基于单片机的高校教室照明节能智能控制系统的设计
基于单片机的教室节能控制系统设计》
XXXXXXXX学院毕业设计（论文）题目基于单片机的教室节能控制系统设计英文并列题目Design of classroom Energy Saving Control system based on single Chip Microcomputer院系XXXXXXX班级 XXXXXX学生姓名李文强学号XXXXXX所在团队指导老师（1）XXXXX 职称XXXXX指导老师（2）职称答辩委员会主任主答辩人二〇一九年一月十五日XXXXXXXXX学院毕业设计（论文）说明书基于单片机的教室节能控制系统设计摘要:能源短缺问题仍是现阶段中国和世界面临的问题。
节约能源是我们需要解决的紧迫问题。
随着国民经济的快速发展和社会的进步，高校的规模也在不断扩大。
由于我国高校的大部分节能管理工作仍采用传统方式，能源浪费现象仍然普遍存在。
作为能源消耗的主要目标，电能可以形成一种简单有效的节能方案，必将为节能工作带来很大的帮助。
本设计以教学楼教学楼照明系统功耗高，易造成浪费为主要研究内容，结合当前国内外成熟的智能照明技术，设计出适合大学教学的一套建筑物的智能照明控制系统。
在智能照明控制系统的总体设计中，主要结合我国高校课堂照明控制的现状，形成了设计的整体设计方向，包括智能照明控制器的设计，主机系统的设计，通信系统的设计和LED照明系统的设计决定了可以通过系统实现的功能，使用神经网络算法来模拟最佳的灯具安装。
关键词:照明；智能控制，感应Design of classroom Energy Saving Control system based on singleChip MicrocomputerAbstract:Energy shortage is still a problem facing China and the world at this stage. Saving energy is an urgent problem we need to solve. With the rapid development of national economy and social progress, the scale of universities is also expanding. Because most of the energy-saving management in Colleges and universities in our country still adopts the traditional way, the phenomenon of energy waste is still widespread. As the main goal of energy consumption, electric energy can form a simple and effective energy-saving scheme, which will certainly bring great help to energy-saving work. The main research content of this design is that the lighting system of teaching building is high power consumption and easy to cause waste. Combining with the mature intelligent lighting technology at home and abroad, an intelligent lighting control system suitable for university teaching is designed. In the overall design of the intelligent lighting control system, the overall design direction of the system is formed mainly based on the current situation of classroom lighting control in Colleges and universities in China, including the design of the intelligent lighting controller, the design of the host system, the design of the communication system and the design of the LED lighting system, which determine the functions that can be realized through the system, and use the neural network algorithm to simulate the best lighting safety. Install.keyword:Lighting; Intelligent Control, Induction第1章引言 (1)1.1本课题的背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3智能照明控制系统发展概述 (3)1.4本课题主要研究的内容 (4)第2章智能照明控制系统的总体设计 (4)2.1现阶段高校教室照明控制现状 (5)2.2主要元器件介绍 (5)2.3系统总体设计方案 (7)第3章智能照明控制系统硬件设计 (9)3.1智能照明控制系统控制器设计 (9)3.1.1 AT89S52 单片机简介 (11)3.1.2 引脚功能 (9)3.1.3 存储器组织 (11)3.2 AT89S52 单片机最小系统设计 (12)3.3数据采集单元的设计 (14)3.3.1 照度探测模块电路 (14)3.3.2 人体红外探测模块电路 (17)3.3.3 传感器的布置 (18)3.4 通信模块的设计 (20)3.4.1 电力线载波通信技术 (20)3.4.2 电力线载波模块的选择 (20)3.5 继电器模块的设计21第4章下/上位机程序设计 (23)4.1 下位机程序设计 (22)4.1.1 系统工作流程设计 (22)4.1.2 下位机主程序设计 (24)4.2 数据采集设计的实现 (25)4.2.1 逻辑关系 (25)4.2.2 照度探测模块 (26)4.2.3 人体红外探测模块 (28)4.3 上位机管理系统的通讯实现 (30)结论 (32)参考文献 (34)致谢 (35)第1章引言1.1本课题的背景及意义背景：随着计算机网络的发展，控制技术、智能建筑的发展越来越迅速。
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。
基于单片机的智能照明控制系统设计
设计名称：智能照明控制系统组别：第五组组长：XX组员：XX基于单片机的智能照明控制系统设计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、智能家居等行业，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。
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。
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。
目录1 引言...................................................1.1 研究背景............................................1.2 智能照明控制系统的优点..............................2 设计部分...............................................2.1设计要求............................................2.2系统设计............................................2.3逻辑控制............................................2.4硬件设计............................................2.4.1 系统硬件总述....................................2.4.2 AT89C51单片机介绍...............................2.4.3 光照检测电路....................................2.4.4 人体信号采集电路................................2.4.5 比较电路........................................2.4.6 延迟时间选择电路................................2.4.7 输出控制电路....................................3 系统软件设计及实现.....................................4 结论..................................................5 评价………………………………………………………………………………………………..6 组员分工…………………………………………………………………………………………..1 引言1.1研究背景如今普遍高校都是开放型的管理模式，高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯作业；即使是很少的时候也是整个教室的灯全亮着。
基于单片机的教室节能照明系统毕业设计
毕业设计基于单片机的教室节能照明系统毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
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。
基于单片机的教室照明控制系统设计
基于单片机的教室照明控制系统设计摘要：本文详细介绍了基于单片机的教室照明系统设计，可以有效的节约教室照明系统所耗能源，响应国家号召建设节约型社会的政策。
系统以单片机为中心，辅以红外检测模块，光照检测模块，报警声光模块以及灯光控制模块组成完整的控制系统。
通过红外检测模块对教室进出人数进行计数，单片机根据需要控制照明系统工作。
并且系统还设计了报警模块，对系统可能的误判作出弥补。
系统综合考虑了照明系统设计的可实现性与实用性，妥善地处理好强弱电之间的连接以及单片机工作稳定性问题。
关键词：AT89C51；照明系统；热释电传感器Design of Lighting Systems Based On Microcontroller ABSTRACT: To respond to the national policy of building a conservation-based social, this paper describes a lighting system based on single chip designed with classroom use, which can effectively save the energy consumption of the system. Centered on microcontroller, the system supplemented by infrared detection module, light detection module, the alarm sound and light module and control modules complete control system. By infrared detection module to count the number of classrooms, the microcontroller according to the need to control lighting systems work. And the system also designs alarm module of the system to compensate for a possible miscarriage of justice. Considering the lighting system design and practicality can be achieved and properly handle the connection between strong and weak electricity, and stability of microcontroller work. Keywords: AT89C51; Lighting Systems; Pyroelectric Sensor1引言随着科学技术的发展，智能产品深入生产生活各个领域，使生活方式产生了巨大的变化。
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 。
基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计
基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计【摘要】针对学校照明用电浪费严重的问题，为了有效利用教室灯光、节约能源，本课题提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计方案。
本研究针对教室灯光的控制方法，尤其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AT89C52单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路。
【关键词】节约能源；照明；智能控制；AT89C52单片机0.引言随着社会经济和科学技术的发展，能源消耗量逐年上升，照明用电水平也逐年提高，导致电负荷的加剧，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。
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。
对于灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。
于是，开发简便，实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。
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.系统控制方案的分析所研制的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。
可以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，还要按作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用遥控器或机械开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。
本文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，达到控制器自动与手动相结合的教室照明智能控制。
系统原理图如下图所示：2.系统控制模块的硬件构成系统控制单元是以单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：系统供电模块、硬件时钟模块、看门狗模块、环境光模块、人体存在传感器模块、遥控器模块、遥控器接收模块及超时报警模块，其结构框图如图2所示，3.系统主控电路根据系统设计要求，本系统的主控模块主要采用Atmel公司的AT89S52作为主控芯片，它是一种低功耗，8位CMOS工艺处理器，具有8K在线可编程Flash存储器，片内的Flash可多次编程，为在线编程提供了方便。
基于单片机的高校教室照明节能智能控制系统的设计
基于单片机的高校教室照明节能智能控制系统的设计伍世云;罗江;王益艳;范开敏【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)023【摘要】An lighting energy-saving intelligent control system (LEICS) of college classroom is designed in this paper. The AT89S52 chip was chose as the microprocessor of the whole system, which using a machine of the upper and lower composite master-slave structure. These messages of human body and illumination intensity are monitored by data acquisition system, which includes photosensitive sensor, pyroelectric infrared sensor and stepping motor. The region management of classroom has been implemented by the master-slave structure composed of upper computer and lower computer for processing and communication, in order to control of the corresponding area light of classroom. The proposed system is equipped with two kinds of wording mode such as automatic and manual, which can control the indoor lighting switch independently under special circumstances. The design demonstrated that the LEIC system can improve energy-saving effect and intelligent degree in management.%本文设计了一款基于单片机的高校教室照明节能智能控制系统。
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基于单片机的高校教室照明节能智能控制系统的设计伍世云;罗江;王益艳;范开敏【摘要】An lighting energy-saving intelligent control system (LEICS) of college classroom is designed in this paper. The AT89S52 chip was chose as the microprocessor of the whole system, which using a machine of the upper and lower composite master-slave structure. These messages of human body and illumination intensity are monitored by data acquisition system, which includes photosensitive sensor, pyroelectric infrared sensor and stepping motor. The region management of classroom has been implemented by the master-slave structure composed of upper computer and lower computer for processing and communication, in order to control of the corresponding area light of classroom. The proposed system is equipped with two kinds of wording mode such as automatic and manual, which can control the indoor lighting switch independently under special circumstances. The design demonstrated that the LEIC system can improve energy-saving effect and intelligent degree in management.%本文设计了一款基于单片机的高校教室照明节能智能控制系统。
该系统选用AT89S52芯片作为微处理控制器，采用上位机和下位机复合的主从式结构。
系统由光敏传感器、热释电红外传感器、步进电机等元件构成的数据采集电路完成对教室内的人体存在信息和光照强度信息的采集，通过上位机和下位机中的微处理器进行处理和通信，完成对教室对应区域的灯光控制。
系统设有自动和手动两种工作模式，可在特殊情况下由室内照明开关实现独立控制。
研究表明，该系统能大大地提高节能效果和管理的智能化程度。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)023【总页数】4页(P180-182,193)【关键词】单片机;高校教室;节能;智能控制;主从式结构【作者】伍世云;罗江;王益艳;范开敏【作者单位】四川文理学院物理与机电工程学院，四川达州 635000;四川文理学院物理与机电工程学院，四川达州 635000;四川文理学院物理与机电工程学院，四川达州 635000;四川文理学院物理与机电工程学院，四川达州 635000【正文语种】中文【中图分类】TN710高等学校是人口密度较大和用电度数较多的地方，其中，照明系统据统计用电量占高校用电总量的50%以上[1]。
而高校教室又是高校教学的主要场所，室内电灯多、照明时间长。
由于初高中每个班的教室固定，能够非常方便实现管理，而高校每个班没有固定教室，学生自习时间较多，同时晚自习安排松散，教室又是公用，学生可以自由进出。
加之因为缺乏科学的管理以及使用者责任心不强[2]，常常会出现教室内仅有几个人甚至没有人而灯光全部开启的现象，白白浪费了电能[3]。
以一间座位数60人、面积60 m2的常规教室为例，使用普通40 W的荧光灯20盏，每天少开2小时，每年除去假期可节约电能500 kW·h以上。
以此计算，全校教室都节约用电的话，将会节省数额庞大的电费，为国家节约大量的能源。
为此，国内外学者进行了大量的研究，刘和剑、贾正松、孙蔚等人[4-6]进行了基于51单片机的红外、光控相结合的智能照明控制系统研究；张锴等人[7]设计了红外对射管与热释电传感器双重检测纠错的单片机控制系统；傅莉[8]还从新型节能灯和高效LED灯方面对公共场所照明节电智能控制系统进行了研究。
文中综合以上研究的优点，本着实用、安装方便，设计了一款价格低廉，操作简单的基于单片机的高校教室照明节能智能控制系统并取得了较好的节能效果。
系统采用主从式结构[9]，由安装于教室中的从机和位于教学楼管理室的远程控制上位机以及通讯网络RS-485总线[3-9]构成，系统结构框图如图1所示。
上位机为PC机，系统采用C++语言开发，制定作息时间，同时接收教室现场信息，综合处理判断后，下发相应的控制命令，执行相关操作。
本系统中，需要将从机（下位机）采集的数据信号发送至上位机进行处理，同时，上位机也需要将命令信号回发给下位机，所以通信模块在系统中是不可缺少的组成部分，由于RS-232通讯距离短，不能进行多台设备同时进行联网管理，系统采用了一种基于差分信号传送的串行通信链路层协议的RS-485总线实现串口通信。
PC机通过RS-232/RS-485转换器，依次连接多台485设备，采用轮询的方式，对总线上的设备轮流进行通信。
设计中使用了集成的RS-232/RS-485转换模块，注意PC程序必须使串口的 DTR （RS-232的4脚）和 RTS（RS-232的7脚）输出高电平，同时由PC输出的高低电平就可使得转换模块内部的MAX485在接收和发送状态之间转换了，处于半双工模式。
系统包含自动控制和手动控制两种模式[3]。
手动控制模式便于特殊情况由进入教室的人员实现人性化控制[10]。
系统中的自动/手动模式直接由管理员操作，通过上位机与下位机的微处理器外部中断INTl连接，它的优先级最高。
管理员将自动/手动开关置为低电平，使系统进入手动模式，在手动模式下，教室内的手动照明开关可以控制室内任意区域的灯光，此时，室内灯光不再受工作时间、光强和人员分布的限制[9]；管理员将自动/手动开关置为高电平，系统进入自动模式运行。
从机微处理器采用单片机AT89S52[11]，由+5 V电源，复位电路，热释电红外检测，光照度检测，通信模块和执行控制电路等组成，如图2所示。
利用光敏电阻来探测室内照度，利用热释电红外传感器探测室内相应区域是否有人，通过串口将数据实时发送到上位机，作为系统判断教室灯光开关时间及位置的依据。
电源电路由220 V交流经降压、整流、滤波，由LM317稳压输出12 V直流给继电器提供工作电源，再经LA7805三端集成稳压得到5 V给微处理器和热释电红外传感器模块供电。
微处理器采用通用的性价比较高的AT89S52[11]小系统。
光传感器电路如图3所示，安装在灯具侧，感测对应区域的光照度。
光敏电阻是一种常用的光电传感器，它的电阻与照射到器件表面的光强有关，光强越小，光敏电阻的阻值越大[12]，反之越小。
电路通过给光敏电阻添加一个比较器，构成一个简单实用的光控开关，比较器的输出为低电平时，系统允许开灯。
根据实际情况，调整RP的抽头，可改变单片机对应环境光照度的起控点。
热释电红外检测模块采用的是以 BISS0001[13]为核心的HC-SR501[14]热释电红外传感器组件，该模块电路主要由人体红外传感器、菲涅尔透镜、专用芯片BISS0001组成。
该传感器只能检测移动人体，为此，我们在红外传感器探头外安装了一个步进电机[15]，当发现有人来到该区域时，传感器接收到人体发出的红外线，产生的信号经过处理后送到微处理器，再将数据送到上位机，由上位机进行综合判断后，返回信号让微处理器P2.0口输出低电平，使继电器J1吸合，教室灯光被点亮；此后，微处理器通过程序控制步进电机每隔10分钟往复旋转，旋转时间为30秒。
若进入该区域的人没有离开，通过程序使灯光继续点亮；若进入该区域的人离开，在30秒的检测时间内检测不到人体红外线，通过程序关闭灯光，直到再有人出现在该区域内[16]。
动作执行由继电器控制电路组成，如图4所示，在自动控制模式下，上位机下传数据让P2.1口始终输出高电平，控制三极管Q2截止，继电器J2一直处于断开状态，教室内手动开关K不起任何作用，若照度满足要求且有人员出现在该区域时，微处理器的P2.0口输出低电平，控制三极管Q1导通，继电器J1吸合，该区域灯光被点亮。
反之，P2.0口输出高电平，控制三极管Q1截止，继电器J1断开，该区域灯光熄灭。
在手动控制模式下，上位机下传数据始终让微处理器的P2.1口输出低电平，P2.0口输出高电平，控制三极管Q1截止、Q2导通，继电器J1断开、J2吸合，该区域灯光不再受光照度和有无人员的影响，只受教室内手动照明开关K的控制。
步进电机旋转控制由程序配合Q3、J3等元件构成的控制电路完成，图中步进电机的电源没有画出。
文中提出了初步的网络化的控制方案，利用上位机管理系统对所有教室的照明灯具做出宏观的调控，作为对教室内部微处理器控制功能的补充，上位机具有强大的数据处理、存储、逻辑判断等功能，为照明控制策略的开发提供了后续开发空间。
目前，我们只是用上位机进行了自动/手动模式的转换控制，以及作息时间、人员的监控。
程序流程如图5所示，流程图中，步进电机检测人体存在没有详细画出，可参见原理说明。
下位机接收到来自上位机的模式控制信号，经过初始化，进行模式检测，若为手动模式，上位机使P2.1口始终保持低电平，P2.0口保持高电平，控制相应的继电器，让教室内灯光只受室内手动照明开关K的控制；若为自动模式，上位机使P2.1口始终保持高电平，当照度满足开灯条件且检测到人员存在时，P2.0口输出低电平，使继电器J1吸合，开启对应区域灯光。
文中综合利用了应用电子技术，传感器技术，单片机技术[3]完成了对高校教室照明节能智能控制系统的研究与设计。
该教室照明节能智能控制系统该系统由光敏传感器完成教室光照度的检测，由热释电红外传感器结合步进电机等元件完成教室内的有无人员的检测，采用上位机和下位机的主从式结构，对教室实现了分区域管理[17]，大大地提高了节能效果和管理的智能化程度。
利用上位机实现了两种控制模式，在特殊情况下可进行手动控制，该系统具有较好的节能效果和很大的推广价值。