基于单片机的教室灯光智能控制系统设计课件.ppt
基于STC89C52单片机智能教室灯光控制系统设计
基于STC89C52单片机智能教室灯光控制系统设计一、概述随着科技的快速发展和智能化时代的到来，人们对于教室灯光控制系统的要求也越来越高。
传统的教室灯光控制系统往往存在操作不便、能耗较高以及无法根据环境自动调节等问题，这既影响了教学质量，也增加了能源浪费。
设计一种基于STC89C52单片机的智能教室灯光控制系统具有重要的现实意义和应用价值。
本系统以STC89C52单片机为核心控制器，结合传感器技术、无线通信技术以及智能控制算法，实现对教室灯光的智能化控制。
系统能够实时监测教室内的光照强度、人员分布等信息，并根据这些信息自动调节灯光亮度和开关状态，从而营造一个舒适、节能的教学环境。
具体来说，本系统通过光照传感器实时监测教室内的光照强度，当光照强度低于设定阈值时，系统会自动开启灯光反之，则关闭或调低灯光亮度。
同时，系统还配备了人体红外传感器，用于检测教室内的人员分布情况，当教室内无人时，系统会自动关闭所有灯光，实现节能降耗。
本系统还支持远程控制功能，用户可以通过手机APP或电脑端软件对教室灯光进行远程操控，方便灵活。
同时，系统还具备故障检测和报警功能，一旦发现异常情况，会及时发出警报并通知管理人员进行处理。
基于STC89C52单片机的智能教室灯光控制系统能够有效解决传统教室灯光控制存在的问题，提高教学环境的舒适度和节能性，具有重要的推广和应用价值。
1. 教室灯光控制的重要性教室灯光控制作为现代教育环境中的重要组成部分，其重要性不容忽视。
适宜的灯光环境能够直接影响学生的学习效率和视力健康。
过亮或过暗的灯光都可能造成学生的视觉疲劳，甚至引发近视等视力问题。
合理控制教室灯光，确保光线柔和、均匀且亮度适中，对于保护学生视力、提高学习效率至关重要。
智能教室灯光控制系统能够实现能源的有效管理和节约。
传统的教室灯光控制方式往往存在能源浪费的现象，如无人时灯光依然开启、光线充足时仍使用高亮度照明等。
而智能灯光控制系统能够根据教室内的光线强度和人员活动情况自动调节灯光亮度和开关状态，从而实现能源的智能管理和节约。
基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计
基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计本文设计了基于单片机的教室智能灯光控制系统，提出了一种有效的节能控制方法。
本设计选用了AT89C52芯片作为整个系统的微处理器，配合光敏电阻、ADS转换芯片、红外传感信号处理器等元件，对教室内的人体存在信息和光照强度信息进行监控。
该系统采用主从式结构，利用光度参数和红外检测参数来实现对教室灯光照明的控制，从而达到节能的目的。
标签：单片机;主从式结构;智能灯光0 绪论随着我国教育事业的蓬勃发展，大中专院校已成为重要的用电大户，国内高校教室照明基本采用开放式和传统的人工管理模式，节能规划极为缺乏;同学们的节能意识相对比较淡薄，电能浪费的现象比较严重。
因此为了有效地克服传统教室容易出现的“长明灯”现象，并且尽可能地降低人工管理的工作量，提高室内用电效率就成为学校节能的重要措施之一。
那么设计一种更为智能的教室灯光控制系统变得十分紧迫[1]。
1 系统的整体设计方案该智能灯光控制系统由主机和从机两个部分组成。
在本设计中，主机具有举足轻重的特殊地位，是整个系统的大脑中枢。
对整个系统的工作进行控制和监管。
管理员在主机上可以根据实际要求灵活调节设置系统阈值，系统的光照阈值实时显示在主机的数码管上，使管理员对系统的操作情况一目了然。
主机的可靠性和稳定性决定着整个系统能否正常运行，所以在主机的元器件的选择和电路设计时，需综合考虑，慎之又慎。
主机主要由以下几个部分构成，包括单片机，无线传输，显示电路以及其他指示电路等。
主机的组成框图及实物图如图1所示。
（1）单片机的选择：本着经济适用的原则，主机所选用的是STC89C52型单片机。
该型号处理器价格便宜，功率消耗低，性能稳定度高，并且自带8K字节的可在线编程Flash存储器，对于在线编程要求高的系统可以极大地得到满足[2，3]。
（2）系统中主机和从机之间的通信是靠无线通信来完成，主机通过该传输光照度信息和控制指令。
经调研论证，最终选择了WSN-31无线数传模块，该传输模块稳定性性价比高、功耗低，可实现数据的无线微功率透明收发，工作频段是433MHz。
单片机控制LED灯点亮(C语言)PPT课件
实验结果与数据分析
实验结果
实验结果包括LED灯的状态和控制程序的执行情况。如果程序运行正常，LED灯应该能够按照预期点 亮和熄灭。
数据分析
数据分析包括对实验结果的分析和对控制程序的优化。通过对实验结果的分析，我们可以了解程序的 正确性和性能，并根据需要进行优化。
THANKS
感谢观看
根据需要改变LED灯的状态； 通过循环实现LED灯的闪烁效果。
06
程序调试与实验结果
调试工具与调试方法
调试工具
常用的调试工具包括串口调试助手、 示波器、逻辑分析仪等。这些工具可 以帮助我们实时监控程序运行状态， 检查程序中的错误和异常。
调试方法
常用的调试方法包括单步调试、断点 调试和内存检查等。这些方法可以帮 助我们逐步跟踪程序的执行过程，定 位和修复程序中的问题。
片机速度快，但功耗较大。
单片机的应用
• 总结词：单片机广泛应用于各种领域，如智能仪表、工业控制、家用电器、通讯设备等。单片机可以实现各种 控制功能，如温度控制、湿度控制、压力控制等，同时也可以用于数据采集和处理。
• 详细描述：单片机作为一种微型化的计算机系统，具有广泛的应用领域。在智能仪表领域，单片机可以实现各种测量和控制功能，如温度、湿度、压力等参数的测量和控制。在工业控 制领域，单片机可以用于自动化生产线、机器人等设备的控制和监测。在家用电器领域，单片机可以用于电视、空调、洗衣机等设备的控制和智能化管理。在通讯设备领域，单片机可 以用于调制解调器、路由器等设备的控制和数据处理。此外，单片机还可以用于数据采集和处理，如声音、图像等数据的采集和处理。
ห้องสมุดไป่ตู้
实验环境与实验步骤
实验环境
实验环境需要包括单片机开发板、LED灯、电源等硬件设备和相应的软件环境。软件环境需要包括单片机开发工 具和C语言编译器等。
基于单片机的室内灯光智能控制系统的设计
摘要此篇论文主要是根据大学教室中灯的日常使用情况以及教室对灯光的需求这些问题，研究并设计出了一种基于单片机控制的室内灯光智能控制系统。
此控制系统的核心部件就是AT89S51单片机，系统利用热释红外人体传感器这个器件来对人体的是否存在进行检测，并且利用光敏三极管组成的电路对室内的自然光照强度进行检测；此控制系统根据教室对光照的需求来进行合理的控制灯的关闭与打开，首先，它先通过对人体存在的信号以及室内光照强度信号进行综合的分析与判断，对信号的处理以后，通过系统的反馈来完成对教室内的灯光的智能控制，这样就大大减少了教室用电的浪费。
此外系统还具备了报警功能；并且它还采用了软/硬件的“看门狗”，它可以增强系统的抗干扰能力。
该系统能够达到各种院校对教室灯光控制的要求，最终就可以达到节能的目的。
关键词：单片机；智能控制；热释红外传感器；X5045AbstractCipian thesis is based on the university classroom in light of daily usage and the demand for classroom lighting these issues, research and design of indoor lighting intelligent control system based on microprocessor controlled. Core components of this control system is AT89S51 microcontroller, the system uses the human body pyroelectric infrared sensor this device to the human body to detect the existence and use of the circuit phototransistor of the indoor natural light intensity is detected; this control system according to classroom to Light needs to be closed and an open and reasonable control of light, first, that the first signal by the presence of the human body and interior light intensity signal integrated analysis and determine the future of the signal processing by the feedback system to complete the classroom lighting within the intelligent control, thus greatly reducing the waste of electricity classroom. In addition the system also has the alarm function; and it uses a hardware / software "watchdog", it can enhance the anti-jamming capability. The system can achieve a variety of institutions for classroom lighting control requirements, most mechanized can save energy.Keywords : SCM; intelligent control; pyroelectric infrared sensor; X5045目录1 绪论 (1)1.1 课题研究的目的与意义 (1)1.2 采用智能照明控制系统的优势 (1)1.3 智能照明控制系统的研究现状 (2)2 教室灯光控制器简介与方案分析 (2)2.1 大学教室照明控制现状 (2)2.2 教室灯光控制器简介 (2)2.3 系统控制方案分析 (2)2.4 本章小节 (3)3 系统控制模块的硬件设计 (3)3.1 系统控制模块的硬件构成 (3)3.2 系统控制的主要硬件电路 (4)3.2.1 系统主控电路 (4)3.2.2 系统供电电路 (5)3.2.3 系统复位电路 (6)3.2.4 数据采集电路 (7)3.2.5 系统时钟电路 (10)3.2.6 继电器驱动电路 (11)3.2.7 蜂鸣报警电路 (12)3.2.8 按键控制电路 (13)4 控制模块软件设计 (13)4.1系统监控主程序模块 (14)4.1.1 系统自检初始化 (14)4.1.2 定时中断处理设计 (14)4.2 数据采集模块 (15)4.2.1 人体存在传感器的优缺点 (15)4.2.2 数据采集软件的实现 (15)4.2.3 人体存在传感器的抗干扰措施 (16)4.2.4 人体存在传感器的安装要求 (17)4.3 时钟模块 (17)4.3.1 数据输入输出 (17)4.3.2 时钟自检初始化 (18)4.3.3 时钟程序设计 (20)4.4 系统工作总流程 (21)4.5 本章小节 (22)5 系统调试运行及问题分析 (23)5.1 单片机系统调试方法及步骤 (23)5.2 主要问题分析 (25)6 结论 (26)参考文献 (26)附录 (29)致谢 (28)1 绪论1.1 课题研究的目的与意义大多数高校由于对教室的管理不善，学校中的大多数教室在白天室内光照充足的情况下任然开着灯。
教室灯光自动控制系统 (1)
教室灯光自动控制系统I1 教室灯光自动控制整体描述1.1 灯光控制总体思想该系统以AT89S52单片机[8]作为控制装置的智能部件，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，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制。
整体系统由人体传感器感应信号，再送入单片机进行处理，再由单片机控制控制教室灯光。
同时将环境亮度检测、人工控制、报警控制等功能加入到系统中。
系统设计流程图如下：系统方案分析器件分析选择软件设计硬件设计仿真设计调试整体综合图1设计方案流程图1.2 灯光控制方案分析本电路具有对教室内的人数进行统计和对光照情况进行鉴定的功能，并对灯光进行实时控制，达到方便和节约能源的目的。
电路有两种控制方式：自动控制状态和强制执行状态。
自动控制状态：电路上点复位后自动处于自动控制状态，当环境光照充足时且教室光照强度大于设定值时，不管有没有人，灯都不亮。
若教室光照强度小于设定值，控制会根据人数多少来确定灯的开关，如果有人进入教室，红外传感器感应到后把信号经过隔离缓冲送到CPU 且数码显示电路显示人数为1，同样再有人进出则显示器上数字自动加减1。
强制执行状态：在电路正常工作的情况下，按下强制开关可以通过人对教室灯进行强行控制，再通过按下此按钮也可以恢复到自动控制状态[6]。
系统框图如下：图2 系统方框设计图1.3 控制核心模块本系统采用STC89C52单片机处理芯片[5]，其特点是外围电路简单，价格低廉，虽然此款单片机的工作频率相对较低，但本设计对频率要求不高，能够满足本设计的要求。
另外此款单片机有32个I/O 端口，方便了设计的需要。
图10为单片机最小系统。
因为51单片机的P0口驱动电流小，因此需要外加上拉电阻。
单片机最小系统主要还有晶振电路以、复位电路、及报警电路。
由于蜂鸣器需要的驱动电流较大，单片机I/O 端口不能直接驱动，所以通过一个三极管进行电流放大。
基于单片机的教室智能照明系统设计
二、系统设计
1、硬件设计
1、硬件设计
教室照明智能控制系统的硬件主要包括传感器、单片机和输出模块三部分。 传感器主要用于采集教室内照度的信息，并将信息传输到单片机中；单片机则根 据采集到的信息进行相应的处理，输出相应的控制信号；输出模块则根据控制信 号对教室内照明设备进行控制。
2、软件设计
2、软件设计
基于单片机的教室智能照明 系统设计
目录
01 一、系统需求分析
02 二、系统设计
03 三、系统实现
04 四、系统测试与优化
05 五、结论
06 参考内容
内容摘要
随着科技的进步，智能化已成为我们生活的一个重要部分。在这个趋势的推 动下，教育设施也在逐步实现智能化。其中，教室的智能照明系统就是一个重要 的环节。考虑到环保和节能的需求，本次演示将探讨如何基于单片机设计一个智 能的教室照明系统。
二、系统功能
4.节能模式：自动检测教室内的无人情况，当教室内无人时自动关闭照明设 备，从而实现节能减排的目的。
二、系统功能
5.异常报警：当照明设备出现故障时，系统会自动检测并发出报警提示，便 于及时进行维修处理。
三、系统优势
三、系统优势
基于单片机的智能教室照明系统相比传统照明系统具有以下优势： 1.节能环保：通过自动调节照明设备的亮度、关闭无人区域的照明设备等措 施，可以大幅度降低能源消耗，具有显著的节能环保效果。
三、优势
3、方便易用：系统操作简单，方便易用，可以节省大量的时间和人力成本。 4、可维护性高：系统具有自动检测和报警功能，当出现故障时可以及时发现 并进行维修，大大提高了系统的可维护性。
四、结论
四、结论
综上所述，基于单片机的教室照明智能控制系统是一种具有很高实用价值的 控制系统。通过单片机对教室内照度信息的实时监测和处理，可以实现教室内照 明的自动化控制，提高教学质量和能源利用效率，同时方便易用、可维护性高， 具有很好的应用前景和发展潜力。
单片机控制LED灯的设计教学课件PPT
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②限流电阻
二极管串联电阻的目的是为了防止发光二极管和P1.7引脚流过的电流 过大，烧毁二极管或单片机，所以该电阻也称为“限流电阻”。
限流电阻的选择： 假设电源电压为VCC，发光二极管的导通压降为VDD，导通时流过 二极管的电流为I，则限流电阻R为：
R = (VCC-VDD)/I 例如，若二极管的导通压降为2.2V，导通时流过的电流为5mA，则
限流电阻为560Ω。
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③器件清单
器件名称 AT89C52 12MHz晶体 22pF瓷片电容 22uF电解电容 10kΩ电阻 560Ω电阻 发光二极管LED
数量（只） 1 1 2 1 1 1 1
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（2）硬件原理图设计
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再次强调：图中的单 片机元件没有“VCC” 和“GND”引脚，这是 因为Proteus软件中， 元件模型中的“电源” 和“地”已经进行了 连接，“VCC”接到了 “+5V”电源，“GND” 接到了“地”，所以 隐藏了这两个引脚。
排阻，就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起 ，作为公共引脚，其余引脚正常引出。如果一个排阻是由n个电阻构 成的，那么它就有n+1个引脚，一般来说最左边的那个是公共引脚。 它在排阻上一般用一个色点标出来。
直插式排阻
贴片式排阻
☆排阻一般用在数字电路上，比如作为某个并行口的上拉或者下拉电
需要特别指出的是，由于对片外地址的操作是连续不断的，只要进 行了外部系统扩展，此时P0口和P2口就不能再用作I/ O端口了。
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4. P3口
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• P3口用作通用I/O口时，其工作原理同P1口类似。 •此外，它的每一根线还具有第二种功能。
教室灯光自动控制系统设计
IB——运算放大器偏置电流设置端。经RB接VSS端，RB取值为1M左右。
1IN-——第一级运放放大器的反相输入端。
1IN+——第一级运放放大器的同相输入端。
1OUT——第一级运算放大器的输出端。
2IN-——第二级运算放大器的反相输出端。
2OUT——第二级运算放大器的输出端。
课题研究的目的和主要内容：
主要研究目的
基于AT89C52单片机的教室灯光智能设计
加强灯光控制智能化理念
主要研究内容
（1）灯光控制方案的研究；
（2）灯光检测方案的研究；
（3）教室内人数检测方案的研究；
（4）热释电红外传感器的信息处理；
（5）人体与光照环境信号采集Hale Waihona Puke 处理；（6）开发单片机系统；
（7）实验测试与数据分析。
VC——触发禁止端。当VC<VR时禁止触发；当VC>VR时允许触发。VR≈0.2VDD。
VRF——参考电压及复位输入端。一般接VDD。接“0”时可使定时器复位。
A——可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时，允许重复触发，当A=“0”时，不可重复触发。
Vo——控制信号输出端。由Vs上跳边沿触发使Vo从低电平跳变到高电平时为有效触发。在输出延时间TX之外和无Vs上跳变时Vo为低电平状态。
【Key words】heat release infrared sensorphotoconductive dynatron AT89C52
绪论
随着社会经济和科学技术的发展，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发与利用，然而与日俱增的能源需求和有限的资源数量形成了巨大的矛盾,能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求。英国城市大型彻夜灯光照明现象很少见，无论公司和政府部门，都没有虚浮华丽的所谓“照明工程”[14]。夜晚漫步在伦敦街头，看不到大面积光华淌泻与楼体通明的景观，所有照明都基本以不影响人们的正常生活节奏为准。许多店铺橱窗的灯光在打烊后会全部关闭，有些店铺还采用定时关灯装置。在政府住宅楼和公寓楼内，楼道里的公用灯也大多采用自动断电装置。作为提高能源使用效率最重要的途径之一，德国政府努力推动能源公司实施“供热供电结合”，鼓励能源公司将发电的余热尽可能用于供暖。2002年，德国颁布了促进“供热供电结合”的法规，根据这一法规，政府向实施该措施的能源公司，尤其是小型能源公司提供补助，帮助他们置办相应设备。中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。其中路灯照明能耗占30%以上。发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。据统计2005年，我国全社会的总用电量约为24000亿kW·h，照明用电量约为3000亿kW·h，且每年以13%～14%的速度递增，预计到2010年，照明用电量将超过5000亿kW·h，新增照明用电2000亿kW·h[1]。对高等院校，据测算，其照明耗电占本单位所有耗电的40%左右，可见在保证照明质量的前提下，对教室灯光进行自动控制，其节能效益和经济效益都是相当可观的[10]。目前对灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但针对教室灯光的控制智能系统还不是很完善，依然是人工管理占主导地位。现在伴随各类大、中专院校的扩招，教学楼不断扩建，教室用电负荷不断加大，教室用电系统管理不善，造成学校资源的浪费与经济损失，这种做法显然与当今节约能源的理念相违背。
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（3）要明确自动控制系统的感应形式，感应形式主要为人 体传感器和光敏三极管。
软件测试步骤：
（1）在Keil中对当前文件进行编译 （2）程序编译没有错误后，就可以进行调试与仿真 （3）生成目标代码文件：源程序最终要生成在单片机上可
论文结构和主要内容
论文结构：
Hale Waihona Puke 硬件设计软件设计1.单片机选型 （80C51) 2.光信号采集 单元（光敏电 阻）
3.红外数据采 集单元 (BISS0001芯 片）
1.数据采集 2.时钟程序 3.显示驱动 4.看门狗程序 5.控制主程序
对软件和硬件进行测试
1.用Keil做软 件测试
2. 用Proteus 进行硬件测试
主要完成工作：
(1)分析了智能照明控制系统的发展和研究现状，并针对大学 教室，具体研究了教室现有照明系统存在的问题，提出改 善方法，论述了教室智能照明控制的优越性；
(2)设计了教室照明控制器及其系统的总体方案； (3)提出了针对大学教室的照明控制策略； (4)设计并实现了用于教室现场的智能照明控制器的软、硬件； (5)实现了基于RS-485网络的教室控制器与上位机的组网通
3.用Keil和 Proteus进行 联合调试
主要内容：
•
本系统采用MCS 51单片机为控制核心，也可选用其
他单片机，有较大可应用性。2 路教室感光模块感知教室
不同区域的光照强度，光照充足时，不允许开灯；光照不
足时，允许开灯，从而避免教室光照充足而日光灯打开的
现象。
•
安装于教室前后门的4 路红外测量人数模块，动态统
计教室内的实际人数。人数显示模块能够直观地显示教室
内的实际人数，便于老师考勤。日光灯驱动模块把教室日
光灯分成8 个控制区域，使不同区域的灯具随着教室内人 数的增加或减少依次开通或关断，从而避免人少多开灯、
无人也开灯的情况。
研究方法：
（1）要明确自动控制系统的单片机型号，根据现实需要， 通常会选择80C51单片机作为系统中央控制器。
信； (6)设计了教室智能照明控制系统的上位机管理系统。
展望：
(1)论文只研究了由一个教室控制器和PC机组成的控制系统 系统，网络结构较为简单，仍处于实验阶段，要完善系统 还需要开发大量的控制器结点，并且组成复杂的网络，因 此，系统的网络通讯部分还需要完善。
(2)课题中的上位机管理系统只针对系统的基本功能进行了设 计，要在实际中应用，还需要对上位机管理系统的功能进 行更为全面的设计和实现。
(3)本课题中用于照明控制的人数预测模型仍处于实验验证阶 段，其建模可能仅能用于短期内的人数预测，要长期应用， 需要针对室内人数变化做出更多的研究和数据建模。
·
谢谢聆听
执行的二进制文件（.hex格式文件）。
硬件测试步骤：
（1）绘制电路图： 1.从Proteus库中选取元器件 2.放置元器件、电源和地线以及属性设置
（2）加载：“.hex”文件到电路图中的单片机内即 可进行仿真。
结论：
本文从教室灯光节能降耗自动化智能管理目的出发，立足于节能， 适用于高校教室灯光控制 该系统以光通量人数时间作为控制依据， 结合单片机技术先进检测与控制技术等，构筑了基于单片机对教室灯 光动态节能调配管理系统，大大提高了教室灯光的能源利用效率，满 足了教室的各种情况需求 该系统对于各高校的教室灯光管理有着重 要意义，它在保证照明质量的同时，省去了大量的人力，还为学校省 去了大量不必要的开支 经过初步试验，系统确实能按照设计的要求 智能控制开关灯，并有良好的稳定性，达到了较好的节能降耗效果。
基于单片机的教室节能控制系统 设计研究
演讲人：XXX
XXX院制冷XX班
2013年06月07日
论文框架
1 课题背景及意义 2 论文结构和主要内容 3 研究方法 4 结论 5 已做工作和展望 6 致谢
课题背景及其意义
• （1）背景 • 我国提出了“节能减排”的号召 • 电能的短缺是重要能源问题之一
• （2）意义（对有的学校没有意义） • 降低电能消耗，减少环境的污染 • 改善室内工作环境 • 提高建筑物的照明系统管理水平