智慧教室自动照明系统的设计与实现.doc

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智慧教室自动照明系统的设计与实现

目录

了解产品

选题的背景及意义

设计任务及要求

项目分析与方案论证

项目设计

项目实施过程

系统硬件

电路板焊接

人体感应模块红外线释电传感器

STC89C51单片机

系统软件

智慧教室自动照明系统电路系统设计图

智慧教室自动照明系统仿真设计

了解产品

一．选题的背景及意义

社会在不断进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高科技应用含量决定着产品发展的新趋势和前景，智能化技术在电子产品领域的应用意义深远。社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。智慧教室自动照明系统通过感应人体活动、光线亮度和室内温度等环境因素，智能调节灯光亮度和色温。为了降低能源浪费、提高教室能源利用效率，我们决定开展这个智慧教室自动照明系统项目。

设计任务及要求

设计出原理图,工作原理说明,元件选择表,硬件电路设计制作,硬件电路调试,操作说明。

具体要求如下：

设计可以应用在教室，图书馆等一些公共场所，当光线暗并且有人时，继电器会吸合，从而驱动任何负载，智能延时，当没有人时灯不会亮，从而实现节能、智能的效果。

三、项目分析与方案论证

1.过程分析

分析要设计的智慧教室自动照明系统该有的系统的控制要求。

1）当检测到光线不足时，系统会自动调节灯光亮度

2）智慧教室自动照明系统还可以通过定时开关功能和人体红外监测功能，实现自动灯光调节和智能节能。

2．方案论证选择

方案一：AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS型8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护我们的劳动成果。再者，AT89C52目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于8K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且擦写时间仅需lOms。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。PO口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。

方案二：STC89C51系列单片机的指令系统和AT89C51系列的完全兼容，但实际操作起来却存在很多问题：

（1）AT89C51不带ISP下载，要用下载器才行，STC89C51可以用你的USB转串口下载，下载软件可以到STC厂家网上去下。

（2）STC单片机执行指令的速度很快，大约是AT的3-30倍，尽管快是好事，但这样一来，你在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些对时序有严格要求的模块，用STC时注意得加长延时，大约是AT的10—30倍就差不多，这一点自己调试就知道了。

（3）STC单片机对工作环境的要求比较低，电压低于5伏时仍然正常工作，甚至3伏到4伏之间都还可以工作，然而这样的环境下AT肯定不行了，所以当一个系统用STC单片机好用，但用AT的单片机不工作时，直接查最小系统，看单片机的供电是否正常。

比较这两种方案，由于在学校期间学过数字电路、单片机原理、C语言程序设计，综合考虑单片机的各部分资源和作为学生能够获得的资源，经过对比此次设计要求，我选择用STC系列芯片完成。而且学校也提供了相应的硬件操作平台，实际操作起来比较方便，故STC为更合理的选择。本系统选择STC89C51单片机作为主控芯片。足够本设计运行，且价格便宜，下载程序方便。

四、项目设计

本项目利用单片机、人体感应模块、蜂鸣器实现智慧教室自动照明系统的设计，具有感应人体红外的功能。

五、项目实施过程

1.成员任务安排

从接受任务后具体成员的任务安排及时间安排如表1所示：

表1任务实施计划

实施计划

时间

主要任务

负责人

阶段成果

2024.3-2024.4

功能分析，电路及系统控制部分的设计实现

刘青涛、华静爽、华灿媛、张雨薇、李子豪

初步方向确立

2024.3-2024.4

程序设计调试、样机的修改

刘青涛、华静爽、

样机和程序完成

2024.4-2024.5

系统整体调试以及相关实验资料整理

华灿媛、张雨薇、李子豪

实体完成

2024.4-2024.5

项目所有资料的完善

刘青涛、华静爽、华灿媛、张雨薇、李子豪

总体完成

2.原理图绘制

智慧教室自动照明系统电路系统如图2所示。

图2智慧教室自动照明系统电