目 录
绪
1 教室灯光动控制整体描述
11 灯光控制总体思想 7
12 灯光控制方案分析 8
13章结9
2 硬件电路设计
21微控制器10
211核心控制模块 11
22 教室数检测模块 11
221 热释电红外传感器原理 11
222 教室数检测模块功实现 12
23 教室光强度检测模块 14
231 光敏电阻选择功简述 14
232 光敏电阻检测光强原理 16
24 键控制模块 17
25 液晶显示模块 18
26 时钟模块19
27章结21
3 系统软件设计
31系统监控程序模块21
32系统检初始化22
33 系统程序流程图 22
34系统子程序流程图 22
341键控制流程图23
342液晶显示流程图24
4 系统仿真
41调试方法步骤27
42 问题分析27
5总结展
51总结28
52展28
参考文献 29
致 谢 30
摘
该课题研究象前院校合理电力资源现象综合分析传统明系统智明系统灯光控制方法提出51单片机核心教室智明控制方案基础明系统分硬件软件两部分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灯控模块等STC89C52单片机作该控制系统核心元件处理模块传输信息体存通热释电红外传感器检测教室中光强度利光敏电阻设计电路检测分析开灯需必条件该系统通体否进入教室里面教室中光强检测否达设定开关时间段等条件判断信息综合处理实现教师灯光智控制目避免量浪费电力资源该系统具安装方便工作稳定实性强等优点程度够帮助高等院校实现教室灯光智控制定范围实现源节约利系统采编程语言C语言采模块化设计思想结构清晰合理移植性便改进扩展
关键词：灯光控制热释红外传感器光敏电阻AT89C52
The Auto control System of Classroom Lights
Abstract
The research object of this topic is the phenomenon of unreasonable use of electric power resources in the major institutions The paper analyzes the control method of lighting in traditional lighting system and intelligent lighting system and puts forward the classroom intelligent lighting control scheme with 51 single chip as the core The On this basis the lighting system is divided into two parts hardware and software including hardware control module liquid crystal display module clock module infrared detection module and light control module lamp AT89C52 microcontroller as the core components of the control system the existence of the human body with a pyroelectric infrared sensor to detect the classroom light intensity is the use of photosensitive resistor design circuit to detect according to the necessary conditions for classroom lighting the system through Whether the human body into the classroom and the classroom light intensity detection and whether to set the time to switch the conditions of the judge after the integrated treatment to achieve the purpose of classroom lighting intelligent control thus avoiding the classroom power resources a lot of waste The system has the advantages of small size high reliability convenient control practicality and high cost performance It can help the colleges and universities to realize the intelligent control of classroom lighting to a large extent so as to realize the energy saving and Use the system used by the programming language is C language the use of modular design ideas clear and reasonable structure good portability easy to improve and expand
Key words light control heat release infrared sensor photoconductive dynatron AT89C52
绪
伴着现代科技断进步类文明发展资源合理开发利已成国竞争必然求类开发利资源时避免会产生浪费然中摩羯浪费非避免需浪费资源通合理效手段减少必浪费资源充分利国甚全类说疑种行效办法缓解目前世界源资源短缺问题着突出意义灯光控制早前已存均工控制现阶段国智明控制系统应已慢慢开始采前院校教室明系统说处导位然工控制然法实时控制教室中灯亮灭仅仅工理仅投入力资源非常取效果明显目前国院校断扩招教学楼断新建教室中明控制系统然传统工控制保证教师完课教室学生走完会立刻关闭教室中灯种情况电力资源量浪费显然种做法前阶段国持续发展理念相违背
现阶段国数高校教室明系统采然传统明系统：支路电源配电箱分出教学楼灯具支路供电灯具连接方式般串联联然通工开关控制进控制灯具开关系统缺点工开关控制情况法实时灯具该系统法实现性化特定情形功化系统理然现通方式控制灯亮灭声控开关通声音强弱确定灯亮灭旦外界条件非般情况声控开关周围噪声雨天雷特殊情况时会造成电浪费声控电路说实现功非常限声音情况灯会亮声控系统结构然简单功非常单法实现性化控制着社会断前发展机械动化应断提高生活中量应计算机技术教室明系统应着性化智化方发展系统通热释电红外传感器感知存通光敏电阻检测教室光强通信息采集单片机处理控制教室中灯亮灭实现教室灯光智控制达节约源目
研究目容：
目
1设计行性教室智灯光控制系统
2系统性化智化
3节约源
研究容：
（1）智灯光构想
（2）检测方案设计
（3）教室数统计
（4）热释电红外传感器原理
（5）体信息教室光强信息采集处理
（6）单片机控制系统应
（7）软件仿真
（7）硬件调试分析
1 教室灯光动控制系统整体概括
11 灯光控制总体构想
该智明控制系统采核心元件STC89C52单片机单外部连接着电路外围电路包括：体信息采集电路光强采集电路液晶显示电路时钟电路开关控制电路等体信息采集采热释电红外传感器通红外发射红外接收采集信息传递单片机单片机进步处理信息环境中光强通光敏电阻采集光强强流光敏电阻电流光敏电阻分电压低较器标准信号传入单片机进行处理考虑正常条件教室灯光亮灭条件整系统首先通热释电红外传感器体信息采集光线检测电路光强信息采集软件开关灯时间设定单片机信息进行综合处理判断进智控制教室中灯光
方案设计流程图：
图1 系统设计流程图
12 灯光控制方案研究
该套教室灯光智控制系统具教室中数统计正常环境教室光强度检测功现实生活中灯光控制情况教室灯光该系统智控制够实现易理节约源目标该智控制系统包括两种控制模式：1动控制模式2强制执行模式
动控制模式：编写程序烧录进单片机电源接入该系统硬件电路复位钮系统处动控制状态教室中光强较时流光敏电阻电流时光敏电阻电压种情况教室没灯会亮光强强灯亮作系统开关灯判教室光强度较时时光敏电阻分电压会较时未开灯设定时间教室灯然会亮时间处开灯设定时间段时系统通进入教室中数统计确定开灯具数量位置室外进入室时位教室门口红外开始工作时体信号转换电压脉信号脉信号隔离缓送CPU信号处理CPU会发送指令液晶显示器显示前教室数反教室出时液晶显示器数动减1教室数减零时时条件已满足开灯设定条件教室里面光强低系统均关闭灯光教室中否作开关灯条件
强制执行模式：电路工作正常环境时教室里面光强强者弱时间否达系统设定开启时间强制转换钮该系统立刻变换手动控制电路通工开关操作控制教室灯亮灭需次启动智明控制系统时通复位钮者次转换钮系统次工作动控制模式
系统结构图：
图2 系统方框设计图
13 章结
章介绍教室智明系统设计方案实现该方案需条件通分析知灯光智控制条件分三：光强否足够弱二否达教室灯光开时间三否教室里面否三条件缺少中条件灯会亮
2 硬件电路设计
21 微控制器
STC89C52单片机STC公司生产种微控制器特点：低功耗高性具8K字节编程Flash存储器STC89C52系列单片机典MCS51核目前市场存系列单片机数原基础做改进传统系列单片机相较改进芯片功更加完善单芯片拥灵巧8位CPU编程Flash众嵌入式控制应系统选择STC89C52芯片工作STC89C52单片机标准功： 32 位IO口线8k字节Flash512字节RAM置4KB EEPROM门狗定时器复位电路16 位定时器计数器3全双工串行口外部中断4外STC89X52两种省电模式供选择空闲模式cup停止工作时时RAM定时器计数器串口中断等够继续工作掉电保护方式RAM容保存振荡器冻结单片机停止切工作次中断硬件复位时单片机重新开始工作高工作频率35MHz图3单片机引脚图：
图3 STC89C52引脚图
211 核心控制模块
该系统控制模块51单片机核心硬件电路组成部分复位电路晶振电路两部分组成晶振选择般情况方便计算电路工作频率时选12MHz晶振晶振相连接电容通常皮法量级22pF30pF47pF等复位电路复位时间利公式计算系统选电容电阻分10uF10k单片机系统图示：
图4 单片机系统
22 教室数检测模块
221 热释电红外传感器原理
热释电红外传感器制作原理基热电效应热释电红外部热电元高热电系数钽酸锂铁钛酸铅汞陶瓷硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成极化着温度变化发生变化防止身变化带负面效果种传感器工艺连接方式两特征致热点元反相串联连成差动形式物体直接接触外部红外线量变化然够检测通转换转换电信号输出结构热释电红外传感器完成阻抗变换引入场效应热电元输出电荷信号直接时输出电压形式需通电阻进行转换时应选择阻值较高电阻进行转换引入N沟道结型场效应接成漏形式(源极器)实现阻抗变换热释电红外传感器包括三部分：传感探测元干涉滤光片场效应匹配器设计时高热电材料制成定厚度薄片金属电极镀正反两面然加电极化热释电探测元便制成加电极化电压正负极性分极化探测元分正负两极
图5双探测元热释电红外传感器
图5双探测元热释电红外传感器结构示意图时候D 端接电源正极G端接电源负极信号S端输出消环境身变化引起干扰两极性相反特性致探测元串联起组成该传感器传感器补偿利两极性相反相等干扰信号部互相抵消外界红外辐射辐射传感器热释电传感器通安装传感器前面菲涅尔透镜聚焦加两探测元传感器输出电压信号
222 教室数检测模块
热释电红外传感器采集信号首先较器LM339缓通较信号接单片机IO口软件设计通IO口断扫描信号基准信号进行统计进入教室总数外种方法通该引脚中断引脚相连利外部中断方法教室中数通电信号进行转换系统采普通引脚信号检测方法两红外放置教室进门处中发射红外线接收放置两红外判断结果更准确教室门口时红外发射发射红外线体反射红外接收反射回光线进行接收时位门口指示灯点亮传感器采集信号传输单片机单片机处理液晶屏显示数加1门口进入教室时液晶显示屏数断增加直软件设定值门口走出时门口时红外进入时序刚相反时较器LM339传入单片机信号进入时信号相反单片机信号处理液晶显示屏数减1
图6 红外检测电路
LED7LED6两二极红外接收LED8LED9两二极红外发射两二极组成红外电阻R21R22目限流避免电流导致元件损坏R12R13位接收端拉电阻输出高电红外前时接收收体反射回红外线时接收导通接电压低输入端25VV+V输出高电LED指示灯灭单片机通传输高低电进行判断确定否进入教室中
LM339部四独立电压较器电压较器工作原理：正极输入电压负极输入电压（V+>V）时输出高电负极输入电压正极输入电压（V>V+）时输出低电里单片机通接收LM339输入电高低硬件电路作出相应操作
LM339芯片引脚图图7示引脚定义功：
图7 LM339芯片引脚图
121314脚均较器输出端
3脚接电源正极
12脚接
411脚均较器输入端
功特点：
1 电压失调般2mv
2 模范围0V电源电压减15V
3 较信号阻限制宽
4 LM339 Vcc电压范围宽单电源236V双电源+1V+18V
5 输出端电位灵活方便选
6 差动输入电压范围甚等Vcc
23 教室光强度检测模块
231 光敏电阻功简述
光电效应光敏电阻工作基原理电极引线封装半导体材料两端透明窗壳里封装着电极引线光敏电阻形成通常两电极做成梳状增加光敏电阻灵敏度制造光敏电阻材料包括：金属硫化物硒化物碲化物等半导体通常采涂敷喷涂烧结等方法绝缘衬底制作薄光敏电阻体避免受潮影响灵敏度引线封装具透光镜密封壳体入射光射消失时光子激发产生电子空穴发生复合时半导体中载流子数目减少光敏电阻恢复原阻值电压加光敏电阻两端金属电极会电流流电阻受定波长光线射时电路中载流子会变时电流会变电阻值会变光信号转变电信号普通电阻样光敏电阻没极性时候直流电压交流电压二者均半导体器件半导体导电力强弱半导体导带载流子数目少衡量载流子导电力强载流子少导电力弱光敏电阻光强变化图示：
图8 光敏电阻值光强关系
光敏电阻参数：
（1）光电流亮电阻外加电压加光敏电阻两端外界光射光敏电阻时流光敏电阻电流称光电流外加电压电流值亮电阻
（2）暗电流暗电阻电阻两端加定电压光射时候流电流暗电流电压电流暗电阻
（3）灵敏度光敏电阻灵敏度指光射时暗电流光射时光电流值
（4）光谱响应称光谱灵敏度指波长单色光射光敏电阻时灵敏度光波长射灵敏度画成曲线光谱响应曲线
（5）光特性穗光强变化特性称光特性光敏电阻阻值光强度关系图出光强度增加会光敏电阻阻值迅速降中存拐点着刚找强度逐渐增光敏电阻阻值断变变缓出曲线般非线性
（6）伏安特性曲线加光敏电阻两端电压流光敏电阻电流表示光敏器件说光强度定时光电流外加电压增增
（7）温度系数温度半导体材料影响忽略部分光敏电阻低温光电灵敏较高高温灵敏度较低
（8）额定功率指电路中允许消耗功率光敏电阻说温度降低消耗功率高
232 光敏电阻检测光强原理
图示光敏电阻测量光强示意图中LIGHT1光敏电阻外界光射光敏电阻时光强强时候导带载流子导电力强光敏电阻阻值较分电压低时LM3395脚电压4脚电压V+>V较器2脚输出高电天黑时候光强较弱时导带载流子少光敏电阻阻值较4脚分电压高图出时4脚电压25VV+
图9光强检测原理图
24 键控制模块
控制系统七开关钮中包括复位钮选择钮确认加减切换手动控制钮复位钮顾名思义复位钮时系统数清零重新工作软件设定初始状态选择确认加减等四钮系统时间设定钮时间设定包括前劲设置灯光开启时间段设置切换钮强制状态智模式切换手动开关强制状态灯光亮灭控制智控制模式灯光设定开放时间段达通光敏电阻教室光强测量通红外体信息测量单片机通信息综合处理判断条件否时满足条件时满足教室中灯光动点亮否教室灯光旧保持黑暗时教室中状态教室灯光电亮情况系统通进入教室中数统计根程序设定数范围智控制教室中部分灯点亮避免灯具导致浪费电量情况
图灯控开关转换模拟：
图10键模块图
25 液晶显示模块
设计LCD1602液晶模块采HD44780控制器控制器HD44780具实功较强指令集具字符移动跳动功LCD1602单片机MUC通信两种传输方式中包括8位4位行传输HD44780控制器两8位寄存器指令寄存器（IR）数寄存器(DR)忙标志显示数(BF)字符发生器(ROM)显示数（RAM）址计数器等组成IR寄存器指令码写入读出DR寄存数数部操作动写入DDRAMCGRAM者暂存DDRAMCGRAM读出数BF1时液晶模块处部处理模式响应外部操作指令接受数DDRAM存储显示字符存储80字符码CGRAM8位字符码生成5*7点阵字符160种5*10点阵字符32种AC存储DDRAMCGRAM址果址码指令写入IRIR动址码装入AC时选择DDRAM者CGRAM单元
LCD1602液晶模块引脚功：
第1脚：GND接
第2脚：VCC接电源+5V
第3脚：V0液晶显示器度调整端通常脚会接10K电位器进行度调节
第4脚：RS寄存器选择高电1时选择数存储器低电0时选择指令存储器
第5脚：RW读写信号线高电1时进行读操作低电0时进行写操作
第6脚：E（EN）端高电1时读取信息负跳变时执行指令
第7—14脚：D0~D78位双数端
第15脚：背光正极
第16脚：背光负极
图示液晶1602单片机连接图：
图11液晶1602连接示意图
26 时钟模块
根教室灯光环境时间素应作该系统判断系统更加智化运行课题中硬件电路中加入时钟电路
考虑时钟电路掉电情况然需工作单片机资源限采具充电力实时时钟芯片DS1302作时性存放数RAM寄存器该模块作系统掉电情况然够准确走时避免系统特殊原导致断电出现走时准确情况时钟模块采芯片DS1302DS1302种高性低功耗实时时钟芯片附加31字节静态RAM采SPI三线接口CPU进行步通信采突发方式次传送字节时钟信号RAM数实时时钟提供秒分时日星期月年记录31天月份进行动调整闰年具补偿功工作电压范围25～55V采双电源供电（电源备电源）设置备电源充电方式提供备电源进行涓细电流充电力
DS1302引脚图示：
图12 DS1302引脚图
引脚功：
Vcc1：电源
Vcc2：备份电源Vcc2>Vcc1+02V时Vcc2DS1302供电Vcc2SCLK：串行时钟输入控制数输入输出
IO：三线接口时双数线
CE：输入信号读写数期间必须高电该引脚两功：第CE开始控制字访问移位寄存器控制逻辑次CE提供结束单字节字节数传输方法
X1X2晶振接口
图13时钟模块连接图
U1时钟芯片DS1302通第567脚单片机相连通程序读取时钟芯片发时间显示J1纽扣电池备电池时间会停止外界电源未关闭时里纽扣电池然时钟芯片供电防止时间停止走时异常R2R3R4拉电阻里作提高抗干扰力Y1晶振原理单片机晶振样提供振荡信号芯片芯片正常运行里芯片规定晶振32768HzRST复位片选线引脚单片机复位信号相连通RST输入驱动置高电启动数传送单片机P26引脚时钟输入端SCLK连接时钟进行控制
27 章结
章讲述该系统组成部分中包括：核心控制模块教室数检测模块光强度检测模块键控制模块液晶显示模块时钟模块模块作系统部分发挥着重作独立相互联系形成统整体
3 系统软件设计
31 系统监控程序模块
系统程序模块分两部分包括监控程序命令处理子程序监控程序作子程序调子程序程序调51系列单片机系统资源限程序会断调子程序形成限循环程子程序包括中断子程序功子程序二者间互相嵌套调中断子程序够调功子程序功子程序调中断子程序应程序编写中方便程序子程序调通常会子程序写成模块化形式具体操作执行需命令子程序执行子程序模块包含着命令子程序编写方法实际求功紧密相关
控制系统核心部分监控程序外围模块实现控制系统中应般需监控模块监控程序接受模块指令处理转相应子程序子程序执行相应功
明系统监控程序外围功模块调中包括体信息采集时钟设定键扫描液晶显示中断处理等初始化检外余部分监控程序连接起形成循环指令执行均循环中断执行
32 系统检初始化
保证系统够正常运行检初始化必少必条件系统电复位检初始化程序便启动完成系统检初始化初始化程外围器件初始参数设置定义系统初始化液晶显示器ds1302芯片部寄存器初始化
确认准备工作否绪需芯片接口进行检测例检测液晶1602显示否正常度否合适时钟芯片DS1302否初次状态抑处备电源供电振荡状态检测系统中时间控制准确性
33 系统程序流程图
图14 程序流程图
该流程图描述整系统教室灯光控制情况首先器件端口初始化系统电复位处动控制模式液晶1602显示器会根进出教室数实时显示教室数量时系统根数少光强否达系统设定开关时间段控制教室里灯亮灭转换钮教师中灯光通工控制
程序设计：
void main()
{
AUTO_LED0 默认动模式
init() 液晶初始化
T0_init() 定时器初始化
while(1)
{
if(Adjust0) 非调节模式显示时间
{
Time_Display() 显示时间
Open() 动作判断根光线数开关
Count_Value()
}
Keyscan() 扫描键盘
}
}
34 系统子程序流程图
341 键控制流程图
流程图描述通键模拟进出教室情形光强变化情况滑动变阻器模拟智控制模式jin键时液晶显示屏数加1chu键时液晶显示屏数减1进入数10光强没超限值时候模拟灯全亮数10时灯亮半系统处强制控制状态时灯亮灭工控制切换钮转换工控制模式时通手动开关钮控制教室中灯亮灭图位模拟进出教室时流程图：
图15 键模拟图
342液晶显示控制流程图
流程图处理信息显示液晶显示屏首先液晶初始化具体初始化方式参考LCD1602技术手册次设置液晶读写指令相关数显示位置系统开始工作时通软件程序设定单片机传输信号进行处理通液晶显示屏应数实时显示出
图16 液晶显示
液晶显示程序：
void LCD_Display_String(unsigned char lineunsigned char *string)
{ 液晶屏显示容显示容写应位置
unsigned char i
unsigned char address0
if(line1)
{
address0x80 0X80第1行第1位置 0x81第2位
}
else if(line2)
{
address0x80+0x40 0X80+0x40第2行第1位置0X80+0x40+1第2行第2位
}
for(i0i<16i++)
{
write_com(address)
write_date(string[i])
address++
}
}
4 系统仿真
初始状态数设0光强通P20口控制开关时模拟黑暗环境时电路板黑暗指示灯会点亮外两开关时模拟进入教室者教室里面出应液晶显示屏会显示出教室刻剩余数时黑暗环境教室两条件均满足情况明灯会根实际情况发光图系统仿真图：
图17 系统仿真图
41 单片机调试方法步骤
单片机系统调试包括两部分硬件软件通硬件软件调试发现系统运行时存问题根运行结果判断设计否合理
系统调试时候首先硬件部分进行调试软件部分PC程序进行调试修改直没错误然硬件软件进行动态调试二者均没问题系统正常工作
(1)静态调试：减少硬件明显障种电子元件焊接电路板伤首先保证电子元件引脚连接电源正负极正确防止极性接反导致芯片传感器损坏外必须断电情况插入芯片需注意芯片方插反
(2)软件调试：软件调试利相应仿真软件硬件原理图画出附相应程序代码通仿真观察实验结果调试程中通相应窗口显示运行状态寄存器数变化端口状态等通结果分析确保程序够正确运行
(3)动态调试：硬件电路软件紧密相关软件仿真法实际硬件电路相结合动态调试程中然会出现问题时需硬件电路软件结合起进行线调试
42 问题分析
该系统针教室明系统提出理行办法实际应中需考虑相关问题： （1）光强忽明忽暗时光敏电阻光强检测会摇摆定系统会出现灯光停闪烁情况问题光敏三级代光敏电阻 （2）快速通放置红外门口时系统时法精确检测出否进出解决办法灵敏度更高红外设备检测 （3）系统中采电池作备电源计时时间长点亮问题类似应急明灯样备电源供电
5 总结展
51 总结
系统通现阶段国院校教室明系统分析提出通STC89C52单片机核心模块智明控制系统该系统相传统明系统说着更加性化智化理理念首先该系统模块化程序设计硬件电路分成部分中包括时钟电路模块液晶显示模块灯控模块数检测模块光强检测模块等模块独立工作形成统整体该系统正常条件开灯需条件均考虑教室亮度降定范围教室里时会动启动控制程序开灯设定某时间段开灯时间情况夜间时灯会亮时该系统考虑特殊条件教室灯光控制时需系统工作模式切换强制模式实现控制灯亮灭该系统具体积成高易安装等优点该系统仅适高校教室中灯控制时该系统应公司办公室型会议室等等
52 展
教室面积教室灯光数量样教室部安装智设备数量样特环境中光强检测教室中方光强度肯定样安装光强检测设备光强数采集会准确进影响明控制系统运行避免种现象发生安装光强检测器件系统更加
实验初步表明系统实性应教室公司型会议室等
参考文献
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绪
1 教室灯光动控制整体描述
11 灯光控制总体思想 7
12 灯光控制方案分析 8
13章结9
2 硬件电路设计
21微控制器10
211核心控制模块 11
22 教室数检测模块 11
221 热释电红外传感器原理 11
222 教室数检测模块功实现 12
23 教室光强度检测模块 14
231 光敏电阻选择功简述 14
232 光敏电阻检测光强原理 16
24 键控制模块 17
25 液晶显示模块 18
26 时钟模块19
27章结21
3 系统软件设计
31系统监控程序模块21
32系统检初始化22
33 系统程序流程图 22
34系统子程序流程图 22
341键控制流程图23
342液晶显示流程图24
4 系统仿真
41调试方法步骤27
42 问题分析27
5总结展
51总结28
52展28
参考文献 29
致 谢 30
摘
该课题研究象前院校合理电力资源现象综合分析传统明系统智明系统灯光控制方法提出51单片机核心教室智明控制方案基础明系统分硬件软件两部分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灯控模块等STC89C52单片机作该控制系统核心元件处理模块传输信息体存通热释电红外传感器检测教室中光强度利光敏电阻设计电路检测分析开灯需必条件该系统通体否进入教室里面教室中光强检测否达设定开关时间段等条件判断信息综合处理实现教师灯光智控制目避免量浪费电力资源该系统具安装方便工作稳定实性强等优点程度够帮助高等院校实现教室灯光智控制定范围实现源节约利系统采编程语言C语言采模块化设计思想结构清晰合理移植性便改进扩展
关键词：灯光控制热释红外传感器光敏电阻AT89C52
The Auto control System of Classroom Lights
Abstract
The research object of this topic is the phenomenon of unreasonable use of electric power resources in the major institutions The paper analyzes the control method of lighting in traditional lighting system and intelligent lighting system and puts forward the classroom intelligent lighting control scheme with 51 single chip as the core The On this basis the lighting system is divided into two parts hardware and software including hardware control module liquid crystal display module clock module infrared detection module and light control module lamp AT89C52 microcontroller as the core components of the control system the existence of the human body with a pyroelectric infrared sensor to detect the classroom light intensity is the use of photosensitive resistor design circuit to detect according to the necessary conditions for classroom lighting the system through Whether the human body into the classroom and the classroom light intensity detection and whether to set the time to switch the conditions of the judge after the integrated treatment to achieve the purpose of classroom lighting intelligent control thus avoiding the classroom power resources a lot of waste The system has the advantages of small size high reliability convenient control practicality and high cost performance It can help the colleges and universities to realize the intelligent control of classroom lighting to a large extent so as to realize the energy saving and Use the system used by the programming language is C language the use of modular design ideas clear and reasonable structure good portability easy to improve and expand
Key words light control heat release infrared sensor photoconductive dynatron AT89C52
绪
伴着现代科技断进步类文明发展资源合理开发利已成国竞争必然求类开发利资源时避免会产生浪费然中摩羯浪费非避免需浪费资源通合理效手段减少必浪费资源充分利国甚全类说疑种行效办法缓解目前世界源资源短缺问题着突出意义灯光控制早前已存均工控制现阶段国智明控制系统应已慢慢开始采前院校教室明系统说处导位然工控制然法实时控制教室中灯亮灭仅仅工理仅投入力资源非常取效果明显目前国院校断扩招教学楼断新建教室中明控制系统然传统工控制保证教师完课教室学生走完会立刻关闭教室中灯种情况电力资源量浪费显然种做法前阶段国持续发展理念相违背
现阶段国数高校教室明系统采然传统明系统：支路电源配电箱分出教学楼灯具支路供电灯具连接方式般串联联然通工开关控制进控制灯具开关系统缺点工开关控制情况法实时灯具该系统法实现性化特定情形功化系统理然现通方式控制灯亮灭声控开关通声音强弱确定灯亮灭旦外界条件非般情况声控开关周围噪声雨天雷特殊情况时会造成电浪费声控电路说实现功非常限声音情况灯会亮声控系统结构然简单功非常单法实现性化控制着社会断前发展机械动化应断提高生活中量应计算机技术教室明系统应着性化智化方发展系统通热释电红外传感器感知存通光敏电阻检测教室光强通信息采集单片机处理控制教室中灯亮灭实现教室灯光智控制达节约源目
研究目容：
目
1设计行性教室智灯光控制系统
2系统性化智化
3节约源
研究容：
（1）智灯光构想
（2）检测方案设计
（3）教室数统计
（4）热释电红外传感器原理
（5）体信息教室光强信息采集处理
（6）单片机控制系统应
（7）软件仿真
（7）硬件调试分析
1 教室灯光动控制系统整体概括
11 灯光控制总体构想
该智明控制系统采核心元件STC89C52单片机单外部连接着电路外围电路包括：体信息采集电路光强采集电路液晶显示电路时钟电路开关控制电路等体信息采集采热释电红外传感器通红外发射红外接收采集信息传递单片机单片机进步处理信息环境中光强通光敏电阻采集光强强流光敏电阻电流光敏电阻分电压低较器标准信号传入单片机进行处理考虑正常条件教室灯光亮灭条件整系统首先通热释电红外传感器体信息采集光线检测电路光强信息采集软件开关灯时间设定单片机信息进行综合处理判断进智控制教室中灯光
方案设计流程图：
图1 系统设计流程图
12 灯光控制方案研究
该套教室灯光智控制系统具教室中数统计正常环境教室光强度检测功现实生活中灯光控制情况教室灯光该系统智控制够实现易理节约源目标该智控制系统包括两种控制模式：1动控制模式2强制执行模式
动控制模式：编写程序烧录进单片机电源接入该系统硬件电路复位钮系统处动控制状态教室中光强较时流光敏电阻电流时光敏电阻电压种情况教室没灯会亮光强强灯亮作系统开关灯判教室光强度较时时光敏电阻分电压会较时未开灯设定时间教室灯然会亮时间处开灯设定时间段时系统通进入教室中数统计确定开灯具数量位置室外进入室时位教室门口红外开始工作时体信号转换电压脉信号脉信号隔离缓送CPU信号处理CPU会发送指令液晶显示器显示前教室数反教室出时液晶显示器数动减1教室数减零时时条件已满足开灯设定条件教室里面光强低系统均关闭灯光教室中否作开关灯条件
强制执行模式：电路工作正常环境时教室里面光强强者弱时间否达系统设定开启时间强制转换钮该系统立刻变换手动控制电路通工开关操作控制教室灯亮灭需次启动智明控制系统时通复位钮者次转换钮系统次工作动控制模式
系统结构图：
图2 系统方框设计图
13 章结
章介绍教室智明系统设计方案实现该方案需条件通分析知灯光智控制条件分三：光强否足够弱二否达教室灯光开时间三否教室里面否三条件缺少中条件灯会亮
2 硬件电路设计
21 微控制器
STC89C52单片机STC公司生产种微控制器特点：低功耗高性具8K字节编程Flash存储器STC89C52系列单片机典MCS51核目前市场存系列单片机数原基础做改进传统系列单片机相较改进芯片功更加完善单芯片拥灵巧8位CPU编程Flash众嵌入式控制应系统选择STC89C52芯片工作STC89C52单片机标准功： 32 位IO口线8k字节Flash512字节RAM置4KB EEPROM门狗定时器复位电路16 位定时器计数器3全双工串行口外部中断4外STC89X52两种省电模式供选择空闲模式cup停止工作时时RAM定时器计数器串口中断等够继续工作掉电保护方式RAM容保存振荡器冻结单片机停止切工作次中断硬件复位时单片机重新开始工作高工作频率35MHz图3单片机引脚图：
图3 STC89C52引脚图
211 核心控制模块
该系统控制模块51单片机核心硬件电路组成部分复位电路晶振电路两部分组成晶振选择般情况方便计算电路工作频率时选12MHz晶振晶振相连接电容通常皮法量级22pF30pF47pF等复位电路复位时间利公式计算系统选电容电阻分10uF10k单片机系统图示：
图4 单片机系统
22 教室数检测模块
221 热释电红外传感器原理
热释电红外传感器制作原理基热电效应热释电红外部热电元高热电系数钽酸锂铁钛酸铅汞陶瓷硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成极化着温度变化发生变化防止身变化带负面效果种传感器工艺连接方式两特征致热点元反相串联连成差动形式物体直接接触外部红外线量变化然够检测通转换转换电信号输出结构热释电红外传感器完成阻抗变换引入场效应热电元输出电荷信号直接时输出电压形式需通电阻进行转换时应选择阻值较高电阻进行转换引入N沟道结型场效应接成漏形式(源极器)实现阻抗变换热释电红外传感器包括三部分：传感探测元干涉滤光片场效应匹配器设计时高热电材料制成定厚度薄片金属电极镀正反两面然加电极化热释电探测元便制成加电极化电压正负极性分极化探测元分正负两极
图5双探测元热释电红外传感器
图5双探测元热释电红外传感器结构示意图时候D 端接电源正极G端接电源负极信号S端输出消环境身变化引起干扰两极性相反特性致探测元串联起组成该传感器传感器补偿利两极性相反相等干扰信号部互相抵消外界红外辐射辐射传感器热释电传感器通安装传感器前面菲涅尔透镜聚焦加两探测元传感器输出电压信号
222 教室数检测模块
热释电红外传感器采集信号首先较器LM339缓通较信号接单片机IO口软件设计通IO口断扫描信号基准信号进行统计进入教室总数外种方法通该引脚中断引脚相连利外部中断方法教室中数通电信号进行转换系统采普通引脚信号检测方法两红外放置教室进门处中发射红外线接收放置两红外判断结果更准确教室门口时红外发射发射红外线体反射红外接收反射回光线进行接收时位门口指示灯点亮传感器采集信号传输单片机单片机处理液晶屏显示数加1门口进入教室时液晶显示屏数断增加直软件设定值门口走出时门口时红外进入时序刚相反时较器LM339传入单片机信号进入时信号相反单片机信号处理液晶显示屏数减1
图6 红外检测电路
LED7LED6两二极红外接收LED8LED9两二极红外发射两二极组成红外电阻R21R22目限流避免电流导致元件损坏R12R13位接收端拉电阻输出高电红外前时接收收体反射回红外线时接收导通接电压低输入端25VV+
LM339部四独立电压较器电压较器工作原理：正极输入电压负极输入电压（V+>V）时输出高电负极输入电压正极输入电压（V>V+）时输出低电里单片机通接收LM339输入电高低硬件电路作出相应操作
LM339芯片引脚图图7示引脚定义功：
图7 LM339芯片引脚图
121314脚均较器输出端
3脚接电源正极
12脚接
411脚均较器输入端
功特点：
1 电压失调般2mv
2 模范围0V电源电压减15V
3 较信号阻限制宽
4 LM339 Vcc电压范围宽单电源236V双电源+1V+18V
5 输出端电位灵活方便选
6 差动输入电压范围甚等Vcc
23 教室光强度检测模块
231 光敏电阻功简述
光电效应光敏电阻工作基原理电极引线封装半导体材料两端透明窗壳里封装着电极引线光敏电阻形成通常两电极做成梳状增加光敏电阻灵敏度制造光敏电阻材料包括：金属硫化物硒化物碲化物等半导体通常采涂敷喷涂烧结等方法绝缘衬底制作薄光敏电阻体避免受潮影响灵敏度引线封装具透光镜密封壳体入射光射消失时光子激发产生电子空穴发生复合时半导体中载流子数目减少光敏电阻恢复原阻值电压加光敏电阻两端金属电极会电流流电阻受定波长光线射时电路中载流子会变时电流会变电阻值会变光信号转变电信号普通电阻样光敏电阻没极性时候直流电压交流电压二者均半导体器件半导体导电力强弱半导体导带载流子数目少衡量载流子导电力强载流子少导电力弱光敏电阻光强变化图示：
图8 光敏电阻值光强关系
光敏电阻参数：
（1）光电流亮电阻外加电压加光敏电阻两端外界光射光敏电阻时流光敏电阻电流称光电流外加电压电流值亮电阻
（2）暗电流暗电阻电阻两端加定电压光射时候流电流暗电流电压电流暗电阻
（3）灵敏度光敏电阻灵敏度指光射时暗电流光射时光电流值
（4）光谱响应称光谱灵敏度指波长单色光射光敏电阻时灵敏度光波长射灵敏度画成曲线光谱响应曲线
（5）光特性穗光强变化特性称光特性光敏电阻阻值光强度关系图出光强度增加会光敏电阻阻值迅速降中存拐点着刚找强度逐渐增光敏电阻阻值断变变缓出曲线般非线性
（6）伏安特性曲线加光敏电阻两端电压流光敏电阻电流表示光敏器件说光强度定时光电流外加电压增增
（7）温度系数温度半导体材料影响忽略部分光敏电阻低温光电灵敏较高高温灵敏度较低
（8）额定功率指电路中允许消耗功率光敏电阻说温度降低消耗功率高
232 光敏电阻检测光强原理
图示光敏电阻测量光强示意图中LIGHT1光敏电阻外界光射光敏电阻时光强强时候导带载流子导电力强光敏电阻阻值较分电压低时LM3395脚电压4脚电压V+>V较器2脚输出高电天黑时候光强较弱时导带载流子少光敏电阻阻值较4脚分电压高图出时4脚电压25VV+
图9光强检测原理图
24 键控制模块
控制系统七开关钮中包括复位钮选择钮确认加减切换手动控制钮复位钮顾名思义复位钮时系统数清零重新工作软件设定初始状态选择确认加减等四钮系统时间设定钮时间设定包括前劲设置灯光开启时间段设置切换钮强制状态智模式切换手动开关强制状态灯光亮灭控制智控制模式灯光设定开放时间段达通光敏电阻教室光强测量通红外体信息测量单片机通信息综合处理判断条件否时满足条件时满足教室中灯光动点亮否教室灯光旧保持黑暗时教室中状态教室灯光电亮情况系统通进入教室中数统计根程序设定数范围智控制教室中部分灯点亮避免灯具导致浪费电量情况
图灯控开关转换模拟：
图10键模块图
25 液晶显示模块
设计LCD1602液晶模块采HD44780控制器控制器HD44780具实功较强指令集具字符移动跳动功LCD1602单片机MUC通信两种传输方式中包括8位4位行传输HD44780控制器两8位寄存器指令寄存器（IR）数寄存器(DR)忙标志显示数(BF)字符发生器(ROM)显示数（RAM）址计数器等组成IR寄存器指令码写入读出DR寄存数数部操作动写入DDRAMCGRAM者暂存DDRAMCGRAM读出数BF1时液晶模块处部处理模式响应外部操作指令接受数DDRAM存储显示字符存储80字符码CGRAM8位字符码生成5*7点阵字符160种5*10点阵字符32种AC存储DDRAMCGRAM址果址码指令写入IRIR动址码装入AC时选择DDRAM者CGRAM单元
LCD1602液晶模块引脚功：
第1脚：GND接
第2脚：VCC接电源+5V
第3脚：V0液晶显示器度调整端通常脚会接10K电位器进行度调节
第4脚：RS寄存器选择高电1时选择数存储器低电0时选择指令存储器
第5脚：RW读写信号线高电1时进行读操作低电0时进行写操作
第6脚：E（EN）端高电1时读取信息负跳变时执行指令
第7—14脚：D0~D78位双数端
第15脚：背光正极
第16脚：背光负极
图示液晶1602单片机连接图：
图11液晶1602连接示意图
26 时钟模块
根教室灯光环境时间素应作该系统判断系统更加智化运行课题中硬件电路中加入时钟电路
考虑时钟电路掉电情况然需工作单片机资源限采具充电力实时时钟芯片DS1302作时性存放数RAM寄存器该模块作系统掉电情况然够准确走时避免系统特殊原导致断电出现走时准确情况时钟模块采芯片DS1302DS1302种高性低功耗实时时钟芯片附加31字节静态RAM采SPI三线接口CPU进行步通信采突发方式次传送字节时钟信号RAM数实时时钟提供秒分时日星期月年记录31天月份进行动调整闰年具补偿功工作电压范围25～55V采双电源供电（电源备电源）设置备电源充电方式提供备电源进行涓细电流充电力
DS1302引脚图示：
图12 DS1302引脚图
引脚功：
Vcc1：电源
Vcc2：备份电源Vcc2>Vcc1+02V时Vcc2DS1302供电Vcc2
IO：三线接口时双数线
CE：输入信号读写数期间必须高电该引脚两功：第CE开始控制字访问移位寄存器控制逻辑次CE提供结束单字节字节数传输方法
X1X2晶振接口
图13时钟模块连接图
U1时钟芯片DS1302通第567脚单片机相连通程序读取时钟芯片发时间显示J1纽扣电池备电池时间会停止外界电源未关闭时里纽扣电池然时钟芯片供电防止时间停止走时异常R2R3R4拉电阻里作提高抗干扰力Y1晶振原理单片机晶振样提供振荡信号芯片芯片正常运行里芯片规定晶振32768HzRST复位片选线引脚单片机复位信号相连通RST输入驱动置高电启动数传送单片机P26引脚时钟输入端SCLK连接时钟进行控制
27 章结
章讲述该系统组成部分中包括：核心控制模块教室数检测模块光强度检测模块键控制模块液晶显示模块时钟模块模块作系统部分发挥着重作独立相互联系形成统整体
3 系统软件设计
31 系统监控程序模块
系统程序模块分两部分包括监控程序命令处理子程序监控程序作子程序调子程序程序调51系列单片机系统资源限程序会断调子程序形成限循环程子程序包括中断子程序功子程序二者间互相嵌套调中断子程序够调功子程序功子程序调中断子程序应程序编写中方便程序子程序调通常会子程序写成模块化形式具体操作执行需命令子程序执行子程序模块包含着命令子程序编写方法实际求功紧密相关
控制系统核心部分监控程序外围模块实现控制系统中应般需监控模块监控程序接受模块指令处理转相应子程序子程序执行相应功
明系统监控程序外围功模块调中包括体信息采集时钟设定键扫描液晶显示中断处理等初始化检外余部分监控程序连接起形成循环指令执行均循环中断执行
32 系统检初始化
保证系统够正常运行检初始化必少必条件系统电复位检初始化程序便启动完成系统检初始化初始化程外围器件初始参数设置定义系统初始化液晶显示器ds1302芯片部寄存器初始化
确认准备工作否绪需芯片接口进行检测例检测液晶1602显示否正常度否合适时钟芯片DS1302否初次状态抑处备电源供电振荡状态检测系统中时间控制准确性
33 系统程序流程图
图14 程序流程图
该流程图描述整系统教室灯光控制情况首先器件端口初始化系统电复位处动控制模式液晶1602显示器会根进出教室数实时显示教室数量时系统根数少光强否达系统设定开关时间段控制教室里灯亮灭转换钮教师中灯光通工控制
程序设计：
void main()
{
AUTO_LED0 默认动模式
init() 液晶初始化
T0_init() 定时器初始化
while(1)
{
if(Adjust0) 非调节模式显示时间
{
Time_Display() 显示时间
Open() 动作判断根光线数开关
Count_Value()
}
Keyscan() 扫描键盘
}
}
34 系统子程序流程图
341 键控制流程图
流程图描述通键模拟进出教室情形光强变化情况滑动变阻器模拟智控制模式jin键时液晶显示屏数加1chu键时液晶显示屏数减1进入数10光强没超限值时候模拟灯全亮数10时灯亮半系统处强制控制状态时灯亮灭工控制切换钮转换工控制模式时通手动开关钮控制教室中灯亮灭图位模拟进出教室时流程图：
图15 键模拟图
342液晶显示控制流程图
流程图处理信息显示液晶显示屏首先液晶初始化具体初始化方式参考LCD1602技术手册次设置液晶读写指令相关数显示位置系统开始工作时通软件程序设定单片机传输信号进行处理通液晶显示屏应数实时显示出
图16 液晶显示
液晶显示程序：
void LCD_Display_String(unsigned char lineunsigned char *string)
{ 液晶屏显示容显示容写应位置
unsigned char i
unsigned char address0
if(line1)
{
address0x80 0X80第1行第1位置 0x81第2位
}
else if(line2)
{
address0x80+0x40 0X80+0x40第2行第1位置0X80+0x40+1第2行第2位
}
for(i0i<16i++)
{
write_com(address)
write_date(string[i])
address++
}
}
4 系统仿真
初始状态数设0光强通P20口控制开关时模拟黑暗环境时电路板黑暗指示灯会点亮外两开关时模拟进入教室者教室里面出应液晶显示屏会显示出教室刻剩余数时黑暗环境教室两条件均满足情况明灯会根实际情况发光图系统仿真图：
图17 系统仿真图
41 单片机调试方法步骤
单片机系统调试包括两部分硬件软件通硬件软件调试发现系统运行时存问题根运行结果判断设计否合理
系统调试时候首先硬件部分进行调试软件部分PC程序进行调试修改直没错误然硬件软件进行动态调试二者均没问题系统正常工作
(1)静态调试：减少硬件明显障种电子元件焊接电路板伤首先保证电子元件引脚连接电源正负极正确防止极性接反导致芯片传感器损坏外必须断电情况插入芯片需注意芯片方插反
(2)软件调试：软件调试利相应仿真软件硬件原理图画出附相应程序代码通仿真观察实验结果调试程中通相应窗口显示运行状态寄存器数变化端口状态等通结果分析确保程序够正确运行
(3)动态调试：硬件电路软件紧密相关软件仿真法实际硬件电路相结合动态调试程中然会出现问题时需硬件电路软件结合起进行线调试
42 问题分析
该系统针教室明系统提出理行办法实际应中需考虑相关问题： （1）光强忽明忽暗时光敏电阻光强检测会摇摆定系统会出现灯光停闪烁情况问题光敏三级代光敏电阻 （2）快速通放置红外门口时系统时法精确检测出否进出解决办法灵敏度更高红外设备检测 （3）系统中采电池作备电源计时时间长点亮问题类似应急明灯样备电源供电
5 总结展
51 总结
系统通现阶段国院校教室明系统分析提出通STC89C52单片机核心模块智明控制系统该系统相传统明系统说着更加性化智化理理念首先该系统模块化程序设计硬件电路分成部分中包括时钟电路模块液晶显示模块灯控模块数检测模块光强检测模块等模块独立工作形成统整体该系统正常条件开灯需条件均考虑教室亮度降定范围教室里时会动启动控制程序开灯设定某时间段开灯时间情况夜间时灯会亮时该系统考虑特殊条件教室灯光控制时需系统工作模式切换强制模式实现控制灯亮灭该系统具体积成高易安装等优点该系统仅适高校教室中灯控制时该系统应公司办公室型会议室等等
52 展
教室面积教室灯光数量样教室部安装智设备数量样特环境中光强检测教室中方光强度肯定样安装光强检测设备光强数采集会准确进影响明控制系统运行避免种现象发生安装光强检测器件系统更加
实验初步表明系统实性应教室公司型会议室等
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