人数为1，同样再有人进出则显示器上数字自动加减1。
强制执行状态：在电路正常工作的情况下，按下强制开关可以通过人对教室灯进行强行控制，再通过按下此按钮也可以恢复到自动控制状态[6]。
系统框图如下：图2 系统方框设计图1.3 控制核心模块本系统采用STC89C52单片机处理芯片[5]，其特点是外围电路简单，价格低廉，虽然此款单片机的工作频率相对较低，但本设计对频率要求不高，能够满足本设计的要求。
另外此款单片机有32个I/O 端口，方便了设计的需要。
图10为单片机最小系统。
因为51单片机的P0口驱动电流小，因此需要外加上拉电阻。
单片机最小系统主要还有晶振电路以、复位电路、及报警电路。
由于蜂鸣器需要的驱动电流较大，单片机I/O 端口不能直接驱动，所以通过一个三极管进行电流放大。
《第2节 科学制作：简单的自动控制装置》(同步训练)高中物理选择性必修 第二册
《第2节科学制作：简单的自动控制装置》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、以下哪项不属于简单的自动控制装置的组成部分？（）A、传感器B、控制器C、执行器D、机织物2、在自动控制装置中，以下哪种传感器主要用于检测温度变化？（）A、光电传感器B、温度传感器C、声波传感器D、湿度传感器3、在设计一个简单的自动控制装置时，如果需要实现温度超过设定值时自动开启风扇降温的功能，下列哪个元件不是必需的？A. 温度传感器B. 继电器C. 可变电阻器D. 微处理器4、关于简单自动控制装置的工作原理，下面说法错误的是：A. 控制系统通过反馈机制来调整输出，使系统达到或维持在期望状态。
B. 自动控制系统只能是开环的，不能是闭环的。
C. 在温度控制系统中，当实际温度高于设定值时，控制器会发出指令让冷却设备工作。
D. 设定值是指希望系统维持的目标值。
5、题目：在制作简单的自动控制装置时，以下哪个部件不是常用的执行元件？A、电磁铁B、电动机C、压力传感器D、温度计6、题目：以下哪种情况会导致自动控制装置的控制系统出现振荡现象？A、控制系统响应速度快B、控制系统响应速度慢C、控制系统反馈延迟大D、控制系统反馈延迟小7、关于简单的自动控制装置，以下说法正确的是（）。
A、简单的自动控制装置无法实现闭环控制。
B、反馈是实现自动控制的关键环节之一。
C、所有自动控制装置都必须包含检测器和执行器。
D、自动控制装置不能控制非线性系统。
分析选项：•A、错误。
简单的自动控制装置不仅可以实现闭环控制，还可以通过设定条件来实现开环控制。
•B、正确。
反馈是指被控量的一部分或全部被送回控制系统作为控制信息，是实现自动控制的关键环节之一。
•C、错误。
简单的自动控制装置可以相对简单，不一定必须包含检测器和执行器，有时也可以通过简单的机械装置或其他非电的手段实现控制。
•D、错误。
自动控制装置可以设计成能够控制非线性系统。
教室灯光自动控制系统设计
IB——运算放大器偏置电流设置端。经RB接VSS端，RB取值为1M左右。
1IN-——第一级运放放大器的反相输入端。
1IN+——第一级运放放大器的同相输入端。
1OUT——第一级运算放大器的输出端。
2IN-——第二级运算放大器的反相输出端。
2OUT——第二级运算放大器的输出端。
课题研究的目的和主要内容：
主要研究目的
基于AT89C52单片机的教室灯光智能设计
加强灯光控制智能化理念
主要研究内容
（1）灯光控制方案的研究；
（2）灯光检测方案的研究；
（3）教室内人数检测方案的研究；
（4）热释电红外传感器的信息处理；
（5）人体与光照环境信号采集Hale Waihona Puke 处理；（6）开发单片机系统；
（7）实验测试与数据分析。
VC——触发禁止端。当VC<VR时禁止触发；当VC>VR时允许触发。VR≈0.2VDD。
VRF——参考电压及复位输入端。一般接VDD。接“0”时可使定时器复位。
A——可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时，允许重复触发，当A=“0”时，不可重复触发。
Vo——控制信号输出端。由Vs上跳边沿触发使Vo从低电平跳变到高电平时为有效触发。在输出延时间TX之外和无Vs上跳变时Vo为低电平状态。
【Key words】heat release infrared sensorphotoconductive dynatron AT89C52
绪论
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,能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求。英国城市大型彻夜灯光照明现象很少见，无论公司和政府部门，都没有虚浮华丽的所谓“照明工程”[14]。夜晚漫步在伦敦街头，看不到大面积光华淌泻与楼体通明的景观，所有照明都基本以不影响人们的正常生活节奏为准。许多店铺橱窗的灯光在打烊后会全部关闭，有些店铺还采用定时关灯装置。在政府住宅楼和公寓楼内，楼道里的公用灯也大多采用自动断电装置。作为提高能源使用效率最重要的途径之一，德国政府努力推动能源公司实施“供热供电结合”，鼓励能源公司将发电的余热尽可能用于供暖。2002年，德国颁布了促进“供热供电结合”的法规，根据这一法规，政府向实施该措施的能源公司，尤其是小型能源公司提供补助，帮助他们置办相应设备。中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。其中路灯照明能耗占30%以上。发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。据统计2005年，我国全社会的总用电量约为24000亿kW·h，照明用电量约为3000亿kW·h，且每年以13%～14%的速度递增，预计到2010年，照明用电量将超过5000亿kW·h，新增照明用电2000亿kW·h[1]。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[10]。目前对灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但针对教室灯光的控制智能系统还不是很完善，依然是人工管理占主导地位。现在伴随各类大、中专院校的扩招，教学楼不断扩建，教室用电负荷不断加大，教室用电系统管理不善，造成学校资源的浪费与经济损失，这种做法显然与当今节约能源的理念相违背。
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。
教室智能照明控制系统的设计
教室智能照明控制系统的设计随着科技的发展，智能化已经成为我们生活的一部分，智能家居、智能办公等智能化设备已经广泛应用于各个领域。
在教育行业中，教室智能照明控制系统的设计也逐渐受到人们的关注。
一个好的教室智能照明控制系统，不仅能够提高教室的照明环境质量，还能够节省能耗，提高教室的智能化水平，提升教学效果。
本文将从教室智能照明控制系统的设计方面进行阐述，包括系统整体架构、功能模块、控制策略等内容。
一、系统整体架构教室智能照明控制系统的整体架构可以分为传感器节点、控制器节点和人机交互界面三个部分。
1. 传感器节点传感器节点是教室智能照明控制系统的重要组成部分，主要用于感知教室内的环境参数，包括光照强度、人体活动等信息。
光照强度传感器可以感知教室内的光照情况，根据实时的光照强度数据来调节灯光亮度，以保证教室内的照明环境质量。
人体活动传感器可以感知教室内人体的活动情况，根据实时的人体活动数据来控制灯光的开关和亮度，以实现节能的目的。
3. 人机交互界面人机交互界面是教室智能照明控制系统的外部操作接口，主要用于教师或学生对系统的操作和监控。
人机交互界面可以通过触摸屏、智能手机App等形式呈现，用户可以通过界面对灯光的开关、亮度等进行手动操作，也可以实时监测教室内的照明环境参数。
1. 传感器数据采集模块传感器数据采集模块负责采集教室内的环境参数数据，包括光照强度、人体活动等信息，传感器数据采集模块可以通过有线或者无线传输方式将采集的数据传输给控制器节点。
2. 控制策略模块控制策略模块是教室智能照明控制系统的核心功能模块，主要用于制定灯光的控制策略。
控制策略模块可以根据传感器数据采集模块传输的环境参数数据来自动调节灯光的亮度和开关状态，也可以根据预设的定时计划来实现对灯光的控制。
三、控制策略教室智能照明控制系统的控制策略可以分为自动控制和手动控制两种模式。
2. 手动控制手动控制模式是教室智能照明控制系统的辅助工作模式，用户可以通过人机交互界面对灯光的开关、亮度等进行手动操作。
教室灯光自动控制系统设计与实现-精品
南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与电气工程学院专业：电气工程及其自动化学生：指导教师：完成日期2014年5月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）教室灯光自动控制系统设计与实现Design and Implementation of Automatic Control System ofClassroom Lights总计：29页表格：4个插图：23幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）教室灯光自动控制系统设计与实现Design and Implementation of Automatic Control System ofClassroom Lights学院：电子与电气工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师（职称）：评阅教师：完成日期：南阳理工学院Nanyang Institute of Technology教室灯光自动控制系统设计与实现[摘要]本设计通过对教室灯光自动控制方法的研究，分析了教室灯光自动控制的原理和实现方法，提出了教室灯光自动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。
该设计以AT89C51单片机为控制核心，采用光敏三极管作为探头对环境光线强度进行检测，采用热释电红外传感器检测教室有无人进出；根据此控制系统对环境光信号和人体存在信号的智能判断，以及对教室合理开灯的条件，完成对教室照明回路的自动控制，从而达到节约电能的目的。
另外，采用液晶显示器显示教室内的人数，还提供超时报警模块电路，方便管理人员对教室进行管理等等。
采用模块化结构设计，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，可以满足各类学校教室灯光控制的要求。
[关键词]AT89C51；热释电红外传感器；自动控制；光敏三极管Design and Implementation of Automatic Control System ofClassroom LightsElectrical Engineering and Automation Specialty JIA Yan-fang Abstract:The design analyzes the principle and realization method of the classroom light automatic control,and puts forward the classroom lighting design idea of automatic control system,and on this basis to develop the intelligent control system hardware and corresponding software through researching on automatic control method for classroom lighting.The design uses AT89C51single-chip microcomputer as control core,using light activated triode as a probe to test the environment light intensity,using pyroelectric infrared sensor to test the result that if anyone into or out of the classroom;According to the control system’s intelligent judgment of the environmental light signal and the human existence signal,as well as to the classroom reasonable conditions,opening the lamp to complete automatic control of the classroom lighting circuit,so as to achieve the purpose of saving electricity.In addition,the design uses liquid crystal display to show the number of the classroom,and provides timeout alarm module circuit to facilitate management to the classroom,and so on.The design adopts modular structure and has advantages of small volume,convenient control,high reliability,strong specificity,reasonable cost performance, It can meet the requirements of classroom lighting control about all kinds of school.Key words:AT89C51;pyroelectric infrared sensor;automatic control;light activated triode目录1引言 (1)1.1本课题研究的目的及意义 (1)1.2本课题研究的内容及技术要求 (2)2系统总体设计 (2)2.1系统整体分析 (2)2.2应解决的主要问题 (3)3系统硬件设计 (3)3.1系统硬件组成 (3)3.2系统主要硬件电路 (4)3.2.1系统主控电路 (4)3.2.2系统供电电路 (6)3.2.3环境光采集电路 (6)3.2.4人体热释电红外传感器电路 (7)3.2.5系统时钟电路 (8)3.2.6超时报警电路 (10)3.2.7系统看门狗电路 (11)3.2.8灯控区模拟电路 (12)3.2.9LCD显示电路 (13)4系统软件设计 (13)4.1系统主程序设计 (13)4.2系统子程序设计 (14)4.2.1环境光采集模块 (14)4.2.2热释电红外传感器模块 (15)4.2.3时钟模块 (15)4.2.4LCD显示模块 (16)4.2.5超时报警模块 (17)5系统仿真与调试 (17)5.1仿真调试方法及注意事项 (17)5.2系统仿真结果 (18)结束语 (20)参考文献 (21)附录 (22)致谢 (29)1引言1.1本课题研究的目的及意义随着社会进步和科学技术的不断发展，人们的生活水平也在不断提高，导致用电负荷的加剧，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发和利用。
教室智能灯光控制的原理
教室智能灯光控制的原理
教室智能灯光控制的原理主要涉及以下几个方面：
1. 传感技术：通过使用传感器（如光照传感器、温度传感器、人体红外传感器等）来感知教室内的环境信息。
光照传感器可以检测光照强度，温度传感器可以感知教室内的温度，人体红外传感器可以检测到人体的存在。
2. 控制器：智能灯光控制系统需要一个中央控制器或微控制器来处理传感器收集到的信息。
控制器可以根据设定的条件和规则，自动调节灯光的亮度、色温和开关。
3. 通信技术：控制器可以通过无线通信技术（如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等），将传感器收集到的环境数据发送给其他设备，或接收远程命令来控制灯光状态。
4. 灯具：教室智能灯光控制系统需要使用可调节的灯具，这些灯具能够根据控制器的指示，自动调节亮度、色温和开关状态。
常见的包括LED灯和可调节灯具。
5. 软件和算法：智能灯光控制系统通常需要使用特定软件和算法来处理来自传感器的数据，进行数据分析和决策。
这些软件和算法可以根据不同的需求，实现自动控制、时间控制、光照调节等功能。
总的来说，教室智能灯光控制系统通过传感器感知环境信息，控制器根据设定的规则和条件来调节灯光状态，通过通信技术将控制指令传输给灯具，从而实现自动化的灯光控制。
教室照明智能控制系统
教室照明智能控制系统摘要本课题针对教室灯光的控制现状及用电大量浪费的现象，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的设计思路。
该系统以单片机作为控制装置的智能部件，采用热释红外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，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。
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】：教室灯光控制热释红外传感器光敏电阻 AT89C52I绪论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,能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。
在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求。
英国城市大型彻夜灯光照明现象很少见，无论公司和政府部门，都没有虚浮华丽的所谓“照明工程”。
夜晚漫步在伦敦街头，看不到大面积光华淌泻与楼体通明的景观，所有照明都基本以不影响人们的正常生活节奏为准。
许多店铺橱窗的灯光在打烊后会全部关闭，有些店铺还采用定时关灯装置。
在政府住宅楼和公寓楼内，楼道里的公用灯也大多采用自动断电装置。
作为提高能源使用效率最重要的途径之一，德国政府努力推动能源公司实施“供热供电结合”，鼓励能源公司将发电的余热尽可能用于供暖。
2002年，德国颁布了促进“供热供电结合”的法规，根据这一法规，政府向实施该措施的能源公司，尤其是小型能源公司提供补助，帮助他们置办相应设备。
中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。
其中路灯照明能耗占30%以上。
发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。
智能教室灯光控制系统的设计
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3、灯光：根据控制指令调节自身的亮度、色温等参数，为教室提供适宜的 光环境。
4、人机交互界面：方便用户对系统进行设置、调整和监控。
4、人机交互界面：方便用户对 系统进行设置、调整和监控。
1、系统搭建：根据设计思路，搭建硬件设备和软件环境，确保系统的稳定 性和可靠性。
2、数据采集：通过传感器采集教室内的光线、人流量等信息，将采集到的 数据传输给控制器。
三、研究问题和假设
本次演示的研究问题是：如何设计一种高效、节能、舒适的高校教室灯光的 智能控制系统？
假设的研究目标是：该控制系统能够根据教室内的环境因素和人员活动情况 自动调节灯光亮度，提高教学环境的舒适度，同时降低能源消耗。
四、研究方法
本次演示采用文献研究法和实证研究法。首先，通过文献研究法分析高校教 室灯光控制系统的现状和发展趋势。其次，通过实证研究法，以某高校教室为研 究对象，对所设计的智能控制系统进行实际测试和评估。
1、传感器和执行器：我们选用光传感器和人数传感器等设备，实时监测教 室内光线强度和人数，并使用执行器自动调节灯光的亮度和开关状态。
2、控制器：我们选用可编程逻辑控制器（PLC）作为核心控制器，实现系统 的自动化控制。
3、人性化操作界面：我们设计一个远程操作界面，方便用户根据实际情况 手动调节灯光亮度和颜色等参数。
与前人研究相比，本次演示所设计的智能控制系统考虑了更多的影响因素， 如人员活动情况、自然光线等。此外，我们所采用的控制算法也更加先进，能够 实现更加精准的灯光亮度调节。七、结论
本次演示通过对高校教室灯光的智能控制系统设计进行研究，发现所设计的 系统具有明显的优势，如提高教学环境舒适度、节约能源等。然而，系统仍存在 一些局限性，需要进一步完善。未来研究方向包括提高自然光线的识别精度、完 善系统的智能调节功能等。
教室灯光自动控制系统
ｌａ ｅ ｉｆａ ｅ ｅ ｓ ｒｄ ｔ ｃｓｔ ｅ ｒｌａ ｅ ｏ ｕｍａ ｘ ｓｅ ｃ ｎ ｄ ｐ ｓｐ ｏｏ ｏ ｄ ｔ ｅ ｒｓｓａ ｃ ｏ ｓｉ ｔｓｃｒ ｕ ｔ ｅ ｓ ｎｒｒ ｄ ｓ ｎ ｏ ｅｅ ｔ ｈ ｅｅ ｓ ｆｈ ｎ ｅ ｉｔｎ ｅ ａ ｄ ａ ｏ ｔ ｈ ｔｃ ｎ ｕｃｉ ｅ ｉｔ ｅ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｉｃ ｉ ｖ ｎ ｔ ｔｓｉｇ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ｉｈ ｎｅ ｓｔ． ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｌｓｒ ｏ ｌ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｎ ｈ ａ ｕ ｅ ｈ ｉｎ ｌｏ ｕ ｎ ｅ ｔ ｎ ｉ ｍｅ ｔｌｇ ｔｉ ｔｎ ｉｙ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｃａ ｓｏ ｍ ｉ ｔｃ ｎ ｉｉ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｍｅ ｒ ｄ ｔ ｅ ｓｇ ａ ｆｈ ｍａ ｎ ｏ ｇ ｏ ｓ
制状 态 ， 当环 境光 照充 足 时 且 教 室 光 照 强 度 大 于设 定 值 时 ， 管有 没有 人 ， 不 灯都 不亮 。若 教室 光 照强 度小 于 设 定 值 ， 制会 根 据人 数 多少来 确定 灯 的开 关 ， 果有 控 如 人进 入教 室 ， 红外 传 感 器 感 应 到 后 把 信 号 经 过 隔 离缓 冲送 到 Ｃ Ｕ且数 码 显示 电路 显 示 人 数 为 １ 同样 再 有 Ｐ ， 人 进 出则 显示 器上 数字 自动加减 １ 。 强制 执行 状 态 ： 电路 正 常工 作 的情 况 下 ， 下强 在 按
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教室灯光自动控制系统I1 教室灯光自动控制整体描述1.1 灯光控制总体思想该系统以AT89S52单片机[8]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。
整体系统由人体传感器感应信号，再送入单片机进行处理，再由单片机控制控制教室灯光。
同时将环境亮度检测、人工控制、报警控制等功能加入到系统中。
系统设计流程图如下：系统方案分析器件分析选择软件设计硬件设计仿真设计调试整体综合图1设计方案流程图1.2 灯光控制方案分析本电路具有对教室内的人数进行统计和对光照情况进行鉴定的功能，并对灯光进行实时控制，达到方便和节约能源的目的。
电路有两种控制方式：自动控制状态和强制执行状态。
自动控制状态：电路上点复位后自动处于自动控制状态，当环境光照充足时且教室光照强度大于设定值时，不管有没有人，灯都不亮。
若教室光照强度小于设定值，控制会根据人数多少来确定灯的开关，如果有人进入教室，红外传感器感应到后把信号经过隔离缓冲送到CPU 且数码显示电路显示人数为1，同样再有人进出则显示器上数字自动加减1。
强制执行状态：在电路正常工作的情况下，按下强制开关可以通过人对教室灯进行强行控制，再通过按下此按钮也可以恢复到自动控制状态[6]。
系统框图如下：图2 系统方框设计图1.3 控制核心模块本系统采用STC89C52单片机处理芯片[5]，其特点是外围电路简单，价格低廉，虽然此款单片机的工作频率相对较低，但本设计对频率要求不高，能够满足本设计的要求。
另外此款单片机有32个I/O 端口，方便了设计的需要。
图10为单片机最小系统。
因为51单片机的P0口驱动电流小，因此需要外加上拉电阻。
单片机最小系统主要还有晶振电路以、复位电路、及报警电路。
由于蜂鸣器需要的驱动电流较大，单片机I/O 端口不能直接驱动，所以通过一个三极管进行电流放大。
当教室里面没有人时系统会通过热释电红外感应无人信息，传递给单片机进行处理后使教室里面（即控制区）的灯全部关闭。
知道下次有人进来时才点亮。
同时当人出去后蜂鸣器报警然后灯关闭。
本报警电路由蜂鸣器、三极管、非门组成。
如图所示：单片机AT89C52光敏电阻探测组件隔离缓冲器热释红外传感器组件强制开关组件受控灯系统报警系统计数电路图3 单片机最小系统1.4 教室人数检测模块1.4.1 热释电红外传感器的原理热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。
不同的是热释电红外传感器[2]的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。
为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。
热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。
由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104M 欧姆，故引入的N 沟道结型场效应管应接成共漏形式(即源极跟随器)来完成阻抗变换。
热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。
设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。
由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。
X111.0529MC230pC330pX1X2RESETC110uG N DR21kR310kG N DRSTXTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52WR RS X1X2RST LCDENEOC START P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.7P2.6P1.6P1.4P1.5P1.2P1.1P1.3P1.0P3.0FM 234567891RP1RESPACK-8+5VD0D1D2D3D4D5D6D7P3.2P1.7V C C最小系统D0D1D2D3D4D5D6D7图4双探测元热释电红外传感器图4是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。
使用时D 端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出。
该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。
它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。
对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。
信号经过热释电红外传感器之后，产生的波形不能为单片机所接受，中间必须有一个信号调节电路。
本系统采用BISS0001[1]集成电路可将传感器的信号转换为标准的高低电平。
其电路原理图如图5所示。
图5热释电信号调节电路1.4.2 教室人数检测模块的功能实现热释电红外传感器采集到的信号首先由BISS0001芯片[1]在不可重复触发工作方式下经一、二级运算放大器、双向鉴幅器、延时器等处理后变成比较标准的高低电平后，将此标准信号接到单片机上的P2口上，并对相应引脚通过软件方法对引脚信号进行检测来统计进入教室的学生人数。
另外也可以将它接到中断引脚采用外部中断的方法将采集到得信号转化成统计的进入到教室里的人数。
对于本系统，采用普通引脚信号检测的方法用两个热释电红外传感器：一个放在前门用来感应进来教室的人体信号；另一个放在后门用来感应从教室出去的人体信号，来实现对进出教室的人数的检测。
若此部分通过两个开关来模拟热释电红外传感器感应信号的情况如下图所示：图6 红外检测模块示意图1.5 教室光照强度检测模块1.5.1 光敏三极管的选择及功能简述光照强度检测采用的是光敏三极管[2]。
光敏三极管与普通半导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制成的具有NPN 或PNP 结构的半导体管它在结构上与半导体三极管相似，它的引出电极通常只有两个，也有三个的。
光敏三极管的结构为适应光电转换的要求，它的基区面积做得较大，发射区面积做得较小，入射光主要被基区吸收。
和光敏二极管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透镜金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片上。
XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52WR RS X1X2RSTLCDEN EOC START P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.7P2.6P1.6P1.4P1.5P1.2P1.1P1.3P1.0P3.0FM D0D1D2D3D4D5D6D7P3.2JINP2.6P1.7V C CFORCEP2.5MODECHUP2.7P2.4将光敏三极管接在图6所示的电路中，光敏三极管的集电极接正电位，其发射极接负电位。
当无光照射时，流过光敏三极管的电流，就是正常情况下光敏三极管集电极与发射极之间的穿透电流Iceo 它也是光敏三极管的暗电流，其大小为Iceo =(1 + hFE) I式中: Icbo---集电极与基极间的饱和电流;hFE ---共发射极直流放大系数。
当有光照射在基区时，激发产生的电子--空穴对增加了少数载流子的浓度，使集电结反向饱和电流大大增加，这就是光敏三极管集电结的光生电流。
该电流注入发射结进行放大，成为光敏三极管集电极与发射极间电流它就是光敏三极管的光电流。
可以看出，光敏三极管利用普通半导体三极管的放大作用，将光敏二极管的光电流放大了( I + hFE) 倍。
所以，光敏三极管比光敏二极管具有更高的灵敏度。
光敏三极管产品特点：(1) 灵敏度高，响应速度快，易与晶体管、集成电路相匹配；(2) 带有基极引出线的光敏管，可以在基极上施加相应偏置电压，进行信号调制；(3) 体积小，重量轻，寿命长，可靠性高；(4) 金属玻璃封装的器件，具有玻璃表面耐磨性好、光洁度高、耐焊接、耐高低温性能好等。
1.5.2 光敏三极管检测光强原理及其模拟形式光敏三极管本身就是一个放大器，但是由于外界环境（如温度等）对其干扰较大，我们需要另外一个集成运放电路对它的信号进行进一步的放大，使其检测转化的范围大一点[11]。
另外再放大的电流信号后面接上一个电阻（范围在1K-3K之间），将电流信号转化成电压信号。
该电压信号通过AD转换后变成相对稳定的值后通过软件设置定值并与其进行比较，从而达到对光信号的检测目的。
此部分由一个滑动变阻器、AD转换芯片(ADC0808)[12] 构成，由滑动变阻器来模拟光线的强弱控制，通过AD转换后蒋模拟量转化为单片机可以处理的数字量并且信号通过P1口来传递给AT89C52单片机进行处理。
如图所示：OUT121ADD B 24ADD A 25ADD C 23VREF(+)12VREF(-)16IN31IN42IN53IN64IN75START 6OUT58EOC 7OE9CLOCK 10OUT220OUT714OUT615OUT817OUT418OUT319IN228IN127IN026ALE 22U2ADC0808U2(CLOCK)EOC STARTP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0RV1(3)42%RV11k+5v图7 感光信号采集模拟电路1.6 灯控模拟模块本控制系统用四个按钮分别来表示进出门情况、强制开关、模式开关。