教室照明智能節能控制系統

閆璞

摘 要：本課題設計了一種基于單片機的教室自動控制器。系統以STC89C52單片機為核心，利用紅外對管和光敏電阻模擬教室環境檢測教室的總人數，由LCD1602顯示，從而確定開幾盞燈。設計又分為自動控制和手動控制，以自動為主，手動為輔。本次的設計教室自動控制器就是為了節約各校教室用電量，減少人工管理。提高能源利用率，增強節約能源意識。

關鍵詞：智能節能；單片機；控制系統

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A

0 緒論

在中國，我們的目標一直是要建立一個環境友好型、資源節約型的國家，提高能源利用率，增強節約能源意識。根據一些日常現象，很多公共場所的照明用電量是個很龐大的數字，例如學校、公司、酒店等場所，而這些地方都是傳統的人工管理，并不容易得到妥善的監管。而針對這個問題，我特別設計了采用單片機和紅外對管構成的教室自動控制器，實現對室內燈光的控制和人數的自動統計，根據人數變化和光線強弱來適當調整教室燈光控制。

1 教室燈光自動控制器硬件設計

1.1 硬件結構設計

本次設計的硬件電路主要為主控模塊、時鐘模塊、紅外對管檢測模塊、光線檢測模塊、顯示模塊、獨立式按鍵模塊等，并以STC89C52單片機為主控單元，完成檢測人數、定時控制、環境亮度控制、手動控制、液晶顯示的功能。

1.2 顯示模塊的設計

LCD1602的8位數據線和單片機的P0的 I/O口按順序相連，V0端接一電位器調對比度，RS、RW、EN三條控制線分別接單片機的P1.0、P1.1、P1.2三個引腳。

1.3 時鐘模塊的設計

通過第5、6、7腳與單片機P2.7、P2.6、P2.5相連，通過程序讀取時鐘芯片發過來的時間再顯示。J1為紐扣電池，即備用電池，當外界電源關閉時，這里的紐扣電池就直接向時鐘芯片供電，防止時間停止或異常。R2、R3、R4為上拉電阻，它的主要作用是增強抗干擾能力。Y1是晶振，原理同單片機的晶振一樣，都是提供振蕩信號給芯片，芯片才能正常運行，這里芯片規格的晶振大小為32768Hz。連接圖如圖1所示。

1.4 鍵盤模塊的設計

按鍵引腳與單片機連接圖如圖2 所示。

此按鍵電路為低電平有效。按鍵功能分別為：

S1鍵：設置鍵。

S2鍵：確認鍵。

S3鍵：加鍵。

S4鍵：減鍵。

S5鍵：切換鍵，手動或者自動切換。

S7鍵：手動開關鍵。

1.5 光線檢測模塊的設計

利用光敏電阻對教室內光照強度進行探測，LIGHT1為光敏電阻，光亮的時候，光敏電阻阻值較小，分到的電壓低，此時4腳電壓低于5腳電壓的2.5V，比較器2腳輸出高電平；黑暗的時候，光敏電阻阻值較大，分到的電壓高，電壓是大于2.5V的，輸出低電平，LED燈D4點亮，單片機靠判斷低電平來知道是黑暗狀態。光線檢測電路圖如圖3 所示。

1.6 紅外對管模塊的設計

該模塊必須安裝在教室的入口，主要用來識別人的走動方向而產生兩個通道信號，本設計中一個通道信號作為進入教室的識別信號，另一個則為走出教室的識別信號。因此，我們可以通過紅外對管的感應得知室內的總人數，從而得到應開幾盞燈。紅外對管連接圖如圖4所示。

2 教室燈光自動控制器軟件設計

程序中主要用到的知識點有：DS1302的操作、LCD1602顯示屏的操作、按鍵掃描的應用。單片機通過時序操作，讀取DS1302發過來的數據，并經過一定的運算和轉換，最終再由單片機送到液晶屏顯示。液晶屏的操作也需要嚴格按照時序來做，先初始化，再不斷更新數據，當有按鍵按下時，程序判斷按鍵按下接口，分別操作不同的功能，比如選擇鍵，可以選擇設置實時日期和時間，還能選擇設置開關鎖開啟時間，“UP”和“DOWN”按鍵則是設置各個參數的大小。在設定時間的情況下，又可以通過按鍵來劃分為自動和手動。在自動模式下，在設定時間內，光線較暗，并檢測到有人，則根據人數開啟相應的燈。反之，若無人則關燈。而手動模式下，就自主的開燈和關燈。主程序流程圖如圖5所示。

結論

本課題設計了一種基于單片機的教室自動控制器。系統以STC89C52單片機為核心，利用紅外對管和光敏電阻模擬教室環境檢測教室的總人數，由LCD1602顯示，從而確定開幾盞燈。設計又分為自動控制和手動控制，以自動為主，手動為輔。本次的設計教室自動控制器就是為了節約各校教室用電量，減少人工管理。

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