基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统的设计.doc

基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计 摘 要 本课题针对教室灯光的控制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设计教室灯光智能控制系统的思路并在此基础上开发了智能控制系统的硬件模块和相应软件部分 该系统以AT89S51单片机作为控制模块的核心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通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断完成对教室灯光的智能控制避免了教室用电的大量浪费系统还具有报警功能同时还采用了软硬件的看门狗等抗干扰措施 本系统程序部分采用C语言编写采用模块化结构设计条理清晰通用性好便于改进和扩充该系统具有体积小控制方便可靠性高针对性强性价比高等优点可以满足各类院校对教室灯光控制的要求很大程度的达到节能目的 关键词智能控制器 热释红外传感器 单片机 目 录 摘 要 I 第一章 教室灯光控制器简介与方案分析 1 11教室灯光控制器简介 1 12系统控制方案分析 1 第二章 系统控制模块的硬件设计 3 21系统控制模块的硬件构成及简介 3 22系统控制的主要硬件电路 3 com控电路 3 com电电路 4 com集电路 5 com钟电路 7 com驱动电路 8 com警电路 8 com制电路 9 com门狗电路 9 第三章 控制模块软件设计 13 31系统监控主程序模块 13 com检初始化 13 com断处理设计 14 32数据采集模块 14 com在传感器的优缺点 14 com集软件的实现 14 33时钟模块 15 com入输出 15 com序设计 16 34显示驱动模块 18 第四章 系统调试运行及问题分析 21 41单片机系统调试方法及步骤 21 42主要问题分析 22 第五章 总结与展望 25 51总结 25 52展望 25 致 谢 27 参考文献 29 引言 当前随着经济的飞速发展能源短缺问题日益突出成为一个国家经济发展的瓶颈作为工业生产和人民生活不可或缺的电力能源更是如此尤其现今越来越提倡低碳生活节约能源已经成为一种全球共识而作为培养社会精英的高校更应该起到榜样的作用但是目前在校园内教室灯火通明却空无一人的现象屡见不鲜这不仅造成了严重的资源浪费也对高校的形象造成了很坏的影响本文所研究的教室灯光控制系统就可以很好地实现节约能源的作用 1 系统硬件组成 整个系统由中央控制电路2×4按键电路光敏传感电路继电器驱动电路时钟电路液晶显示电路六个模块组成其中光敏传感电路模块主要完成对教室当前光线明暗程度的判定时钟电路主要实现时基功能两者分别提供光照和定时数据供以单片机为核心的中央控制模块进行逻辑判断单片机最终将运算结果输出到液晶显示屏同时对教室灯光进行控制整个系统的硬件框图如图1所示 1．1 中央控制模块 系统中中央控制器主要用于接收两个外部数据由此判断是否定时时间已到教室光照是否充足控制器根据这两个外部数据来进行逻辑运算从而实现定时开关灯刷新液晶显示屏同时可以通过键盘设置时间日期查看相关信息 根据系统设计要求控制器选择了宏晶科技公司提供的STCl2C4052AD型单片机该款是一种高速高可靠性单片机工作电压5．5～3．4VFlash程序存储器4K字节SRAM为256字节2个定时器8路8位A／D转换器可通过串口实现在线编程A／D转换看门狗等功能1．2 液晶显示电路 为了实现较好的人机交互界面在本系统中采用1602液晶显示屏来显示用户的设定作息时间及用户所查询的信息 点阵字符型液晶显示器是专门用于显示数字字母图形符号及少量自定义符号的显示器这类显示器把LCD控制器／点阵驱动器／字符存贮器全做在一块印刷板上系统选用日立公司的HD44780液晶显示HD44780具有简单而功能较强的指令集可实现字符移动／闪烁等功能与MCU的传输可采用8位并行传输或4位并行传输2种方式液晶显示电路如图2所示 1．3 其他电路 按键电路主要由一个2×4的按键阵列组成主要用于完成作息时间当前时间定时时间段的设定光敏传感电路实现教室内光照强度数据的采集其门限值可通过可调电阻调节指示灯主要实现对系统工作状态如系统工作于自动控制模式还是强制模式灭灯或亮灯状态等的指示 2 系统工作原理 本系统能够采集室内光照强度数据并结合学校作息时间对教室灯光进行实时控制达到方便和节约能源的目的电路存在两种工作模式自动控制模式和强制模式2．1 自动控制模式 系统复位默认工作在自动控制模式当教室内自然光线弱光敏传感器把感应到的光强信号送至单片机处理输出照明命令则打开教室灯光但因系统定时关灯时间与学校作息时间一致因此在非需要开灯的时间段内教室灯光自动关闭达到节约用电的效果 系统考虑到如果教室外自然光很