基于51单片机的大学教室智能照明系统设计.pdf

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本科毕业设计（论文）诚信承诺书本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：

所呈交的毕业设计（论文）（题目：

基于51单片机的大学教室智能照明系统设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（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。

作者签名：

年月日（学号）：

毕业设计（论文）报告纸I基于51单片机大学教室智能照明系统设计摘要本智能照明系统的设计是针于对当今大学教室内照明控制的发展情况，对智能照明系统的原理与实现方法做了相应的分析，并在此基础上提出了大学教室智能照明系统的设计思路，设计了室智能照明系统的相应硬件模块和软件模块。

该照明系统基于单片机而设计，以AT89C51单片机作为核心的主控制模块，模块中传感器部分采用光敏电阻并搭建相应的电路检测环境光的强度，采用HR-SR501人体存在传感器来检测人体的存在信号；根据教室平时日常作息时间对系统设置相应的照明条件，智能照明系统通过对光强于人体信号的判断与该条件做出对比，进而实现智能控制，由此可以避免电能的浪费。

本系统软件编程部分采用C语言编写，编程采用模块化结构设计，通俗易懂，条理清晰，也便于日后的改进和扩展。

该系统体积小，针对性强，性价比高，可靠性强，易于控制，可以满足各个单位对于教室照明的需求，在很大程度能够达到节能的效果。

关键词：

关键词：

人体，传感器，热释电，单片机，红外线毕业设计（论文）报告纸IIDesignofuniversityclassroomintelligentlightingsystembasedon51singlechipmicrocomputerAbstractThedesignforthedevelopmentofuniversityclassroomintelligentlightingcontrolsystem,toanalyzestheclassroomcontrolprincipleandrealizationmethodoftheintelligentlightingsystem.Inordertoimprovethelightingsystem,developingintelligentclassroomlightcontrolsystemanddevelopedthehardwareandsoftwaresystem.Avoidtheuseofunnecessarywasteofelectricity.ThesystemusestheAT89C51microcontrollerasthecorecontrolmodule，Thesensorusingthehumanbodyinfraredsensortodetecttheexistenceofahumanbody.ThePhotosensitiveresistanceandanthecorrespondingcircuitareusedtotestthestrengthofenvironmentlighting.Setreasonablelightconditionsaccordingtotheusualdailyroutine.Byidentifyingandjudgingpresencesignalsandambientlightsignalonthehumanbody,torealizetheintelligentcontrolsystemforclassroomlighting.ThepartoftheprogrampartofthesystemisiswrittenbyClanguage.Designedwithamodularstructure,clarity,goodversatility.Beconvenienttoimprovementandexpansion.Thesystemhastheadvantagesofsmallvolume,convenientcontrol,highreliability,strongpertinence,highperformancepriceratio，TheyCanmeetallkindsofinstitutionsforclassroomlightingcontrolrequirementsandrealizethepurposeofenergy-savingintheverygreatdegree.Keywords：

Singlechipmicrocomputer；Humanbody；sensor；heattoreleasetheelectricity；infraredray毕业设计（论文）报告纸III目录摘要.ABSTRACT.第一章大学教室智能照明系统概述.-1-1.1智能照明系统研究的意义及简介.-1-1.2智能照明系统的功能概述.-2-第二章智能照明系统硬件电路设计.-3-2.1系统总体设计方案.42.2单片机模块.52.3显示模块.72.4时钟模块.92.5按键控制模块.-9-2.6传感器模块.-10-第三章系统软件设计.-13-3.1主程序流程图.-13-3.2按键程序设计.-14-3.3时钟段程序设计.-16-3.4显示段程序设计.-17-第四章系统调试运行及问题分析.-19-4.1系统调试过程及方法.-19-4.2出现的主要问题分析及解决.-20-第五章总结与展望.-21-5.1总结.-21-5.2展望.-21-参考文献.错误！

未定义书签。

错误！

未定义书签。

致谢.-23-附录.-24-毕业设计（论文）报告纸-1-第一章大学教室智能照明系统概述1.1智能照明系统研究的意义及简介现如今的二十一世纪，能源短缺问题在世界各国都是普遍的现象，我国当今社会经济技术不断发展，科学技术日益提高，而人们的日常生活习惯于生活水平也在不断的改变，随着生活水平的提高，日常用电也出现与日俱增的状况，而这一严峻的问题对我国来说更为严重。

我国作为世界人口第一的大国，人口基数很大，随着如今素质教育在我国不断的普及，教育体系及其相应配套设施的不断完善，学校以及教室的数量也在不断增加，因此，教室照明的需求量也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成大量的电能浪费，因此，提高教室照明用电效率具有十分重要的意义。

目前国外开发、应用智能照明控制系统的技术已经具有一定的规模，但我国对教室照明的控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工手动管理模式。

在我国各个地区，随着学教学配套场所的扩建，用电量与日俱增，而多地的教室教学用电管理并不完善，从而会造成电能的不必要浪费带来巨大的经济损失，现今社会我们提倡节约能源，此现象正与之相违背。

建立该智能照明系统可以从用电管理等方面改变当今学校教室用电管理不完善的现象，与当今社会各界所呼吁的节约保护能源的理念相一致，更是今后智能照明系统发展的大势所趋。

该大学教室智能照明系统的核心控制芯片为AT89C51单片机，并在此基础上扩展时钟、显示、传感器等模块，实现完整的控制系统（自动控制模式与手动控制模式），并采用12864LCD液晶显示屏来显示整个系统的工作状态，加入DS1302时钟模块，实现寒暑假以及夜间22：

0006：

00关闭所有日光灯，实现了对教室灯光的自动开灯、关灯控制，从而提高用电效率，避免了不必要的浪费，最终实现节约能源的目的。

该智能照明系统可以对教室照明情况做出有效地控制，其中时钟模块中设定寒暑假以及每天的22：

00到早上6：

00电灯处于关闭状态，毕业设计（论文）报告纸-2-所设定的时间可以根据实际需要自行改变；其中传感器模块为单片机提供输入信号，信号的来源主要是HR-SR501提供的人体存在信号和光敏电阻检测的环境光强度信号，当环境光的强度在一定值时以内并且有人经过时才打开照明设备。

智能照明系统中传感器应该有选择的安装在有人体经常活动的位置，且应当注意避开光源位置，从而才能够使传感器在应用时更加的精准、灵敏、可靠。

在该系统的实际应用中还需要考虑到，若教室面积过大而超过了人体存在传感器的感应范围，可能会导致信号的收集不够精准而影响控制设备做出准确的判断。

为了保证系统的正常运行，使其能够检测到教室内各个地方的人体存在信号，人体存在传感器可以在教室内的多个地方进行安装，人体传存在感器所收集的信号是人体活动时产生的信号，若人体静止不动，这时人体传感器将不会有信号输出，因而在系统编程时软件方面应该考虑到这一点，到检测到信号时加一个延时程序，从而保证正常的照明。

1.2智能照明系统的功能概述该智能照明控制系统中单片机的主要输入信号为人体存在信号和自然光强度信号，系统有两种控制模式即自动控制模式与手动控制模式。

当传感器所检测自然环境光强度信号达到设定值时无论是否有人体信号存在，照明设备都将自动关闭；当自然环境光强度信号低于设定值并且传感器检测到有人存在信号时，系统将自动打开照明设备，直到人离开以后关闭照明设备。

同样的还可以在系统中预设相应的作息时间，预设时间之外若仍有人体存在则关闭自动控模式的运行，改用按钮开关来手动控制，以解决相应时段的特殊情况。

本课题所研究的教室智能照明系统由硬件PCB板电路和软件编程两大部分所组成。

软件程序是对硬件电路的补充，其程序对单片机中各个端口的输入信号进行分析与处理，并输出相应的预设控制信号从而最终实现智能照明系统的各项功能。

毕业设计（论文）报告纸-3-1.2.1自动控制模式系统接通电源初始化以后，通过相应的按键能够切换到自动控制模式，当传感器检测到教室内自然光强度低于设定值，则会把感应到的光强度值传送至单片机，单片机对光信号进行处理与分析，而后会输出相应照明的指令来决定是否打开照明设备。

系统中有相应的预设照明时间，其时间短于学校的日常作息时间段是相一致的，因此不在正常的教学时间内照明系统会自动关闭照明设备，由此可以减少不必要的电能浪费现象。

1.2.2手动控制模式系统复位以后默认工作在手动控制模式，通过按下相应按钮，就能对灯进行手动开关的控制。

本系统最终可实现自动模式与手动模式的切换，手动控制模式下通过按下相应按钮，对灯进行手动开关的控制，自动模式下根据光敏电阻返回的判断环境光强度以控制灯光亮灭情况并在LCD12864液晶屏上上显示各个区域的照明情况。

系统时间由DS1302时钟芯片提供实时时钟信号，并通过备用电源保证DS1302不断电。

人体热释电模块用来检测教室内的人体存在情况，并反映给单片机已作出相应的照明控制判断。

按键模块可以修改系统预设时间以及自动控制模式与手动控制模式功能的切换等。

第二章智能照明系统硬件电路设计2.1系统总体设计方案该智能照明控制系统是以AT89C51单片机控模块作为其核心的控制模块，并在此基础上扩展其它外围电路，外围的电路组成主要包括:

12864LCD液晶显示模块、DS1302时钟模块、HR-SR501人体存在传感器检测模块、环境光信号采集模块以及按键模块，其结构框图如图2.1所示：

毕业设计（论文）报告纸-4-图2.1整体结构框图本智能照明控制系统共包括以下5个部分：

1.核心控制部分：

P89C51单片机及晶振组成的单片机最小系统，接收分析与输出信号，以控制整个系统的稳定有效运行。

2.显示部分：

LCD12864及相应滑动变阻器，负责显示整个系统的运行状态（时间日期及各个教室的亮灯情况）由单片机提供显示信号。

3.时钟部分：

DS1302时钟芯片及备用电源，为系统提供实时时间数据，备用电源以保证DS13