教室自动感应照明控制系统的设计

陕西理工学院毕业设计 教室自动感应照明控制系统的设计 刘婧 陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术专业 1202 班级 陕西 汉中 指导教师 张政才 摘要 本设计介绍了基于单片机STC89C52 的教室自动感应照明控制系统 分析了教室灯光智能控制的原理 与实现的方法 在此基础上开发了照明智能控制系统硬件装置和相应的软件 系统硬件包括时钟电路 红外对管电 路 光线检测电路 显示模块电路 独立按键操作电路和LED灯控制电路 软件设计包括人数统计软件设计 光线 亮度检测软件设计以及总体软件设计 让学校教室的用电合理化 节约了电能并且改善了对教室灯光的管理 实现 了教室照明控制系统的自动化 智能化 关键词 STC89C52 智能控制 红外对管 光照检测 The classroom design of the control system of automatic induction lighting Liu Jing Shaanxi Institute of Electrical Engineering on Electronic Information Science and Technology 1202 class Hanzhong Shaanxi Instructor Zhang Zhengcai Abstract This design introduces the automatic lighting control system based on the MCU STC89C52 and analyzes the principle of classroom lighting intelligent control and realization method On the basis of this the hardware and software of the intelligent control system are developed The hardware includes clock circuit infrared tube light detection circuit display circuit Independent key module circuit operation circuit and LED lamp control circuit software design includes the number of statistical software software design and software design to detect overall brightness Let the school classroom electricity reasonable save energy and improve the classroom lighting management realize the automation and intelligence of classroom lighting control system Key words STC89C52 Intelligent control Infrared to tube Light detection 陕西理工学院毕业设计 目录 引言 1 1 设计思想 1 1 1 课题背景 1 1 2 设计主要目的 1 2 系统设计概述 1 2 1 设计任务指标要求 1 2 2 设计方案 1 3 主要元器件介绍 2 3 1 单片机 STC89C52 2 3 2 时钟芯片 DS1302 3 3 3 液晶显示器 LCD1602 4 3 4 模数转换器件 ADC0804 5 3 5 光敏电阻 5 3 6 红外对管 6 4 系统硬件设计 6 4 1 单片机最小系统 6 陕西理工学院毕业论文 3 65 4 2 光线检测电路 7 4 3 红外对管检测电路 7 4 4 时钟电路 8 4 5 独立按键操作电路 8 4 6 显示屏电路 9 陕西理工学院毕业设计 4 7 LED 灯控制电路 9 5 系统软件设计 9 5 1 人数统计子程序流程图 9 5 2 光照度采样及模数转换子程序 10 5 3 主程序设计 11 6 安装与调试 13 6 1 软件的仿真与调试 13 6 1 1 仿真图 13 6 1 2 调试与功能实现 13 6 2 硬件的安装与调试 14 6 2 1 原理图 14 6 2 2 硬件的焊接 14 6 2 3 硬件调试 15 总结 16 致谢 16 参考文献 16 附录 A 器件清单 17 陕西理工学院毕业论文 附录 B 主程序 18 陕西理工学院毕业论文 第 1 页 共 38 页 引言 设计应用了先进的电子技术 自动控制技术以及实用的软件平台 成功地设计了一套功能完善 的教室自动感应照明控制系统 由显示单元 传感探测单元 控制单元构成了整个系统 教室自动 感应照明控制系统核心器件采用STC89C52 单片机采集数据 并由控制系统实现对教室光照强度 学生人数等的监控与显示 并对教室内部用电设备进行合理控制和管理 达到教学楼教室照明控制 的智能化和节约化的目标 1 设计思想 1 11 1 课题背景课题背景 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 目前 国内大多数智能建筑 存在效率低下的现象 高能源消耗 智能建筑的照明系统 通常许多地方的灯打开是从早到晚的 无论在房间里还是在走廊里有人 无论有多少人 或者 当自然光线很好时 灯不关闭 相反 在 自然光线很难满足人们的需求时 又不能及时打开灯 这种照明方式 不仅浪费能源 还不能满足 人们对照明的基本要求 也会对人的视力造成很大影响 如今 各种高校不断扩招学生 扩大教室 教室里的电力负荷增加 电源管理不当 造成学校 的电力浪费 这种经济损失 浪费与今天节能的理念背道而驰 此外 现代自动化程度不断提高 计算机技术的普及 光管理的自动化 智能化方向发展 所有这些使教室照明控制也应该向智能方 向发展 如此简单 方便 实用的教室灯光自动控制系统的发展 具有重要的现实意义 一些学校也意识到教室照明的巨大浪费 采取各种管理方法 试图杜绝这种浪费 如 成本和 支出 课堂上教师责任制 组织勤工助学学生或雇用专业人员进行专业管理电力等等 许多学校已 经采取这些方法 但始终没能坚持很长一段时间 没有达到理想的效果 由于管理不善等问题就会 影响教学资源的配置和合理利用等等 1 3 1 21 2 设计主要目的设计主要目的 针对目前学校教学楼照明设备控制的现状 为使教室照明设备控制趋于自动化 智能化 提高 教学管理的效率 开发了一套功能更完美的基于 STC89C52 的教室自动感应照明控制系统 这个系 统应用先进的电子技术 自动控制技术和实用的软件平台 通过传感器采集室内光线 人数分布等 信息 利用控制电路调节照明强度 实现节能控制 智能控制系统通过单片机实现对教室光照 自 习学生人数等的数据采集 由 LCD1602 显示 对教室内部用电设备进行合理的控制 达到教学楼 教室照明控制的智能化和节约化的目标 2 系统设计概述 2 12 1 设计任务指标要求设计任务指标要求 设计并制作一个教室智能照明控制系统 通过传感器采集室内光线 人数分布等信息 利用控 制电路调节照明强度 实现节能控制 系统应包括 1 自然光检测电路 对照明现场的亮度进行检 测 如果现场亮度符合照明要求 系统应关闭照明设备 2 人体红外检测电路 当照明现场亮度不 符合照明要求且有人进过时 系统启动照明设备 3 强制开灯和关灯按键 陕西理工学院毕业论文 第 2 页 共 38 页 STC89C52 时钟电路 光线检测部 分 红外对管电 路 显示模块电 路 独立按键操 作电路 LED灯控制 电路 2 22 2 设计方案设计方案 教室自动感应照明控制系统是基于单片机对学校教室照明设备进行控制和管理 教室亮度的检 测 教室学生人数的统计 自动与手动状态的切换 整个系统由时钟电路 红外对管电路 光线检 测电路 显示模块电路 独立按键操作电路 LED 灯控制电路组成 单片机可以实现对教室内的教 室检测控制元件所采集到的信息的接收 处理 从而可以很轻松的对教室光照强度 自习学生人数 等进行实时统计 检测控制单元 照明强度采集是采用 ADC0804 与单片机构建的数据采集网络 显示使用 LCD1602 教室是否有人和人数是用红外对管电路通过检测电路与单片机相连进行数据 采集 系统总体框图如图 2 1 所示 图 2 1 系统总体框图 系统实现的主要功能有 1 时钟电路可以记录正常的实时时间 还可以设置定时时间 让系统在我们设定的时间范围 内自动工作 减少因不在学习时间范围内 对电能造成的浪费 2 红外对管电路 也是人数检测电路 可以对进入教室的人数进行统计 然后在光线黑暗的 条件下 根据教室的人数决定打开照明灯的多少 3 光线检测电路可以对教室的光照强度进行检测 当光照强度高于一定值时 不管统计到教 室的人数是多少 照明灯都不打开 当光照强度低于一定值时 打开照明灯的多少根据统计到的人 数而定 4 显示电路可以显示实时时间的年 月 日 时 分 秒和星期 还可以显示统计到进入教 室的人数 5 独立按键操作电路 可以对实时时间和定时时间进行设置 还可以切换自动状态和手动状 态 手动状态就是可以手动控制教室的照明灯 6 LED 灯控制电路 符合光线黑暗 统计到人数的条件下 会打开 陕西理工学院毕业论文 第 3 页 共 38 页 3 主要元器件介绍 3 13 1 单片机单片机 STC89C52 STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系统可编 程 Flash 存储器 STC89C52 使用经典的 MCS 51 内核 但做了很多的改进使得芯片具有传统 51 单 片机不具备的功能 在单芯片上 拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash 使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活 超有效的解决方案 具有以下标准功能 8k 字节 Flash 512 字节 RAM 32 位 I O 口线 看门狗定时器 内置 4KB EEPROM MAX810 复位电路 3 个 16 位定时器 计数器 4 个外部中断 一个 7 向量 4 级中断结构 兼容传统 51 的 5 向量 2 级中 断结构 全双工串行口 5 除了 STC89X52 静态逻辑运算可以减少到 0 赫兹 支持两种类型的软件可以选择节电模式 空 闲模式下 CPU 停止工作 允许 RAM 定时器 计数器 串口 中断继续工作 掉电保护方式下 RAM 内容被保存 振荡器被冻结 单片机停止所有工作 直到下一个中断或硬件复位 最高运作 频率 35MHz 6T 12T 可选 其管脚分布如图 3 1 所示 图 3 1 TC89C52 引脚图 VCC 40 5V GND 20 接地 P0 口 39 32 P0 口是八位漏极开路双向输入输出口 每个引脚可以接收 8 个 TTL 门电流 P1 口 1 8 P1 口是 8 位双向输入输出口 它的功能是可以单片机里面提供上拉电阻 P1 口的缓冲器能够接收和输出四个 TTL 门电流 P2 口 21 28 P2 口是 8 位双向输入输出口 它的功能是可以单片机里面提供上拉电阻 P2 口的缓冲器能够接收和输出四个 TTL 门电流 P3 口 10 17 P3 口是 8 个带有单片机里面上拉电阻器的双向输入输出口 可接收和输出 4 个 TTL 门电流 P3 口亦可以作为 STC89C52 的特殊功能接口 RST 9 复位我输入 如果振荡器处于复位状态 这个口就得保持 RST 引脚 2 个机器周期有 所需要的高电平保持时间 陕西理工学院毕业论文 第 4 页 共 38 页 RST 5 SCLK 7 I O 6 X1 2 X2 3 VCC1 8 VCC2 1 U3 DS1302 ALE PROG 30 如果在访问单片机外部存储器的时候 那么地址锁存器这个时候所允许的 输出电平就会用在锁存地址其中的低位字节 在 FLASH 编程的这段时间里 这个引脚就会被用来 输入编程所需脉冲 在大多数时间里 ALE 端就会输出正脉冲信号 这里的信号是恒定的频率周期 这个频率是振荡器频率的六分之一 我们可以用它来定时或者对外部输出脉冲 这里需要注意的 就是 每次在访问单片机外部数据存储器的时候 就会跳过一个 ALE 脉冲 PSEN 29 这个管脚是单片机外部程序的存储器的选通信号 如果取指的工作是由外部程 序存储器来完成的时候 那么每个机器周期里面的两次 PSEN 是有效的 但是如果是在访问单片 机外部数据存储器的时候 就不会出现前面我们所讲的两个 PSEN 信号 EA VPP 31 当 EA 一直处于低电平状态下时 单片机外部的程序存储器的地址会变成 0000H FFFFH 不管这个时候有没有内部程序的存储器 在 FLASH 编程的这段时间里 施加 12V 编程电源 VPP 的工作也是由这个引脚完成的 XTAL1 19 单片机内部反向振荡放大器的输入以及单片机内部时钟电路的输入 XTAL2 18 来自反向振荡器的输出 6 3 23 2 时钟芯片时钟芯片 DS1302DS1302 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能 低功耗的实时时钟芯片 附加 31 字节静态 RAM 采用 SPI 三线接口与 CPU 进行同步通信 并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号 和 RAM 数据 DS1302 内部有一个 31 8 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器 实时时钟可提供 年月日 秒分时和星期 一个月小于 31 天时可以自动调整 且具有闰年补偿功能 工作电压为 2 5 5 5V DS1302 是 DS1202 的升级产品 与 DS1202 兼容 采用双电源供电 主电源和备用电 源 可设置备用电源充电方式 提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力 DS1302 用于数据记 录 特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上 能实现数据与出现该数据的时间同时记录 因 此广泛应用于测量系统中 8 如图 3 2 所示 图 3 2 DS1302 引脚图 各引脚的功能为 Vcc1 主电源 Vcc2 备份电源 当 Vcc2 Vcc1 0 2V 时 由 Vcc2 向 DS1302 供电 当 Vcc2V 时 输出高电平 当输入电压 V 比较器 2 脚输出高电平 黑暗的时候 光敏电阻阻值较大 分到的电压高 电压是大于 2 5V 的 所以 输出低电平 LED 灯 D4 点亮 单片机靠判断低电平来知道是黑暗 状态 如图 4 2 所示 图 4 2 光线检测电路 4 34 3 红外对管检测电路红外对管检测电路 使用红外传感器的作用是通过其内部接收端接收由障碍物反射或发射回来的红外光 来判断是 否有障碍物 有障碍物时 检测电路输出高电平 否则 电路输出低电平 这里使用两组红外传 感器 分别安装在教室门内外两侧 用来计数当前教室内的学生人数 两组红外传感器依据接收有 陕西理工学院毕业论文 第 11 页 共 38 页 障碍物 人体 反射回来的红外光并根据对其接收的先后顺序来判断是否有进入 出去的人 进 出 进而实现对教室学生人数的记数 LED7 和 LED6 为红外接收管 LED8 和 LED9 为红外发射管 R21 和 R22 限流保护发射管 R12 和 R13 是接收端的上拉电阻 为了能够得到高电平 有遮挡的时候 红外光通过遮挡物发射被 接收管接收到 接收管导通接地 此时电压低于 输入端的 2 5V 输出高电平 LED 指示灯灭 单片机靠判断低电平来知道有东西遮挡或经过 如图 4 3 所示 图 4 3 红外对管检测电路 4 44 4 时钟电路时钟电路 U1 为时钟芯片 DS1302 通过第 5 6 7 脚与单片机相连 通过程序读取时钟芯片发过来的时间 再显示 J1 为纽扣电池 即备用电池 因为时间一直需要走 当外界电源没有关闭时 这里的纽扣 电池就直接向时钟芯片供电 防止时间停止或异常 R2 R3 R4 为上拉电阻 这里的主要作用是提 高抗干扰能力 Y1 是晶振 原理同单片机的晶振一样 都是提供振荡信号给芯片 芯片才能正常 运行 这里芯片规定的晶振大小为 32768Hz 如图 4 4 所示 陕西理工学院毕业论文 第 12 页 共 38 页 图 4 4 时钟电路 4 54 5 独立按键操作电路独立按键操作电路 按键电路 按键按下接地 单片机通过判断端口为低电平来知道按键按下 独立按键操作电路 如图 4 5 所示 陕西理工学院毕业论文 第 13 页 共 38 页 D1 LED BLUE R6 510 R3 510 R4 510 R5 510 D4 LED BLUE D5 LED BLUE D6 LED BLUE 照照明明灯灯 D2 LED BLUE R7 510 自自动动 手手动动 D3 LED GREEN R2 510 图 4 5 独立按键操作电路 4 64 6 显示屏电路显示屏电路 LCD1 为液晶屏 LCD1602 R1 可以调节液晶屏的对比度 如图 4 6 所示 图 4 6 显示屏电路 4 74 7 LED 灯控制电路灯控制电路 自动 手动模式指示灯 低电平有效 如图 4 7 所示 4 个照明灯 低电平有效 如图 4 8 所示 陕西理工学院毕业论文 第 14 页 共 38 页 程序扫描 内 检 测到有人 外 检 测到有人 外 检 测到有人 内 检 测到有人 由内出外 人数减一 由外入内 人数加一 标志位清除 开始 结束 外 标 志位置位 内 标 志位置位 图 4 7 指示灯 图 4 8 照明灯 5 系统软件设计 5 1 人数统计子程序流程图人数统计子程序流程图 统计人数的多少 直接影响教室里照明灯打开的多少 因此实际如下 程序开始执行以后 如 果 内 红外管检测到有人 然后判断 外 红外管是否检测到有人 检测到则表示是由外入内 教室的人数加一 否则将 内 标志位置位 然后继续扫描程序 检测 相反 如果 外 红外管 检测到有人 然后判断 内 红外管是否也检测到有人 检测到则表示是由内出外 教室人数减一 如此循环检测 实现对教室人数的统计 流程图如图 5 1 所示 陕西理工学院毕业论文 第 15 页 共 38 页 开始 开启A D并选中通道1 等待中断 读出转换结果 选中通道2并退出中 断 等待中断 读出转换选中通道1 结果 图 5 1 人数统计流程图 5 2光照强度采样及模数转换子程序光照强度采样及模数转换子程序 A D 转换器是采集教室光照强度的一个重要器件 A D 转换器应能够确保模拟信号在数字位流 中被准确地表示 并提供一个具有任何必需的数字信号处理功能的平滑接口 A D 转换器将光敏电 阻采集的光照强度的模拟信号变换成数字位流以进行处理 传输及其他操作 并根据人数执行继电 器吸 合动作 单片机把它实时检测采集的数据与设定值进行比较 然后根据比较结果和教室的人 数启动继电器 流程图如图 5 2 所示 图 5 2 光照强度采样及模数转换流程图 5 3LCD1602 显示子程序流程图显示子程序流程图 本设计主要实现的功能是显示系统时间和室内人数 时间主要通过时钟芯片 DS1302 来控制 本设计显示得是时 分 秒 星期和统计的人数 人数主要通过模拟传感器的按钮来实现加减人数 LCD1602 液晶模块内部的字符发生存储器以及存储了 160 个不同的点阵字符图形 LCD1602 总共 有两行 16 个字符的位置可供显示 首行首字符地址为 0 x80 第二行首字符地址是 0 x80 0 x40 比 如要在第二行第二个位置显示 则可将写指令地址设为 0 x80 0 x40 1 即可 LCD 显示模块程序流 程图如图 5 3 所示 陕西理工学院毕业论文 第 16 页 共 38 页 开始 初始化 内部是否忙碌 读指令 读数据 显示 NO Yes 图 5 3 LCD 显示模块流程图 5 4主程序设计主程序设计 本设计是在设定时间范围内并且处于黑暗环境下 统计到人数之后会将照明灯打开 打开照明 灯的多少根据教室人数而定 程序开始执行以后 器件和端口初始化 首先是设置时间 此时系统 会向时钟芯片 DS1302 发送请求 如果有回复数据 则准备更新时间数据 然后判断按键是否被按 下 如果有按键按下 还要判断设置的是否是实时时间 此时分为两种情况 第一 如果判断为 是 则进入实时时间的设置 第二 如果判断为 不是 此时又需要判断是否要设置定时时间 陕西理工学院毕业论文 第 17 页 共 38 页 如果是 进入定时时间的设置 如果不是再判断系统的状态 自动模式下 系统会根据设置的情况 自动进行工作 在光线黑暗并且统计到人数的情况下 自动打开照明灯 手动模式下 要通过按键 控制照明灯的亮灭 整体流程图如图 5 3 所示 陕西理工学院毕业论文 第 18 页 共 38 页 图 5 3 主程序流程图 陕西理工学院毕业论文 第 19 页 共 38 页 6 安装与调试 6 1软件的仿真与调试软件的仿真与调试 Proteus 是目前最好的模拟单片机外围器件的软件 和其它的单片机仿真软件不一样的是 它 不仅能够仿真单片机 CPU 的工作情况 还能够仿真单片机外围电路或者没有单片机参与的其它电 路的工作情况 Proteus 是单片机课堂的教学助手 Proteus 为电路测试提供了较为全面的 包括模拟信号和数 字信号的测试信号 Proteus 可以将单片机实例功能 单片机实例运行过程形象化 在相当程度上 前者可达到实物演示实验的效果 后者则很难达到实物演示实验的效果 在某种程度上 它的组件 连接等可以代替传统的单片机实验教学 因为它的硬件和传统的单片机实验高度对应 例 组件的 选择 电路的连接 电路的检测 电路的修改 软件的调试 运行结果等 毕业设计和课程设计对于毕业生就业而言是至关重要的 Proteus 相比于实验室而言 在组件 库 虚拟仪器仪表以及修改电路的灵活性方面都有着无法比拟的优点 尤其是各类仪器质量优 数 量大 完全可以满足设计需求 科技随着时代迅速地发展 计算机仿真技术 也越来越实用 在 各个设计部门已成为不可缺少的设计手段 由于 Proteus 设计非常灵活 并且设计过程以及结果高 度统一 使其耗资减少 时间缩短 也可以降低工程制造的风险 相信在单片机开发应用中 Proteus 也能获得愈来愈广泛的应用 9 6 1 1 仿真图仿真图 系统可以对教室光照强度进行检测 同时对教室人数进行统计 并且 LCD 可以显示年 月 日以时间及星期 还可以设置实时时间和教室照明灯亮的时间 当在时间范围内时 照明灯是处于 智能状态 超出时间范围则自动切换成手动状态 而且自动 手动状态是可以随时切换的 以防自 动状态出现问题 对电能造成浪费 当光线强度高于设定值范围时 不管 LCD 统计的人数是多少 照明灯都是不打开的 当光线强度低于设定值范围时 根据教室人数的多少 打开相应数量的照明 灯 以达到智能节能的目的 仿真图如图 6 1 所示 陕西理工学院毕业论文 第 20 页 共 38 页 图 6 1 仿真图 6 1 2 调试与功能实现调试与功能实现 首先使用 Keil 软件对程序进行设计与编译 软件设计首先创建一个工程选择芯片 本设计基 于 STC89C52 单片机 工程创建完后编写程序代码 单击菜单中的 Save 选项 本设计采用 C 语 言编写 因此代码扩展名必须为 C 然后保存 之后在文件编辑窗口编写代码 开始编译 成功后 生成 Hex 文件 通过软件向单片机烧录程序 然后接通电路进行调试 若调试过程出现状况 可通 过详细查找 仔细验证来找出并修改错误 最终达到预期结果 步骤为 1 启动 keil uVision 编写教室自动感应照明控制系统 C 语言程序 然后点击 Project 菜单 New project 新建一个工程 接着选择 CPU 类型 我们选择的是 STC89C52 2 在工程中加入文件 新建一个文件教室自动感应照明控制系统 C 保存 C 语言文件建好后把 文件加入到工程中 3 编译工程及文件 发现错误更改后再重新编译文件 直到没有错误并且产生了 xxx hex 的文 件 4 用单片机仿真软件 Protues 来仿真此次设计的单片机是否能够完成设计的要求 6 2硬件的安装与调试硬件的安装与调试 6 2 1 原理图原理图 陕西理工学院毕业论文 第 21 页 共 38 页 图 6 2 原理图 6 2 2 硬件的焊接硬件的焊接 手工焊接技能是电子类专业的基本技能 必须反复地 严格地训练才能掌握 焊接工程中首先 焊接 PCB 板上的跳线 然后焊接简单的电阻 电容和直插器件的底座 使用电烙铁将锡铅焊料加 热后将器件与电路板焊接在一起 焊接时注意不要虚焊和短路 按照之前设计好的教室自动感应照 明控制系统的原理图 详细计算系统中各个元件的参数 选择相应器件 并考虑万能板大小及元件 之间连线及布局问题 进行实物焊接 焊接的实物图如图 6 3 所示 图 6 3 实物图 陕西理工学院毕业论文 第 22 页 共 38 页 6 2 3 硬件调试硬件调试 正确连线后 开始硬件调试过程 首先应该在没通电的情况下检查元器件的规格和型号是否符 合电路要求 再用万用表仔细反复检查线路是否正确 特别需要注意的是电源正负极的接连正确性 保证电源与各信号线之间都不会出现短路现象 地址 控制和数据总线是否出现相互间的短路现象 也是本次检查的重点 晶体振荡器和电容应尽可能靠近单片机芯片安装 以减少寄生电容 更好地 保证振荡器稳定可靠地工作 本系统中这一步如果检查不细致 通电后可能造成不可想象的后果 通电后不插入芯片检查电路以及各器件引脚的电位 用万用表仔细测量电路和各点电位是否正 常 注意测量电源电压是否为 5V 和 3 3V 保证无误后可插入芯片等待进行软件程序调试 调试包 含三大部分 第一是设置时间 第二是设置定时时间 第三是模式切换和手动开关 正常情况下 显示实时时间 当需要进行按键操作时 可按照下列步骤执行 长按选择按键一次后释放 出现 再按下确定键表示进入实时时间的设置 按下选择按键二次 出现 再按下确定按键表示进入设置定时时间 1 进入实时时间设置 进入设置界面如下 首先默认调节年 通过 加 减 键来调节年的大小 调节完成后按确 认键完成年的调节 然后光标跳到月的调节 表示调节月 同理按顺序可以调节日 时 分 秒 星期 最后设置完成 会到主界面显示实时时间 陕西理工学院毕业论文 第 23 页 共 38 页 2 进入定时时间的设置 进入设置界面如下 首先默认调节开始时间的时 通过 加 减 键来调节时的大小 调节 完成后按确认键完成时的调节 然后光标跳到分的调节 同理可调节分和秒 完成开始时间的设置后 进入设置结束时间 界面如下 首先默认调节结束时间的时 通过 加 减 键来调节时的大小 调节完成后按确认键完成时的调节 然后光标跳到分的调节 同 理可调节分和秒 3 模式切换和手动开关 可以通过按下 切换 按键来切换模式 在自动模式下 在定时时间内 如果光线黑暗 系统 根据人数来开启灯的数量 人数小于 10 人亮一个灯 10 20 人亮二个灯 20 30 人亮三个灯 大于 30 人则全亮四个灯 在手动模式下 可以通过 手动开关 按键来开关四个照明灯 总结 本设计对教室自动感应照明控制系统的控制部分进行了研究 以光照强度 教室人数等因素作 为控制器的输入参数 比单纯的人员管理教室灯光更合理 更能有效的降低教室电能的浪费 同时 还加入了时间参数 使教室灯光的控制更加的符合学校的作息时间 也更加的智能 本系统的设计 对于各类院校的教室灯光管理具有重要的意义 也适用于各类办公室的灯光控制 设计中应用了学过的数字电子 模拟电子 单片机 传感器等课程 不仅丰富了已学知识 而 且理论联系实际 使我的实践能力有了很大的提高 本设计是基于单片机 STC89C52 的教室自动感应照明控制系统 分析了教室灯光智能控制的原 理与实现的方法 在此基础上开发了智能控制系统硬件装置和相应的软件 系统硬件包括时钟电路 红外对管电路 光线检测电路 显示模块电路 独立按键操作电路和 LED 灯控制电路等 软件设 计包括人数统计软件设计 光线亮度软件设计以及总体软件设计等 让学校教室的用电合理化 节 约了电能并且改善了对教室灯光的管理 实现了教室照明控制系统的自动化 智能化 陕西理工学院毕业论文 第 24 页 共 38 页 致谢 本论文的工作是在老师的悉心指导下完成的 老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极 大的感染和影响 使我受益匪浅 老师给我的设计工作和论文都提出了许多的宝贵意见 电路设计 上遇到了好多麻烦 通过上网查阅资料以及老师和同学的耐心帮助下 我不但完成了这次毕业设计 而且使我的模拟电子电路和数字电子电路 单片机等有了很大的提高 在此表示衷心的感谢 感谢母校 陕西理工学院的辛勤培育之恩 感谢电信系给我提供的良好学习及实践环境 使我学 到了许多新的知识 掌握了一定的操作技能 适应了社会发展的需要 大学即将毕业 人生最美 好的大学生活即将结束 感谢学校 感谢这一路走过来的所有人 在撰写论文期间 同学们对我 论文的研究工作给予了热情帮助 在此向他们表达我的感激之情 最后 非常荣幸能在母校四年 的学习 使我增长了知识开阔了眼界 最重要的是认识了我的良师益友 感谢这一切的一切 参考文献 1 张振昭 许锦标 楼宇智能化技术 M 北京 机械工业出版社 2003 2 马小军 智能照明控制系统 M 东南大学出版社 2009 3 周巧仪 戎小戈 智能建筑照明技术 电子工业出版社 4 张国熊 测控电路 M 北京 机械工业出版社 2003 5 胡汉才 单片机原理及接口技术 M 北京 清华大学出版社 2004 6 靳达 单片机应用系统开发实例导航 J 北京 人民邮电出版社 2005 7 谢静 胡耀斌 何霖 教学楼照明系统的智能控制研究 J 机电工程技术 2009 11 8 贾正松 基于单片机实现智能照明控制系统的设计 J 现代电子技术 2009 17 9 王松武 于鑫 武思军 电子创新设计与实践 J 北京 国防工业出版社 2003 10 ISD1Date book voice recoding 年周月日时分秒 初始化 uchar time data 7 uchar code write add 7 0 x8c 0 x8a 0 x88 0 x86 0 x84 0 x82 0 x80 数据的地址 uchar code read add 7 0 x8d 0 x8b 0 x89 0 x87 0 x85 0 x83 0 x81 uchar code table1 Count 2000 00 00 uchar code table2 00 00 00 00 0 uchar code table3 清屏内容 uchar code table4 Set Real Time uchar code table5 Set Open Time 陕西理工学院毕业论文 第 27 页 共 38 页 uchar code table6 Start Time uchar code table7 00 00 00 uchar code table8 End Time uchar code table9 Date 2000 00 00 uchar code table0 Time 00 00 00 0 bit Adjust 调节标志位 1 表示进入调节模式 0 是正常模式 bit Auto flg 自动模式标志位 1 表示手动模式 0 是自动模式 sbit rs P1 0 LCD1602 sbit rw P1 1 LCD1602 sbit e P1 2 LCD1602 sbit sck P2 5 时钟端口 sbit io P2 6 时钟端口 sbit rst P2 7 时钟端口 sbit SELT P1 6 选择键 sbit ENTER P1 7 确认键 sbit UP P3 0 加键 sbit DOWN P3 1 减键 sbit MODE P3 2 切换按键接口 sbit SWITCH P3 3 手动开关 sbit AUTO LED P1 3 自动模式灯接口 sbit HAND LED P1 5 手动灯接口 sbit LAMP1 P3 4 灯接口 sbit LAMP2 P3 5 灯接口 sbit LAMP3 P3 6 灯接口 sbit LAMP4 P3 7 灯接口 sbit LIGHT1 P2 0 光线检测端口 陕西理工学院毕业论文 第 28 页 共 38 页 sbit IN1 P2 2 sbit OUT1 P2 1 uchar Select num 选择按键按下次数 uchar Enter num 确认按键按下次数 float Year Month Day Hour Minute Second 时间设置值 uchar Week float Hour H Minute H Second H 设置开始时间 float Hour L Minute L Second L 设置结束时间 int Value1 人数 uchar IN1 flag 0 uchar OUT1 flag 0 void read rtc void delay1 uint z 延时函数 uint x y for x z x 0 x for y 10 y 0 y void write com uchar com 写指令函数 rw 0 delay1 5 rs 0 陕西理工学院毕业论文 第 29 页 共 38 页 delay1 5 e 1 delay1 5 P0 com delay1 5 e 0 delay1 5 void write date uchar date 写数据函数 rw 0 delay1 5 rs 1 delay1 5 e 1 delay1 5 P0 date delay1 5 e 0 delay1 5 void init 初始化函数 uchar num Year 16 陕西理工学院毕业论文 第 30 页 共 38 页 Month 1 Day 1 Hour 15 Minute 30 Second 50 Week 6 Hour H 22 Minute H 0 Second H 0 Hour L 18 Minute L 0 Second L 0 e 0 时序表 e 初始为 0 write com 0 x38 设置 16 2 显示 5 7 点阵 8 位数据接口 write com 0 x0c 设置光标 write com 0 x06 光标自动加 1 光标输入方式 write com 0 x01 清屏 write com 0 x80 设置初始显示位置 for num 0 num 16 num write date table1 num delay1 5 write com 0 x80 0 x40 for num 0 num 16 num write date table2 num 陕西理工学院毕业论文 第 31 页 共 38 页 delay1 5 void SetTime dispaly uchar add uchar dat 第一个 参数的地址 第二个 参数的内容 uchar shi ge shi dat 10 把十位提取出来 ge dat 10 把个位提取出来 write com add 要写的地址 write date 0 x30 shi 十位的内容 1602 字符库 write date 0 x30 ge 个位的内容 1602 字符库 void Week dispaly uchar add uchar dat 第一个 参数的地址 第二个 参数的内容 write com add 要写的地址 write date 0 x30 dat 十位的内容 1602 字符库 void Date dispaly uchar add uchar dat 第一个 参数的地址 第二个 参数的内容 uchar shi ge shi dat 16 把十位提取出来 ge dat 16 把个位提取出来 write com add 3 要写的地址 write date 0 x30 shi 十位的内容 1602 字符库 write date 0 x30 ge 个位的内容 1602 字符库 陕西理工学院毕业论文 第 32 页 共 38 页 void LCD Clean uchar i 液晶屏清除显示 uchar num if i 1 write com 0 x80 设置初始显示位置 for num 0 num 16 num 显示第一行内容 write date table3 num delay1 1 if i 2 write com 0 x80 0 x40 for num 0 num 16 num 显示第二行内容 write date table3 num delay1 1 void LCD Display String unsigned char line unsigned char string 液晶屏显示内容 把要显示的内容写到对应的位置 陕西理工学院毕业论文 第 33 页 共 38 页 unsigned char i unsigned char address 0 if line 1 address 0 x80 0X80 是第 1 行的第 1 个位置 0 x81 第 2 位 else if line 2 address 0 x80 0 x40 0X80 0 x40 是第 2 行的第 1 个位置 0X80 0 x40 1 是第 2 行第 2 位 for i 0 i 16 i write com address write date string i address void Time Display void read rtc Date dispaly 0 x80 0 x40 9 time data 6 显示秒 Date dispaly 0 x80 0 x40 6 time data 5 显示分 Date dispaly 0 x80 0 x40 3 time data 4 显示时 Date dispaly 0 x80 11 time data 3 显示日 陕西理工学院毕业论文 第 34 页 共 38 页 Date dispaly 0 x80 8 time data 2 显示月 Week dispaly 0 x80 0 x40 15 time data 1 显示周 Date dispaly 0 x80 5 time data 0 显示年 Year 10 16 Year 10 Hour time data 4 16 10 time data 4 16 Minute time data 5 16 10 time data 5 16 Second time data 6 16 10 time data 6 16 void write ds1302 byte uchar dat uchar i for i 0 i 1 sck 1 void write ds1302 uchar add uchar dat rst 0 nop CPU 原地踏步 sck 0 陕西理工学院毕业论文 第 35 页 共 38 页 nop rst 1 nop write ds1302 byte add 传地址 write ds1302 byte dat 传数据 rst 0 不受其他影响 nop io 1 释放 sck 1 uchar read ds1302 uchar add uchar i value rst 0 nop CPU 原地踏步 sck 0 nop rst 1 nop write ds1302 byte add for i 0 i 1 sck 0 if io value value 0 x80 陕西理工学院毕业论文 第 36 页 共 38 页 sck 1 rst 0 nop sck 0 nop sck 1 io 1 return value void set rtc 设置时间 uchar i j for i 0 i 7 i 转换 BCD 码 j time data i 10 time data i time data i 10 time data i time data i j 16 write ds1302 0 x8e 0 x00 去除写保护 for i 0 i 7 i write ds1302 write add i time data i write ds1302 0 x8e 0 x80 加写保护 陕西理工学院毕业论文 第 37 页 共 38 页 void read rtc uchar i for i 0 i write date 0 x3e write com 0 x80 1 写 write date 0 x3e Enter num 0 if Select num 2 LCD Clean 1 LCD Clean 2 LCD Display String 1 table4 LCD Display String 2 table5 write com 0 x80 0 x40 0 写 write date 0 x3e write com 0 x80 0 x40 1 写 write date 0 x3e Enter num 0 if Select num 3 LCD Clean 1 LCD Clean 2 LCD Display String 1 table1 LCD Display String 2 table2 Select num 0 陕西理工学院毕业论文 第 39 页 共 38 页 Enter num 0 Adjust 0 write com 0 x0c 光标不再闪烁 Enter num 0 if ENTER 0 delay1 2 if ENTER 0 while ENTER Enter num if Select num 1 设置实时时间 if Enter num 1 LCD Clean 1 LCD Clean 2 LCD Display String 1 table9 LCD Display String 2 table0 SetTime dispaly 0 x80 8 Year SetTime dispaly 0 x80 11 Month SetTime dispaly 0 x80 14 Day SetTime dispaly 0 x80 0 x40 6 Hour 陕西理工学院毕业论文 第 40 页 共 38 页 SetTime dispaly 0 x80 0 x40 9 Minute SetTime dispaly 0 x80 0 x40 12 Second Week dispaly 0 x80 0 x40 15 Week write com 0 x80 8 光标闪烁地址 停留在年的位置上 write com 0 x0f 光标闪烁 if Enter num 2 write com 0 x80 11 光标闪烁地址 停留在月的位置上 write com 0