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。

【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
绪论
伴随着现代科技的不断进步和人类文明的发展，资源的合理开发与利用已成为各国竞争的必然要求，但在人类开发和利用资源的同时，不可避免的会产生一些浪费，然而其中摩羯浪费并非不可避免的，我们只需要将这些浪费的资源通过合理有效的手段，就能减少这些不必要的浪费，使资源得到充分的利用。而这对于我国，甚至是全人类来说，无疑是一种行之有效的办法，对于缓解目前世界能源资源短缺的问题，有着突出的意义。人们对于灯光的控制，很早之前就已存在，但均是以人工控制为主，现阶段，我国对于智能照明控制系统的应用，已慢慢开始采用，但对于当前各大院校的教室照明系统来说，处于主导地位的依然是人工控制，然而由于人无法实时控制教室中灯的亮灭，因此，仅仅依靠人工来管理，不仅投入的人力资源非常大，而且取得的效果也不明显。对于目前我国各大院校的不断扩招，教学楼不断的新建，但教室中的照明控制系统依然是传统的人工控制，由于并不能保证教师上完课，教室的学生走完之后会有人立刻关闭教室中的灯，因此这种情况将使得电力资源大量的浪费，显然，这种做法与当前阶段我国可持续发展的理念相违背。
现阶段，我国大多数高校教室照明系统采用的依然是传统的照明系统：多个支路由一个主电源经过配电箱分出来，教学楼内的其它灯具则由这些支路来供电，灯具的连接方式一般为串联或并联，然后通过人工对开关的控制，进而来控制这些灯具的开和关，此系统的主要缺点是人工对开关的控制，但有些情况下人无法实时这些灯具，因此，该系统无法实现人性化、特定情形下功能化的系统管理。虽然现在有一些通过其他方式来控制灯的亮灭，如声控开关，它通过声音的强弱来确定灯的亮灭，但一旦外界条件非一般情况，如声控开关周围有噪声或下雨天打雷的特殊情况时，仍会造成电能的浪费。并且就声控电路来说，它所能实现的功能非常有限，即在有声音的情况下灯才会亮，声控系统的结构虽然简单，但是功能却非常单一，并且无法实现人性化控制。随着社会不断的向前发展，机械自动化的应用不断提高，生活中大量地应用计算机技术，教室照明系统也应朝着人性化和智能化的方向发展。本系统主要通过热释电红外传感器感知人的存在以及通过光敏电阻检测教室内的光强，通过对这些信息的采集，经由单片机处理，从而来控制教室中灯的亮灭，实现教室灯光的智能控制，达到节约能源的目的。
研究的目的以及主要内容：
目的
1.设计可行性的教室智能灯光控制系统。
2.使系统人性化和智能化
3.节约能源
主要研究内容：
（1）智能灯光的构想；
（2）检测方案的设计；
（3）教室人数的统计；
（4）热释电红外传感器的原理；
（5）人体信息和教室光强信息的采集与处理；
（6）单片机控制系统的应用；
（7）软件的仿真；
（7）硬件的调试与分析；

1. 教室灯光自动控制系统整体概括
   1.1 灯光控制总体构想
   该智能照明控制系统所采用的核心元件是STC89C52单片机，在单它的外部连接着其它电路，其外围电路包括：人体信息采集电路、光强采集电路、液晶显示电路、时钟电路、开关控制电路等。对于人体信息的采集，所采用的是热释电红外传感器，通过红外发射管和红外接收管，将采集到的信息传递给单片机，单片机再进一步处理这些信息。而环境中的光强则通过光敏电阻来采集，光强强，则流过光敏电阻的电流小，光敏电阻上分得的电压低，经比较器之后将标准信号传入单片机进行处理。考虑在正常条件下教室灯光亮灭的条件，整个系统首先通过热释电红外传感器对人体信息的采集和光线检测电路对光强信息的采集，以及软件对开关灯时间的设定，单片机将这些信息进行综合处理判断，进而智能控制教室中的灯光。

方案设计流程图如下：

  图1 系统设计流程图

1.2 灯光控制方案的研究
该套教室灯光智能控制系统，具有对教室中人数统计和在正常环境下教室内光强度检测的功能，在现实生活中，对灯光控制的情况下，教室的灯光在该系统的智能控制下，能够实现易于管理和节约能源的目标，该智能控制系统包括两种控制模式：1.自动控制模式。2.强制执行模式。
自动控制模式：在将编写好的程序烧录进单片机后，将电源接入该系统，按下硬件电路上的复位按钮，使系统处于自动控制状态，当教室中的光强较大时，流过光敏电阻的电流小，此时光敏电阻上的电压就小，在这种情况下，不管教室内有没有人，灯都不会亮，即光强强，则灯不亮，作为系统开关灯的判据之一。而当教室光照强度较小时，此时光敏电阻上所分到的电压就会较大，若此时并未到开灯所设定的时间，则教室的灯依然不会亮，而当时间处于开灯所设定的时间段时，系统通过对进入教室中人数的统计，以此来确定所开灯具的数量和位置。当有人从室外进入室内时，位于教室门口的红外对管开始工作，此时人体信号转换为电压脉冲信号，将此脉冲信号经过隔离缓冲送到CPU，信号被处理后，CPU会发送指令使液晶显示器上显示当前教室内的人数，反过来，当有人从教室出来时，液晶显示器上人数将自动减1，而当教室人数减为零时，此时的条件已不满足开灯所设定的条件，则不管教室里面的光强有多低，系统均关闭灯光，因此教室中是否有人也是作为开关灯的条件之一。
强制执行模式：电路工作在正常环境下时，无论教室里面的光强是强或者是弱，也不管时间是否达到系统所设定的开启时间，只要人为按下强制转换按钮，则该系统立刻变换为手动控制电路，即通过人工对开关的操作，来控制教室灯的亮灭。当需要再次启动智能照明控制系统时，通过复位按钮或者再次按下转换按钮，则系统将再次工作在自动控制模式下。
系统结构图如下：

图2 系统方框设计图

1.3 本章小结
本章介绍了教室智能照明系统的设计方案以及如何实现该方案所需要的条件，通过分析可知对灯光的智能控制条件主要分为三个：一是光强是否足够弱，二是是否达到了教室灯光开的时间，三是是否教室里面是否有人，对于这三个条件，缺少其中任何一个条件，灯就不会亮。

2 硬件电路设计
2.1 微控制器
STC89C52单片机是STC公司生产的一种微控制器，它的特点是：低功耗、高性能，且具有8K字节的可编程Flash存储器。STC89C52系列单片机使用经典的MCS-51内核，对于目前市场上存在的一系列单片机，大多数都是在原来的基础上做的一些改进，因此，和传统系列的单片机相比较，