基于单片机控制的智能教室系统设计.pdf

现代科学研究 Science Research 基于单片机控制的智能教室系统设计 张硕，姜兴林，甘世敏，石非非，宁仁霞 （黄山学院 信息工程学院，安徽黄山 245041） 摘 要：本文针对教室微控系统智能一体化进行设计与研究，通过单片机智能控制实现智能化教室。实现实时 监测教室人数，自动擦黑板的功能，实时控制风扇开关，根据光线强度实现自动感光伸缩窗帘等功能。本设计为智 能教室设计提供一种设计思路及实现方法。 关键词：教室微控系统；一体化设计；传感器；AD转换 中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号： 随着智能化技术的飞速发展，智能控制已经深入到我们 度相对大的 3W 灯珠。要想驱动 3W 灯珠正常发光必须要达到 生活的方方面面，在未来市场中占据着主要优势。校园教室 700~720mA的大电流，这里选择AMC7135恒流电路。 内电力资源的浪费和资源使用不便性作了相关设计与研究， 三、智能控制黑板除尘系统 通过智能化控制系统实现在无人监管的情况下达到节能，高 智能控制黑板除尘系统是为擦黑板方便而设计的，此模 效的利用教室资源 [1]。 块操作相对简单，电路也不是那么复杂，此模块的设计主要 本设计主要实现智能照明模块，考勤系统，清洁模块等 是通过单片机控制步进电机转动带通黑板刷上下移动来实现 方面，通过单片机技术，传感器技术，数据采集与处理，照 擦黑板的功能。在电路中我们设置了一个独立按键，按键按 明系统智能控制，实现了教室的智能一体化的系统设计。 下后单片机就会通过驱动控制步进电机转动，步进电机带动 一、系统方案设计 齿轮转动，从而带动固定在齿轮皮带上的刷子上下移动，实 本设计主要是通过传感器等感应装置实现对教室内相关 现自动擦黑板。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线 情况的控制及监控，本着以“智能”为核心原则，提高管理 位移的开环控制元步进电机件。步进电机启动电流较大，单 效率，减少维护管理人员，节约能源，降低维护和管理成本； 片机不能直接驱动步进电机，无法用单片机直接控制步进电 增加建筑环境的安全性和舒适性，为师生创造更好的学习和 机，所以要在单片机和步进电机之间加一个驱动电路，常用 工作环境。本设计采用单片机控制系统，因此确定单片机控 的方法就是用ULN2003芯片驱动。 制传感器等系统的总体方案，是进行系统设计最重要、最关 ULN2003 是一个非门电路，包含 7 个单元，单独每个单 键的一步。总体方案的好坏，直接影响整个控制系统的性能 元驱动电流最大可达350mA，ULN2003内部还集成了一个消线 及实施细则。总体方案的设计主要是根据被控对象的任务及 圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。ULN2003 是高压 工艺要求而确定的。设计方法大致如下：根据系统的要求， 大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作 首先把系统分成多个不同的模块进行设计，然后再把各个模 电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要 块的内容进行统筹合并。为了更好的实现教室微控系统智能 求高速大功率驱动的系统。 一体化设计与研究项目的有序进行，我们将项目分成了五个 四、红外传感门控检测系统 部分，分别是：智能控制黑板除尘系统、窗帘自动感光伸缩 红外传感门控检测系统主要利用红外传感器（如红外避 系统、温感风扇自动控制系统、自动感光照明灯控系统、红 障传感器）来检测教室人员进出情况，以确定教室内人数。 外传感门控检测系统。 在此系统中，首先通过红外传感器检测是否有人员流动