【正文】 系統(tǒng)工作原理 本系統(tǒng)能夠采集室內(nèi)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并結(jié)合學(xué)校作息時間對教室燈光進(jìn)行實(shí)時控制，達(dá)到方便和節(jié)約能源的目的。光敏傳感電路實(shí)現(xiàn)教室內(nèi)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)的采集，其門限值可通過可調(diào)電阻調(diào)節(jié)。液晶顯示電路如圖 2 所示。 HD44780 具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動／閃爍等功能。這類顯示器把 LCD 控制器／點(diǎn)陣驅(qū)動器／字符存貯器全做在一塊印刷板上。 1． 2 液晶顯示電路 為了實(shí)現(xiàn)較好的人機(jī)交互界面，在本系統(tǒng)中采用 1602 液晶顯示屏來顯示用戶的設(shè)定作息時間及用戶所查詢的信息?？刂破鞲鶕?jù)這兩個外部數(shù)據(jù)來進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)定時開關(guān)燈、刷新液晶顯示屏，同 時可以通過鍵盤設(shè)置時間日期、查看相關(guān)信息 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，控制器選擇了宏晶科技公司提供的 STCl2C4052AD 型單片機(jī)。整個系統(tǒng)的硬件框圖如圖 1 所示。 1 系統(tǒng)硬件組成 整個系統(tǒng)由中央控制電路、 24 按鍵電路、光敏傳感電路、繼電器驅(qū)動電路、時鐘電路、液晶顯示電路六個模塊組成。但是目前在校園內(nèi)，教室燈火通明，卻空無一人的現(xiàn)象屢見不鮮，這不僅造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，也對高校的形象造成了很壞的影響。作為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活不可或缺的電力能源更是如此。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便，可靠性高，針對性強(qiáng)，性價比高等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各類院校對教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。系統(tǒng)還具有報(bào)警功能；同時還采用了軟 /硬件的“看門狗”等抗干擾措施。摘 要 1 摘 要 本課題針對教室燈光的控制，分析了教室燈光智能控制的原理和實(shí)現(xiàn)方法，提出了基于單片機(jī)設(shè)計(jì)教室燈光智能控制系統(tǒng)的思路，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了智能控制系統(tǒng)的硬件模塊和相應(yīng)軟件部分。 該系統(tǒng)以 AT89S51 單片機(jī)作為控制模塊的核心部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開燈的條件，通過對人體存在信號和環(huán)境光信號的識別與判斷，完成對教室燈光的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。 本系統(tǒng)程序 部分采用 C 語言編寫，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、條理清晰、通用性好，便于改進(jìn)和擴(kuò)充。 關(guān)鍵詞 ： 智能控制器 熱釋紅外 傳感器 單片機(jī) 引言 2 引言 當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源短缺問題日益突出，成為一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的 “瓶頸 ”。尤其現(xiàn)今越來越提倡低碳生活，節(jié)約能源已經(jīng)成為一種全球共識，而作為培 養(yǎng)社會精英的高校更應(yīng)該起到榜樣的作用。本文所研究的教室燈光控制系統(tǒng)就可以很好地實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的作用。其中，光敏傳感電路模塊主要完成對教室當(dāng)前光線明暗程度的判定，時鐘電路主要實(shí)現(xiàn)時基功能，兩者分別提供光照和定時數(shù)據(jù)供以單片機(jī)為核心的中央控制模塊進(jìn)行邏輯判斷，單片機(jī) 最終將運(yùn)算結(jié)果輸出到液晶顯示屏，同時對教室燈光進(jìn)行控制。 1． 1 中央控制模塊 系統(tǒng)中，中央控制器主要用于接收兩個外部數(shù)據(jù)，由此判斷是否定時時間已到，教室光照是否充足。該款是一種高速、高可靠性單片機(jī)，工作電壓 5． 5～ 3． 4V， Flash 程序存儲器 4K 字節(jié)， SRAM為 256 字節(jié)， 2 個定時器， 8 路 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，可通過串口實(shí)現(xiàn)在線編程、 A／ D 轉(zhuǎn)換、看門狗等功能。 點(diǎn)陣字符型液晶顯示器是專門用于顯示數(shù)字、字母、圖 形符號及少量自定義符號的顯示器。系統(tǒng)選用日立公司的 HD44780 液晶顯示。與 MCU 的傳輸可采用 8 位并行傳輸或 4 位并行傳輸 2 種方式。 3 1． 3 其他電路 按鍵電路主要由一個 24 的按鍵陣列組成，主要用于完成作息時間、當(dāng)前時間、定時時間段的設(shè)定。指示燈主要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)工作狀態(tài)，如系統(tǒng)工作于自動控制模式還是強(qiáng)制模式，滅燈或亮燈狀態(tài)等的指示。電路存在兩種工作模式：自動控制模式和強(qiáng)制模式。 系統(tǒng)考慮到如果教室外自然光很強(qiáng)，但因某種需求需要拉上窗簾，這樣室內(nèi)光照就不太理想，需要開燈，因而設(shè)置了兩路光敏傳感器，一路探測室內(nèi)光強(qiáng)，一路探測室外光強(qiáng)，這體現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。設(shè)置強(qiáng)制按鈕主要考慮到有時需要對燈進(jìn)行強(qiáng)制控制，例如需要在教室通過投影儀觀看電影時，為達(dá)到最佳的收看效果，需要關(guān)上燈。本系統(tǒng)中 STCl2C4052AD 單片機(jī)主要完成接收外部數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、輸出控制數(shù)據(jù)。 因此，在該軟件實(shí)現(xiàn)中我們采用了模塊化的方案，整個軟件設(shè) 計(jì)由初始化模塊、鍵盤接收模塊、中斷處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和定時輸出模塊五個模塊組成，系統(tǒng)程序主流程框圖如圖 3 所示。同時也接受相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢，如查詢設(shè)定好的作息時間、光照閾值等，數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示當(dāng)前的時間、定時開關(guān)時間以及用戶要查詢的相關(guān)數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)主要應(yīng)用于教室的燈光控制，但是對于一些公共場合，如會議室、辦公室、樓道等場所，只要在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上稍加改動，也可以很好地滿足其需要，因此本系統(tǒng)的可移植性好，具有比較大的市場潛力和廣泛的應(yīng)用前景 . 目 錄 V 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................. 1 第一章 教室燈光控制器簡介與方案分析 ................................................................... 1 教室燈光控制器簡介 ........................................................................................... 1 系統(tǒng)控制方案分析 ............................................................................................... 1 第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) ............................................................................... 2 系統(tǒng)控制模塊的硬件構(gòu)成及簡介 ....................................................................... 2 系統(tǒng)控制的主要硬件電路 ................................................................................... 2 系統(tǒng)主控電路 ................................................................................................. 2 系統(tǒng)供電電路 ................................................................................................. 3 數(shù)據(jù)采集電路 ................................................................................................. 4 系統(tǒng)時鐘電路 ................................................................................................. 6 繼電器驅(qū)動電路 ............................................................................................. 7 超時報(bào)警電路 ................................................................................................. 7 按鍵控制電路 ................................................................................................. 8 系統(tǒng)看門狗電路 ............................................................................................. 8 第三章 控制模塊軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................... 11 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊 ......................................................................................... 11 系統(tǒng)自檢初始化 ........................................................................................... 11 定時中斷處理設(shè)計(jì) ....................................................................................... 12 數(shù)據(jù)采集模塊 .............................