智慧教室自动照明系统的设计与实现

PAGEXIV智慧教室自动照明系统的设计与实现

目录了解产品选题的背景及意义设计任务及要求项目分析与方案论证项目设计项目实施过程系统硬件电路板焊接人体感应模块红外线释电传感器STC89C51单片机系统软件智慧教室自动照明系统电路系统设计图智慧教室自动照明系统仿真设计

了解产品一．选题的背景及意义社会在不断进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高科技应用含量决定着产品发展的新趋势和前景，智能化技术在电子产品领域的应用意义深远。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。智慧教室自动照明系统通过感应人体活动、光线亮度和室内温度等环境因素，智能调节灯光亮度和色温。为了降低能源浪费、提高教室能源利用效率，我们决定开展这个智慧教室自动照明系统项目。设计任务及要求设计出原理图,工作原理说明,元件选择表,硬件电路设计制作,硬件电路调试,操作说明。具体要求如下：设计可以应用在教室，图书馆等一些公共场所，当光线暗并且有人时，继电器会吸合，从而驱动任何负载，智能延时，当没有人时灯不会亮，从而实现节能、智能的效果。三、项目分析与方案论证1.过程分析分析要设计的智慧教室自动照明系统该有的系统的控制要求。1）当检测到光线不足时，系统会自动调节灯光亮度2）智慧教室自动照明系统还可以通过定时开关功能和人体红外监测功能，实现自动灯光调节和智能节能。2．方案论证选择方案一：AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS型8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护我们的劳动成果。再者，AT89C52目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于8K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且擦写时间仅需lOms。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。PO口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。方案二：STC89C51系列单片机的指令系统和AT89C51系列的完全兼容，但实际操作起来却存在很多问题：（1）AT89C51不带ISP下载，要用下载器才行，STC89C51可以用你的USB转串口下载，下载软件可以到STC厂家网上去下。（2）STC单片机执行指令的速度很快，大约是AT的3-30倍，尽管快是好事，但这样一来，你在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些对时序有严格要求的模块，用STC时注意得加长延时，大约是AT的10—30倍就差不多，这一点自己调试就知道了。（3）STC单片机对工作环境的要求比较低，电压低于5伏时仍然正常工作，甚至3伏到4伏之间都还可以工作，然而这样的环境下AT肯定不行了，所以当一个系统用STC单片机好用，但用AT的单片机不工作时，直接查最小系统，看单片机的供电是否正常。比较这两种方案，由于在学校期间学过数字电路、单片机原理、C语言程序设计，综合考虑单片机的各部分资源和作为学生能够获得的资源，经过对比此次设计要求，我选择用STC系列芯片完成。而且学校也提供了相应的硬件操作平台，实际操作起来比较方便，故STC为更合理的选择。本系统选择STC89C51单片机作为主控芯片。足够本设计运行，且价格便宜，下载程序方便。四、项目设计本项目利用单片机、人体感应模块、蜂鸣器实现智慧教室自动照明系统的设计，具有感应人体红外的功能。五、项目实施过程1.成员任务安排从接受任务后具体成员的任务安排及时间安排如表1所示：表1任务实施计划实施计划时间主要任务负责人阶段成果2024.3-2024.4功能分析，电路及系统控制部分的设计实现刘青涛、华静爽、华灿媛、张雨薇、李子豪初步方向确立2024.3-2024.4程序设计调试、样机的修改刘青涛、华静爽、样机和程序完成2024.4-2024.5系统整体调试以及相关实验资料整理华灿媛、张雨薇、李子豪实体完成2024.4-2024.5项目所有资料的完善刘青涛、华静爽、华灿媛、张雨薇、李子豪总体完成2.原理图绘制智慧教室自动照明系统电路系统如图2所示。图2智慧教室自动照明系统电路系统从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件：STC89C51、红外热释电传感器、按键、指示灯等一些单片机外围应用电路。还有一些按键.电源开关等3.硬件焊接根据原理图焊接元器件，形成的硬件电路板如图3所示：图3智慧教室自动照明系统电路板4.智慧教室自动照明系统仿真设计5.人体感应模块红外线释电传感器：6.智慧教室自动照明系统的调试（1）调试步骤1)按照原理图连接。2)编程：编写智慧教室自动照明系统的程序。3)将程序下载到STC89C51单片机，电路上电运行。。4)观察并记录能否实现程序的功能，如有错误，检查硬件接线是否错误，如果连接正确，再检查程序，直到调试成功为止。（2）调试要点1)如果在硬件调试时，某些元器件没起到作用，应该用万用表测量元器件的好坏，还有可能是电阻阻值选用不合理等问题。2)将设计好的程序下载到STC89C51单片机中，首先要做的就是仔细检查程序，是否出现语法错误，延时时间是否算对，主程序是否成功调用子程序。程序一般先在仿真软件上调试，然后再在焊接成功的电路板上调试。六、总结与体会在这次项目中，我们小组以提高校园照明效果、节约能源为目标，研发了一套智能化的教室照明系统。通过利用先进的传感技术和自动控制算法，我们成功实现了对教室照明的智能化管理。首先，我们设计了一套感知系统，通过光线传感器和红外线传感器，实现了对教室内外环境的检测和感知。系统能够根据环境光照强度和人流情况自动调节照明亮度，提高了教室照明效果，确保了学习和教学的舒适性。我们深刻认识到创新的意义和重要性。通过这个项目，我们不仅拓宽了自己的思维方式，还提高了问题解决的能力。我们面临着如何设计一个能够自动感应教室人数并智能调节灯光亮度的灯具的挑战。通过反复试验和不断改进，我们成功地开发出了一款功能强大且易于使用的智慧教室自动照明系统。这种创新的产品不仅可以提升教室的舒适度，还可以有效地节约能源。团队合作的重要性也在这个过程中得到了验证。在项目的各个阶段，团队成员之间密切合作，相互支持和协调，从而取得了更好的效果。每个人都发挥了自己的专长和潜力，共同推动了项目的成功。我们互相学习和借鉴，共同解决了遇到的问题，并最终取得了令人骄傲的成果。团队合作的力量不可忽视，它是实现创新和乐于分享知识的关键。我们对成果的使用和推广充满了期待。我们希望我们的智慧教室自动照明系统能够被广泛运用到各个教育机构和公共场所中，为人们提供更好的学习和工作环境。通过这个项目，我们希望能够传递创新和创业的理念，激发更多年轻人的热情和潜力。大学生创新创业训练计划项目智慧教室自动照明系统的完成是我们团队的一项重要成就。在这个过程中，我们不仅技术水平得到了提升，也收获了宝贵的合作和沟通经验。我们相信，只要我们保持创新、合作和追求卓越的精神，我们将能够取得更多的成果。代码部分程序：#include<reg52.h> //调用单片机头文件#defineucharunsignedchar//无符号字符型宏定义 变量范围0~255#defineuintunsignedint //无符号整型宏定义 变量范围0~65535sbitGM=P1^0; //光敏sbithw=P1^6; //人体红外sbitrelay=P3^4; //继电器控制灯sbityellow=P1^5;//人体红外指示灯/******************电位器往右调光敏传感器的灵敏度增加**********************/voiddelay_1ms(uintx)//延时函数{ uinti,j; for(i=0;i<x;i++) for(j=0;j<120;j++);}voidwork()//工作函数{ staticucharvalue,miao; if(GM==0)//光线暗（晚上） { if(hw==1)//感应到人体 { relay=0;//继电器吸合 miao=0; //变量清零 value=0; //变量清零 } } if(relay==0)//继电器吸合计时10秒 { value++; if(value>=10)//这里是1秒 { value=0; miao++; //加1秒 if(miao>=10) //10秒的时间 { miao=0; relay=1;//