基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计
基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计
基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计一、系统设计要求：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”等抗干扰措施二、系统控制方案分析该控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数，能够实现自动与手动控制相兼容。
在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯；在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定时间后关灯。
同时，还可设置作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。
所研究的教室灯光控制器主要是由硬件和软件两大部分组成。
硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。
而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到设计目的。
三、系统控制模块的硬件设计系统控制模块的硬件构成及简介系统控制单元是以AT89S51单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM存储模块、超时报警模块、数码管显示模块，其结构框图如图2-1所示。
图2.1系统控制结构框图环境光模块采用光敏三极管来检测环境光的强度，有光照时，电阻减小，随着光照强度的减弱，电阻逐渐增大，把光信号转化成电信号，实现对光强度的检测。
人体存在传感器模块采用HP-208是基于红外线技术的智能产品，实现对人体存在的检测。
硬件时钟模块采用具有充电能力的低功耗，具有临时性存放数据的RAM寄存器的实时时钟芯片DS1302。
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。
基于单片机的智能照明控制系统设计-毕业论文
基于单片机的智能照明控制系统设计摘要随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。
楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。
本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。
该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。
系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。
该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以AT89C51和AT89C2051单片机为基础，实现了通信、信号采集、控制与显示等功能。
使用光电子镇流器，使光源具备自动调节功能。
文中详细地描述了控制电路的设计过程，包括：光信号取样电路、人体信号采集电路、键盘与LED显示电路、RS485通信电路、照明灯控制电路、看门狗电路以及信号处理电路等。
对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。
工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。
关键词：智能控制，主控制器，分控制器，单片机，定时控制The Control System for Intelligent Lighting Based onSingle–chip MicrocomputerAuthor: Li GuozhongTutor: Sun ManAbstractWith the rapid development of electronic technology, the system of control based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent building and so on. Microcomputer, as the subject and core of the embedded system of control, replaces the traditional system—electronic circuit. At the same time, the development and maturation of the intelligent building have established the substantial foundation for the popularization and application of the control system for lighting based on single-chip microcomputer。
基于单片机的教室灯光控制系统的设计
基于单片机的教室灯光控制系统的设计教室灯光控制系统是一种基于单片机的智能化照明控制系统，它能够根据不同的情景需求自动调节灯光亮度。
本文将对基于单片机的教室灯光控制系统的设计进行详细介绍。
一、系统设计目标教室灯光控制系统的设计目标是提高教室照明效果，实现能耗的优化，提高学生的学习舒适性。
具体来说，系统的设计目标包括以下几个方面：1.亮度调节：根据不同的环境要求，能够自动调整灯光的亮度。
2.色温调节：能够调节灯光的色温，满足不同情景下的照明需求。
3.光照度调节：能够实时监测教室的光照度，并根据需求调整灯光亮度。
4.能耗优化：通过灯光的智能控制，实现能耗的优化，降低能源消耗。
5.遥控调节：通过手机等遥控设备对灯光进行远程调节。
二、系统设计方案1.硬件设计部分（1）传感器部分：采用光照度传感器来实时监测教室的光照强度。
通过单片机与光照度传感器进行通信，获取光照值。
（2）控制部分：采用单片机作为系统的控制核心，对灯光进行控制。
通过单片机与光照度传感器、开关等进行通信与控制。
（3）灯光部分：选用可调光的LED灯作为照明设备。
LED灯的亮度和色温可以通过单片机控制。
（4）通信部分：添加无线通信模块，使系统可以通过手机等遥控设备进行远程调节。
2.软件设计部分（1）亮度调节算法：根据光照度传感器获取的光照强度数据，利用单片机进行分析和计算，自动调节灯光的亮度。
（2）色温调节算法：根据不同的场景需求，通过单片机控制LED灯的色温。
（3）能耗优化算法：根据光照度和使用情况的监测，通过单片机进行控制优化，达到降低能耗的效果。
（4）远程调节算法：通过无线通信模块与遥控设备进行通信，实现对灯光的远程调节。
三、系统功能介绍1.光照度自动调节功能：系统可以根据实时监测的光照度数据，通过单片机控制灯光的亮度，自动实现照明亮度的调节。
2.色温自动调节功能：根据不同的场景需求，通过单片机控制LED灯的色温，实现照明色温的调节。
3.能耗优化功能：通过系统对光照度和使用情况的监控和控制优化，实现能耗的优化，降低能源消耗。
基于单片机教室灯光智能控制系统
基于单片机教室灯光智能控制系统吉林农业科技学院学士学位论文论文题目：基于单片机教室灯光智能控制系统—环境光采集、热释红外传感系统设计年级专业： 10级电子信息科学与技术学生姓名：孙丽爽学号：指导教师：谢艳新评阅教师：王海波完成日期： 6月13日吉林农业科技学院基于单片机教室灯光智能控制系统—环境光采集、热释红外传感系统设计学生: 孙丽爽专业: 电子信息科学与技术指导教师: 谢艳新摘要本研究针对教室灯光的控制方法，特别是教室灯光的智能控制方面的发展现状，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应软件。
该系统以STC89C51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，采用光敏电阻构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，经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。
关键词：热释红外人体传感器；STC89C51单片机；光敏电阻Classroom Lighting Intelligent Control System—The ambient light gathering pyroelectric infrared sensor systemName: lishuang SunMajor: Electronic Information Science and TechnologyTutor: yanxin XieAbstractThe research of control method for classroom lighting, especially classroom lighting intelligent control development present situation, analyzed the principle and realization method of classroom lighting intelligent control, and proposes a new design classroom lighting intelligent control system based on single chip microcomputer, hardware device is developed based on the intelligent control system and corresponding software.The system uses STC89C51 microcontroller as a core component of the control module, the infrared sensor to detect the existence of human body, using optical detection circuit composed of environmental photosensitive resistance strength; according to the condition, reasonable, through identification and determine the existence of signals and environmental light signals to the human body, the classroom lighting intelligent control, to avoid the use of waste electric classroom. The system also has alarm function; at the same time also adopted the hardware / software "watchdog" anti-interference measures.Keywords: Pyroelectric Infrared Body Sensor; STC89C51 Single-chip Microcomputer; Photosensitive Resistance目录摘要 .................................................................................. 错误!未定义书签。
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。
基于单片机的教室照明智能控制器设计
六、研究的方法及措施
选题以理论参考各相关院校、专业期刊以 及学位论文等类似文献的研究情况，经多番比 较。综合各种相关研究的优缺点，提出新型的 设计方案。采用理论结合实际制作的方法，首 先对系统进行原理分析和可行性分析，完成系 统整体结构和原理图设计。通过搭建实验平台 。完成样机的设计，并通过系统测试以验证教 室照明智能控制器的实用性。
三、研究的基本框架
液晶显示
投影仪开启检测 实时时钟 光强检测 热释电人体检测
MCU
教室电灯
时间设置 数值调节 手动开关1 手动开关2 手动开关3
三、研究的基本框架
如上图所示为系统总体结构框图。本设 计的具体实施方案为：系统单片机采用的是 STC89S52，系统通过投影仪开启检测模块 可以实时检测教室是否为上课状态，系统中 的光强检测可以实时检测白天黑夜状态，热 释电检测模块是可以实时检测电灯下是否有 人。实时时钟模为系统提供时间，方便系统 按作息时间控制电灯。系统的按键输入共5 个其中“时间设置”和“数值调节”用于设置系 统时间。然后“手动开关1”到“手动开关3”为 手动控制电灯开关。最终系统的显示部分采 用1602液晶显示。
谢谢观赏
王炳琪 31002276
基于单片机的教室照明智能控制器设计
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ห้องสมุดไป่ตู้
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王炳琪 31002276
一、选题的背景和意义
随着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。而此 问题对我国来说尤为严重。随着各类大、 中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明 的需求也越来越多，而教室照明的管理不 到位，往往造成电能的巨大浪费，这样， 提高教室用电效率就成为首要考虑的问题 。
基于单片机的教室照明控制系统设计【开题报告】
毕业设计开题报告电子信息工程基于单片机的教室照明控制系统设计1选题的背景、意义1.1课题研究背景由于学校开放型的管理模式，以及全员的节能意识的淡薄，造成了电能的极度浪费。
一般存在以下几种浪费现象：①由于大多数人的节能意识淡薄 ,并且强光下人的眼睛对弱光不敏感，在自然光照大于灯具光照的情况下，难以觉察到灯光的存在，因此，在白天自然光很强的情况下，教室内的长明灯仍到处可见；②即使室内无人或人数很少的情况下，整个教室的灯也是全部开启；③晚上许多教室，即使只有几个学生在自习，也是开启整间教室的灯；长明灯比比皆是，人走不熄灯的现象到处存在。
一个教室的长明灯 ,看起来耗能不大 ,但从整个学校来看，却是一个不小的数字，再从全国来看，这是电力资源的一种极大的浪费。
同时，这种有形和无形的浪费，给校方的水电支出带来了沉重的负担。
随着现代照明系统在各领域中所占的比例的日益增大，实现照明系统的节能迫在眉睫，而解决高校教室照明的节电问题至关重要。
1.2 课题研究的意义（1）一个好的教室照明控制系统可以改善工作环境，提高工作效率。
智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可有效控制各种照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。
同时，系统能根据不同的时间段以及人们的不同需要，自动调节照明亮。
（2）一个好的教室照明控制系统可以为我们提供一个良好的节能效果，并且可以延长灯具寿命。
它可以根据不同场合以及不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。
同时，系统还可以充分利用自然光，自动调节室内照度。
系统在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。
（3）一个好的教室照明控制系统可以提高管理水平。
这种照明控制系统多以自动控制为主、人工控制为辅，照明系统自动实现开关和调光功能，既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况[1]。
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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。
（3）显示电路：主要利用数码管来实现实时显示光照度阈值的功能[4]，管理员可以根据不同场景，直接通过主机按键来灵活调节系统的光照度阈值。
从机在整个系统中扮演着神经触角的重要角色。
首先从机需要捕获所在相应
区域内是否有人存在，如果有，则继续搜集光照度信息并利用AD芯片将其转换为数字量，通过无线通信模块将该数字量传递给主机，主机处理完成后，接收主机传送回的判决结果。
从机的组成框图及实物图如图2所示，从机主要由红外热释电模块和光探测电路组成，各部分的器件选取原则如下所示：
（1）红外热释电模块主要由红外探测和红外处理两部分组成。
红外探测功能由红外热释电传感器来实现，人体的正常体温一般是在37°，此时人体会产生大约为10μm左右的红外射线，当人体进入红外热释电传感器的感应范围时，利用人体发出的红外线，传感器探测到人体红外光谱的变化，自动接通输出电路，打开相应负载，人一离开，输出自动关闭。
红外信号处理部分由传感信号处理集成芯片BISS0001来实现，此芯片具有价格低廉，静态工作电流极小，应用电路簡单的特点[5]。
（2）光探测电路：由于光敏电阻在不同光照度情况下具有不同的电阻值，本文选用光敏电阻来实现光探测功能。
2 结论
该智能教室灯光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，不仅节约了电能资源，还大大提高了教室的智能化水平，降低了人工成本，主从机通过无线通信模块有效配合，使得整个系统的可操作性更强，性能更加稳定。
参考文献：
[1]朱文海.智能教室灯光控制系统的设计[D].武汉：华中师范大学，2012.
[2]匡程，程志明.高校教师智能灯光控制系统的设计[J].江苏科技信息，2016（36）：63-65.
[3]梁佩莹，蔡忠岳.教室灯光智能控制系统的设计[J].电子测量技术，2014，37（09）：83-87.
[4]刘莹等.基于单片机的灯光控制系统的设计[J].数字产业，2014.
[5]金博.高校教室灯光的智能控制系统设计研究[J].山东工业技术，2015.
作者简介：张培培（1988-），女，山东德州人，硕士，讲师，研究方向：通信技术。