教室照明智能节能控制系统

摘 要：本课题设计了一种基于单片机的教室自动控制器。系统以STC89C52单片机为核心，利用红外对管和光敏电阻模拟教室环境检测教室的总人数，由LCD1602显示，从而确定开几盏灯。设计又分为自动控制和手动控制，以自动为主，手动为辅。本次的设计教室自动控制器就是为了节约各校教室用电量，减少人工管理。提高能源利用率，增强节约能源意识。

关键词：智能节能；单片机；控制系统

中图分类号：TP273 文献标志码：A

0 绪论

在中国，我们的目标一直是要建立一个环境友好型、资源节约型的国家，提高能源利用率，增强节约能源意识。根据一些日常现象，很多公共场所的照明用电量是个很庞大的数字，例如学校、公司、酒店等场所，而这些地方都是传统的人工管理，并不容易得到妥善的监管。而针对这个问题，我特别设计了采用单片机和红外对管构成的教室自动控制器，实现对室内灯光的控制和人数的自动统计，根据人数变化和光线强弱来适当调整教室灯光控制。

1 教室灯光自动控制器硬件设计

1.1 硬件结构设计

本次设计的硬件电路主要为主控模块、时钟模块、红外对管检测模块、光线检测模块、显示模块、独立式按键模块等，并以STC89C52单片机为主控单元，完成检测人数、定时控制、环境亮度控制、手动控制、液晶显示的功能。

1.2 显示模块的设计

LCD1602的8位数据线和单片机的P0的 I/O口按顺序相连，V0端接一电位器调对比度，RS、RW、EN三条控制线分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2三个引脚。

1.3 时钟模块的设计

通过第5、6、7脚与单片机P2.7、P2.6、P2.5相连，通过程序读取时钟芯片发过来的时间再显示。J1为纽扣电池，即备用电池，当外界电源关闭时，这里的纽扣电池就直接向时钟芯片供电，防止时间停止或异常。R2、R3、R4为上拉电阻，它的主要作用是增强抗干扰能力。Y1是晶振，原理同单片机的晶振一样，都是提供振荡信号给芯片，芯片才能正常运行，这里芯片规格的晶振大小为32768Hz。连接图如图1所示。

1.4 键盘模块的设计

按键引脚与单片机连接图如图2 所示。

此按键电路为低电平有效。按键功能分别为：

S1键：设置键。

S2键：确认键。

S3键：加键。

S4键：减键。

S5键：切换键，手动或者自动切换。

S7键：手动开关键。

1.5 光线检测模块的设计

利用光敏電阻对教室内光照强度进行探测，LIGHT1为光敏电阻，光亮的时候，光敏电阻阻值较小，分到的电压低，此时4脚电压低于5脚电压的2.5V，比较器2脚输出高电平；黑暗的时候，光敏电阻阻值较大，分到的电压高，电压是大于2.5V的，输出低电平，LED灯D4点亮，单片机靠判断低电平来知道是黑暗状态。光线检测电路图如图3 所示。

1.6 红外对管模块的设计

该模块必须安装在教室的入口，主要用来识别人的走动方向而产生两个通道信号，本设计中一个通道信号作为进入教室的识别信号，另一个则为走出教室的识别信号。因此，我们可以通过红外对管的感应得知室内的总人数，从而得到应开几盏灯。红外对管连接图如图4所示。

2 教室灯光自动控制器软件设计

程序中主要用到的知识点有：DS1302的操作、LCD1602显示屏的操作、按键扫描的应用。单片机通过时序操作，读取DS1302发过来的数据，并经过一定的运算和转换，最终再由单片机送到液晶屏显示。液晶屏的操作也需要严格按照时序来做，先初始化，再不断更新数据，当有按键按下时，程序判断按键按下接口，分别操作不同的功能，比如选择键，可以选择设置实时日期和时间，还能选择设置开关锁开启时间，“UP”和“DOWN”按键则是设置各个参数的大小。在设定时间的情况下，又可以通过按键来划分为自动和手动。在自动模式下，在设定时间内，光线较暗，并检测到有人，则根据人数开启相应的灯。反之，若无人则关灯。而手动模式下，就自主的开灯和关灯。主程序流程图如图5所示。

结论

本课题设计了一种基于单片机的教室自动控制器。系统以STC89C52单片机为核心，利用红外对管和光敏电阻模拟教室环境检测教室的总人数，由LCD1602显示，从而确定开几盏灯。设计又分为自动控制和手动控制，以自动为主，手动为辅。本次的设计教室自动控制器就是为了节约各校教室用电量，减少人工管理。

参考文献

[1]周润景，刘晓霞.单片机实用系统设计与仿真经典实例[M].北京：电子工业出版社，2014.

[2]贺敬凯，刘德新，管明祥.单片机系统设计、仿真与应用-基于Keil和Proteus仿真平台[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[3]江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选[M].北京：清华大学出版社，2008.

[4]海兰，毛玉良，赵祥.实时时钟DS1302的原理及应用[J].电子照明技术，2006.

[5]叶建波.Protel 99 SE电路设计与制板技术[M].北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2011.

[6]房小翠，王金凤.单片机实用系统设计技术[M].北京：国防工业出版社，1999.

[7]周瑶.高校教室灯光节能控制系统的设计[D].郑州大学，2010.

[8]何宏主.单片机原理与接口技术[M].北京：国防工业出版社. 2006.

[9]路而红.专用集成电路设计与电子设计自动化[M].北京：清华大学出版社，2004.

[10]范风强，兰婵丽.单片机语言C51应用实战集锦[M].北京：电子工业出版社，2003.

[11]彭为编.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社，2006.

[12]高峰.单片微型计算机与接口技术[M].北京：科学出版社，2003.

[13]谭立新，杨可以.单片机应用技术[M].湖南：中南大学出版社，2009.

[14]夏继强. 单片机应用设计培训教程——实践篇[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

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