高校教室灯光节能系统设计与实现

PAGE1高校教室灯光节能系统设计与实现高校教室灯光节能系统设计与实现DesignandImplementationofLightingEnergy-savingSysteminUniversityClassroom摘要该系统的设计主要针对目前的大中学校，特别是高等学校，教室发生电能资源浪费的现象非常严重和普遍，教室电能资源的分配和使用不合理，电气设备的合理控制和对教学管理不力，教室电能不足。该控制系统可以使高校的用电量变得可以合理，经济，从而可以达到高效和节能减排的教学管理效果。通过该系统的设计和开发应用先进的智能电子技术，网络控制技术，自动控制等先进的技术和实用的软件平台，我们成功开发和设计了一套功能完善的智能单片机对教室的智能监控系统。整个智能监控系统由传感器智能检测管理单元和智能控制管理单元两部分组成。这套智能教室控制系统的核心控制部分主要采用了at89s51采集的数据，该单片机控制的系统主要实现了对教室照明的实时监控和显示，自学生的数量以及对学校教室电器的合理使用控制和教学管理。在上海交通大学的教学楼中实现了对教室的智能资源使用控制和教室资源节约的目标。该系统的设计将采用单片机自动控制的系统与先进的网络自动控制技术紧密结合在一起。该控制系统的设计和组件主要包括单片机硬件，软件设计的结构，功能和实现。完善的智能教室监控系统。关键词：智能控制;热释电效应;光照检测;AT89S51

AbstractThisdesignismainlyaimedatthecurrentsituationofseriousanduniversalclassroompowerwaste，unreasonableuseofclassroomresources，inadequatecontrolofelectricalequipmentandteachingmanagement，designedanintelligentclassroomcontrolsystembasedonsinglechipmicrocomputer，sothatthepowerconsumptionofcollegesanduniversitiescanberationalizedandeconomical，soastoachievetheeffectofenergyconservationandemissionreduction.Thispaperdesignsandappliesadvancedelectronictechnology，networktechnology，automaticcontroltechnologyandpracticalsoftwareplatform，andsuccessfullydesignsasetofintelligentclassroomautomaticmonitoringandcontrolsystemwithperfectfunctions.Thewholesystemiscomposedofsensordetectionunitandcontrolunit.ThecoreoftheintelligentclassroomcontrolsystemadoptsAT89S51tocollectdata，andthecontrolsystemrealizesthemonitoringanddisplayoftheclassroomillumination，thenumberofself-studystudents，andthereasonablecontrolandmanagementoftheelectricalequipmentinsidetheclassroom，soastoachievethegoalofintelligentandeconomicalclassroomcontrolintheUniversityTeachingbuilding.Thisdesigncombinesthesingle-chipmicrocomputercontrolsystemwiththenetworktechnology.Eachcomponentofthissystemincludesthestructure，functionandrealizationmethodofhardwareandsoftwaredesign，andcompletesanintelligentclassroommonitoringsystem.Keywords：intelligentcontrol;pyroelectriceffect;lightdetection;AT89S51目录摘要 3Abstract 4绪论 61系统总体设计 81.1系统设计要求 81.2系统总体结构 92硬件设计 102.1硬件系统总体设计 102.2模块分析 102.2.1c51单片机 102.2.2按键部分 112.2.3温度传感器 122.2.4光敏电阻 132.2.5红外发射管与红外接收管 142.2.6LM324运算放大器 152.2.7人体红外电子感应模块 162.2.8电源模块 182.2.9显示模块 192.2.10开关模块 202.2.11单片机复位电路 203软件部分 213.1软件总体设计 21

绪论中国是一个人口众多，能源需求巨大的国家。能源短缺现在非常严重，这是我国经济发展的绊脚石。作为工业生产和人们日常生活必不可少的要素，这一点尤其正确。因此，我国提出我们要发展循环经济。随着计算机网络，通信，控制等技术的发展，智能建筑的发展越来越迅速。目前，大多数家用建筑效率低，能耗高。本文以学校教学楼为例，利用单片机对教室内的电气设备进行自动和手动控制，以达到理想的资源有效利用和经济使用的目的。当前，大中学校，特别是高等学校，教室和自学室的用电非常严重，而且分布广泛。教室灯火通明，风扇或空调等电器保持运转，教室空无一人。另外，学校对所有教室和自学室的使用不是实时信息，这经常导致一些教室几乎满员，而一些教室却很少。管理不当和信息来源单一会影响教学资源的分配和良好的学习环境的创建。这不仅造成了资源的严重浪费，而且还带来了重大的隐患安全隐患，这与节能减排，资源节约型社会的发展背道而驰。一些学校意识到一些教室的不合理使用以及使用教室电器的巨大浪费。他们采用诸如增加人力资源的管理方法来试图消除不合理使用和浪费使用的现象，但是由于新的人力投资，增加了诸如开销和从业人员，仍然无法实时控制每个教室的用电情况。论文收集了国内外智能节电系统的相关研究并且进行学习与探究。硬件方面包括了控制芯片、传感器、led灯都是查阅了很多资料才定的最佳的器件组合并且设定之间的组合方式等。软件方面考虑到用户使用的满意度，本人多次修改研究使整个操作系统操作简便，性能稳定。另外也查阅了大量的硬件知识和当什么时候光照强度既适合学生的阅读又非常的节约电能，通过查阅资料把数据当做阈值提前在系统中设定好最佳的光照强度和人员数量，给同学们提供一个非常舒适的阅读环境，同时提高用户的满意度，进而也实现了系统的智能化。本文的章节安排如下：第一章系统总体设计。阐述了系统的设计要求，并设计出系统的总体框架。第二章硬件设计。本章对整个硬件系统进行了分析，根据系统的总体设计，分别阐述了主控芯片、传感器模块的设计、控制器模块的设计以及其他模块的选择设计。第三章软件设计。本章将介绍每个模块程序编写的思路，以及系统完成节电系统程序的思路。第四章系统调试。首先逐步测试每一个模块的单一功能，再将主控模块应用在整个系统中，并对其测试，最后对整个系统的可行性进行了分析。

1系统总体设计本课题的目的是设计出一套教室节能系统，它能够自动对教室的温度、教室中光亮的强度进行实时的检测、将这些信息记录并且显示到相应的显示屏当中，同时可以根据教室中光照强度与人员活动的范围进行自动控制教室中灯光的亮度以及开灯的范围。1.1系统设计要求（1）系统操作方便性系统设定要遵循简单易懂的原则。在硬件方面要追求简单化设定，在安装和维修方面要让人员容易掌握，在软件方面要操作简单，满足各种用户的要求。（2）系统运行可靠性在整个系统运行时，如果有一块地方出现错误，就有可能会出现整个系统体系的混乱，从而带来损失。因此，在设计系统时，要严格要求系统体系的可靠性，这样才能让用户有良好的体验感。（3）系统环境参数设置的多样性在对教室节能系统的研究时，要设置好适合的光亮和亮灯的范围，这样才能达到不影响同学们的阅读与学习还能达到节约用电的目的，这说到底还是怎么样去编写程序，然后对系统中各个器件的控制。不同的光照的强度和人员的多少对控制器件有不同的地方也有相同的地方。总结有以下几点需要注意的：光照强度。教室是一个密闭的空间，由于教室的阳光进入教室的位置是一定的但是教室的座位是在不同的位置的所以每个位置的光亮强度也会有所不同。所以采用多个光敏电阻和多个发光二极管来对教室中区域亮度进行调整，以及使用单片机的PWM对二极管的亮度进行两级划分。教室中人员的位置情况。由于现在的设计面向的是高校就会出现教室当中的座位是远远地多于教室的人数的并且每个人坐位置都具有随机性质这与高中时代每个人都坐在固定的位置是不一样的。于是就通过人体红外传感器来确定人员在教室的分布教室中人员的数量，因为每个班级的人数不尽相同所以不能设置一个固定的数值来帮助系统控制用电设备，所以采用红外对管来进行教室人数的的采集这一信息可以帮助自动控制灯的亮度提供参数。系统提供了多种控制模式，有自动控制和手动控制，毕竟器件采集的信息可能会存在些许误差从而对教室中学习的人员带来不适现场的人员可用通过手动模式进行控制已达到最佳的学习和阅读环境。1.2系统总体结构本系统是通过主控模块来获取教室中环境的相关参数，如教室中光照强度、教室中的人数、人员的分布情况，读取这些参数后，主控芯片就会做系列处理，控制相对应得器件进行对教室中灯光的调整为了使教室管理人员的工作便利，用户体验的更加，本系统可以分区域控制教室的灯光。高校灯光节能系统设计与实现设计框图如图所示

2硬件设计2.1硬件系统总体设计按照系统需要实现的功能，硬件系统可以分为四个部分，分别为检测模块、显示模块、按键模块。主控模块。检测模块分别包括光敏电阻、人体红外感应电子模块（HC-SR501）、温度传感器、红外发射管与红外接收管,当检测模块测得到周围环境参数之后返回到主控芯片（C51）,此时主控芯片就会读取该返回值与设定的阈值进行比较，之后就是进行对相应的灯光进行控制，并且把控制之后的信息显示到1602液晶显示屏当中，显示灯的亮度的等级、教室的温度以及教室那个范围的灯亮。具体硬件框图如下。2.2模块分析2.2.1c51单片机at89c51是一款低压，高性能的fpcmos8位闪存微处理器，带有4k字节的闪存flash只读存储器，通常被简称为微控制器。这款单片机的高密度可擦除易失性只读存储器可以重复进行擦除1000次。该微控制器件是采用了atmelom的高密度非易失性只读存储器的制造系统技术设计制造，并且与符合行业标准的atmcs-51指令集和输出引脚制造技术兼容。由于在单个闪存芯片中高效的结合了多功能8位的cpu和闪存，atmel的at89c51是高效的闪存和微控制器，而闪存的at89c051是其中一个简化的版本。其引脚图如图所示C51单片机技术参数见下表型号STC89C51RC微控制器89C51工作电压5V-3.4VPWM通道无P1P2P3驱动能力15mAFlash4k工作温度0-70℃晶振12MEEPROM2k+中断源5个数据指针2个长度52.6mm宽度14.4mm重量25g2.2.2按键部分使用微动开关按键它具有防腐蚀、导电性强、电绝缘性好、灵敏度高、使用寿命长耐磨的特性。键盘技术参数使用温度-30℃~+70℃额定负荷DC12V0.6A接触电阻0.03Ω绝缘电阻≥100MΩ动作力70-300gf按键电路图如下图所示：对应图中的s2、s3、s72.2.3温度传感器温度传感器使用的是（DS18B20）。温度传感器的技术参数如下表所示。分辨率调整范围9-12位温度测量范围-55~+125℃测试条件-10~85℃温度测量精度0.5℃工作电压DC3-5V信号类型数字信号土壤温度传感器电路原理图如下图所示土壤温度传感器各引脚接线表如下表所示。DS18B20引脚C51接口GNDGNDVCC5VDATP372.2.4光敏电阻光敏电阻的技术参数如下表最大压力（VDC）150限大功耗（mv）90环境温度（℃）90响应时间（ms）上升：30下降：30亮电阻（千欧）2-5暗电阻（兆欧）0.2光谱峰值（nm）540光敏电阻在系统中的电路示意图如下光敏电阻的原理在其电导体的两极之间加上一定的电压后，当可见光照射在一个光电导体时，由这个光照产生的光生成一个载流子在其外加的电场条件作用下沿一定电流方向的运动。在这种电路中可以产生一定的电流，达到实现光电导体转换的主要目的。R22光敏电阻，当光线强时，电阻变小，当光照弱的时候电阻变大，连接到运算放大器引脚13的电压降低，当它降至2.5V时，运算放大器输出高电平，并通过以下方式检测到高电平：与单片机芯片P25端口相连接检测到高电平就认为光线很强，调节R20电位器则可调节检测的灵敏度，可以改变该系统对光照强度的阈值2.2.5红外发射管与红外接收管红外对管的技术参数如下电压1.4-1.6V电流20mA波长940nm发射接收距离7-8米红外对管在本系统中应用于检测人数的作用其电路示意图如下图所示如图所示D5,D6为红外发射Q4,Q5为红外接收管。当正常情况没有遮挡物通过的时候Q4,Q5可以正常的接收到D5,D6红外发射管发射的红外光，此时Q4,Q5全部导通，也就是说没有人员通过，对应的LM324运算放大器的2脚X1与6脚X2全部输出为低电平，如果有遮挡物遮挡着红外发射管与红外接收管那么Q4,Q5就不能接收到对应的红外发射管D5,D6发射出的红外光那么也就意味着发射与接收之间存在着人员的流动。本系统采用4对红外对管一组为两对分别模仿者教室的前门与后门2.2.6LM324运算放大器带有四个外部运算差分共模输入放大器的mc1lm324系列共模输入器件，具有真正的差分共模输入，它们在设计上具有一些明显的性能优势。四个差分放大器的电流可在低至3.0伏或高至32伏的负稳压电源下正常工作，静态的电流仅为正常的mc1741静态共模输入电流的五分之一。共模输入的范围包括一个负稳压电源，因此在许多的应用中不一定需要外部偏置共模输入元件。每组共模运算差分放大器都可以用的共模输入符号表示。它们一般具有五个引脚，其中"+"和"-"的引脚是两个信号同时输入的端子，"v+"和"v-"分别是所表示的主要是正能量功率和负能量功率的专用耗材。端子"vo"中所表示的分别是一个放大器进入输出的两个端子。在两个输入信号完全同相放大输入的输出端子中，vi-(-)分别表示是两个输入信号完全反相输入放大器两个输入的输出端子，表示两个输入输出处进行运算在此放大器一个输入输出vo的两个仪器输出端的另一个输入信号与此运算放大器一个输入端的位完全相反;vi+(+)分别表示是两个输入信号完全同相放大输入的输出端子，指示两个输入输出处进行运算在此放大器一个输入输出vo的另一个仪器输出处的两个输入信号与该仪器输入端的位完全同相。lm324系列放大器包含四个独立的内部高增益，内部频率补偿和内部运算的放大器，这些运算放大器的设计主要为在单个低功率电源输出电压的范围内进行工作。也就是我们可以直接使用分离式的电源放大器进行操作，并且低功率的电源输出电流的消耗与单个电源输出电压的最大幅度变化无关。应用范围包括所有的传感器增益放大器，dc增益放大器模块和所有基于传统的运算增益放大器，这些运算放大器现在已经可以直接在单个数字电源的系统中更轻松地设计和实现。其中例如，可直接操作的lm324系列可以用于整个数字电源系统，可轻松地提供所需的接口和电路，而且也无需额外的一个标准±15v用于数字电源的5v电源电压。该器件在该系统的电路原理图如下该器件在该系统中与红外发射管和红外接收管进行一起配合使用LM324在这里起到电压比较器的功能，当有遮挡物遮挡到红外发射管与红外接收管的时候，它的2脚与6脚为高电平，这就意味着运算放大器反向端为高电平，那么运算放大器输出低电平给单片机的P23和P24口，当单片机检测到有低电平的时候就认为红外发射与接收对管被遮挡住，就认为有人员正在进出教室，然后单片机根据红外对管遮挡的顺序判断人员的进出，来进行教室当中的人数统计。进入和出去判断的逻辑为D6,Q5先于D5,Q4、D11,Q7先于D10,Q6被遮挡那么就被认定是人员的进入如果遮挡的顺序与此顺序相反那么就被认定为是人员的出去。并且前门和后门可以同时进行统计可以提高该系统的工作效率。2.2.7人体红外电子感应模块人体红外电子感应模块（HC—SR501）技术参数如下表工作电压DC5V至20V静态功耗65毫安电平输出高3.3V,低0V延时时间可调（0.3秒~18秒）封锁时间0.2秒触发方式L不可重复，H可重复，默认值为H(跳帽选择)感应范围小于120度锥角，7米以内工作温度-15~+70度人体红外电子感应模块各引脚接线表如下表所示单片机HC—SR5015VVCCP30、P31、P32、OUTGNDGND因为此系统使用了三个人体红外电子感应模块所以单片机三个引脚分别接入三个HC—SR501的输出口其电路原理图如下图所示该器件是既可以调节封锁时间，又可以调节检测距离。调节封锁时间：感应模块在每一次感应输出后(高电平变为低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(默认封锁时间2.5S)。调节检测距离和时间检测：如下图当旋转1号旋钮时，如若顺时针感应距离增大，如若逆时针旋转感应距离减小。当旋转2号旋钮时，如若顺时针旋转延时加长，相反情况感应时间缩短。该器件的优缺点如下表所示优点缺点器件本身不发任何类型的辐射容易受各种热源、光源干扰器件功耗很小被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收隐蔽性好易受射频辐射的干扰价格实惠环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时候造成短时失灵2.2.8电源模块本系统使用USB供电USB母口输出5V直流电压USB引脚定义引脚功能\颜色1电源正V\红色2数据-\白色3数据+\绿色4地\黑色USB供电优点：USB供电的电路简单易懂，与自制的变压器产生的5V供电系统相比，USB供电电压为5V,更加的安全，并且制作过程比5V供电系统容易的多。电路原理图如下图所示：2.2.9显示模块LCD1602也叫点阵液晶显示模块，因为是由16x02个液晶显示点组成的一个16列*两行的阵列，所以也叫1602。每个显示点都对应着有一个二进制数，0表示灭，1表示亮。存储这些点阵信息的RAM被称为显示数据存储器，可以显示汉字、数字等信息1602液晶屏各引脚参数如下表所示1602引脚单片机引脚GNDGNDVSSGNDRSP26VDDVCCD0P00D1P01D2P02D3P03D4P04D5P052.2.10开关模块本系统使用三极管来充当开关模块，进行控制led灯的亮度以及led灯的亮与灭。电路原理图如下图所示：2.2.11单片机复位电路51单片机复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现复位。也就是说单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于2US，即可实现复位。复位电路原理图如下图所示：3（居中，三号黑体字，下同）软件部分（居中，三号黑体字，下同）3.1使用工具3.1.1C51语言单片机c51语言是由C语言继承而来的。和C语言不同的是，C51语言运行于单片机平台，而C语言则运行于普通的桌面平台。C51语言具有C语言结构清晰的优点，便于学习，同时具有汇编语言的硬件操作能力。单片机C51语言兼备高级语言与低级语言的优点，语法结构和标准C语言基本一致，语言简洁，便于学习，运行单片机平台，支持的微处理器种类繁多，可移植性好。对于兼容的8051系列单片机，只要将一个硬件型号下的程序稍加修改，甚至不加改变，就可移植就到另一个不同型号的单片机中运行，具有高级语言的特点，尽量减少底层硬件寄存器的操作，C51语言代码执行的效率方面十分接近汇编语言，且比汇编语言的程序易于理解。便于代码分享。C语言是一门高级程序设计语言，他提供了十分完善的规范流程控制结构。因此采用C51语言设计单片机应用系统程序时，首先要尽可能地采用结构化的程序设计方法，这样就可以使整个程序按功能分成若干个模块，不同的模块完成不同的功能。对于不同的模块，分别指定相应的入口参数和出口参数，而经常使用一些程序最好编程函数，这样既不会引起整个程序管理的混乱，还可以增强可读性、移植性也好与汇编语言相比，C51语言可以编写出更加灵活和更多的功能的用户界面，提供优质的图文显示而且硬件处理效率也不会降低太多。汇编语言开发的程序代码短，执行速度快，但由于汇编是低级语言，使用这种语言是一件非常麻烦的一件事情，特别是进行数值运算或者结果运算时更加复杂，因此对于程序执行的时间有要求的并且是时间短的时候才考虑使用汇编语言。在大多数应用环境，C51语言可以满足要求的，而且，C51语言对编写需要硬件进行操作的场景，明显优于其他高级语言，本文高校教室灯光节能系统的软件编写，选用C51元更为合适。3.2软件整体设计该系统首先通过检测光强电路检测目前教室中自然光的光照强度，如果光照强度足够大，那么不管教室当中有人还是没人，所有的灯统统处于关闭状态；如果光照强度不够，先判断教室中是否有人，在通过人体红外检测电路检测人员的分布打开相应区域的灯光，在这种情况下如果教室当中人数没有到预设的阈值时灯的亮度为二级亮度，如果高于预设的阈值时灯的亮度为一级亮度。另外为了特定的需求，设置的有手动开关，可以直接控制对应区域灯的亮与灭。系统软件流程图如下如所示：

3.3按键设计该系统，按键程序采用扫描的方式来判断按键是否被按下。具体程序如下ucharkey_scan(){ uchark; staticucharkey_up=1; if(key1==0&&key_up) { delayms(10); if(key1==0&&key_up) { key_up=0; k=1; } } if(key2==0&&key_up) { delayms(10); if(key2==0&&key_up) { key_up=0; k=2; } } if(key3==0&&key_up) { delayms(10); if(key3==0&&key_up) { key_up=0; k=3; } } if(key4==0&&key_up) { delayms(10); if(key4==0&&key_up) { key_up=0; k=4; } } if(key1&&key2&&key3&&key4) { k=0; key_up=1; } returnk;}流程图如下3.3检测人数程序voidcount() //计算教室人数1{ staticucharin=0,out=0; if(infrared1==0&&in==0&&out==0) { in=1; while(!infrared1); } if(infrared2==0&&out==0&&in==0) { out=1; while(!infrared2); } if(in==1&&infrared2==0) { num++; in=0; while(!infrared2); } if(out==1&&infrared1==0) { num--; out=0; while(!infrared1); }}voidcount2() //计算教室人数2{ staticucharin=0,out=0; if(infrared3==1&&in==0&&out==0) { in=1; while(infrared3); } if(infrared4==1&&out==0&&in==0) { out=1; while(infrared4); } if(in==1&&infrared4==1) { num++; in=0; while(infrared4); } if(out==1&&infrared3==1) { num--; out=0; while(infrared3); }}3.4检测温度程序voidds18b20init(){ uinti; ds=0; i=103;while(i>0)i--; ds=1; i=4;while(i>0)i--;}bittempreadbit() //读一位数据子函数{ uinti; bitdat; ds=0;i++; ds=1;i++;i++; dat=ds; i=8;while(i>0)i--; returndat;}uchartempread() //读一字节子函数{ uchari,j,dat; dat=0; for(i=0;i<8;i++) { j=tempreadbit(); dat=(j<<7)|(dat>>1); } returndat;}voidtempwritebyte(uchardat) //写一字节子函数{ uinti; ucharj; bittestb; for(j=0;j<8;j++) { testb=dat&0x01; dat>>=1; if(testb) { ds=0;i++;i++; ds=1; i=8;while(i>0)i--; } else { ds=0; i=8;while(i>0)i--; ds=1; i++;i++; } }}voidtempchange() //启动温度转换{ ds18b20init(); delayms(1); tempwritebyte(0xcc); //跳过RAM tempwritebyte(0x44); //启动温度转换}uintget_temp() //获取温度{ uchara,b,c=0; uinttemp; ds18b20init(); delayms(1); tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0xbe); //读暂存器 a=tempread(); b=tempread(); temp=b; temp<<=8; temp=temp|a; c=b&0xf8; //取前5位 switch(c) { case0: fuhao=0; //+号则不显示 f_temp=temp*0.0625; temp=f_temp*10+0.5; break; case0xf8: fuhao=1; f_temp=(~temp+1)*0.0625; temp=f_temp*10+0.5; break; }// f_temp=temp*0.0625; //前五位为0时，读取的温度为正值，只需将测得的数值乘0.0625即可得到温度实际值 //前五位为1时，读取的温度为负值，且测到的数值取反加1再乘以0.0625才得到实际温度// temp=f_temp*10+0.5;// f_temp=f_temp*10+0.05; returntemp;}3.5主函数程序设计voidmain(){ uintcycle=0; yjinit(); display_init(); TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TR0=1; ET0=1; EA=1; Lt1=Light_L;Lt2=Light_L;Lt3=Light_L;delayms(1000); Lt1=Light_M;Lt2=Light_M;Lt3=Light_M;delayms(1000); Lt1=Light_H;Lt2=Light_H;Lt3=Light_H;delayms(1000); while(1) { if(cycle==20) { EA=0; //读¨¢取¨?温?度¨¨时º¡À关?闭À?中D断? tempchange(); EA=1; } count(); count2(); display(); key_do(); if(cycle>=40) { EA=0; //读取温度时关闭中断 wendu=get_temp(); EA=1; cycle=0; } cycle++; if(manual==0)//自动模式 { if(light==0) //heiye { if(RSHW1==1) { m3=0; if(num>0&&num<=5) {Lt1=Light_L;} elseif(num>5&&num<=10) {Lt1=Light_M;} elseif(num>10) {Lt1=Light_H;} } elseif(m3>=DTime) { Lt1=Light_OFF; } if(RSHW2==1) { m4=0; if(num>0&&num<=5) {Lt2=Light_L;} elseif(num>5&&num<=10) {Lt2=Light_M;} elseif(num>10) {Lt2=Light_H;} } elseif(m4>=DTime) { Lt2=Light_OFF; } if(RSHW3==1) { m5=0; if(num>0&&num<=5) {Lt3=Light_L;} elseif(num>5&&num<=10) {Lt3=Light_M;} elseif(num>10) {Lt3=Light_H;} } elseif(m5>=DTime) { Lt3=Light_OFF; } } else { Lt1=0; Lt2=0; Lt3=0; } } }}voidtimer0()interrupt1{ TH0=(65536-1000)/256; TL0=(65536-1000)%256; m1++; if(m1>=10) { m1=0; m2++; if(m2>=100) { m2=0; m3++; m4++; m5++; if(m3>=DTime)m3=DTime; if(m4>=DTime)m4=DTime; if(m5>=DTime)m5=DTime; } } if(m1<Lt1){relay1=0;} elserelay1=1; if(m1<Lt2){relay2=0;} elserelay2=1; if(m1<Lt3){relay3=0;} elserelay3=1;}4.系统调试4.1调试工具4.1.1软件编辑环境keil介绍KeilC51是美国一家公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，本系统的调试与开发都运用到这款软件，它提供了C语言编辑器，库管理最重要的是有一个功能强大的仿真调节器等内在的完整开发方案。因为本系统使用C语言编程，那么keil是一个非常好的帮手。4.1.2软件调试生成.hex文件使用keil软件生成.hex文件：第一步点击keiluVision图标，进入界面后，再点击Project选项，再他的菜单中选择第一选项New uVision Project，出现下图的对话框，之后给工程命名名字，之后点击保存并退出。第二步选择芯片，找到Atmela选项进行双击，在下拉菜单中找的AT89C51选项，如图所示第三步进行程序的编写。编写完成之后.hex文件之后拷入单片机中4.2调试方法和步骤该系统是由两部分组成的包括软件部分和硬件部分，调试就是发现硬件部分和软件部分存在哪些问题，通过检查运行情况检验是否符合设计的要求。在进行实际操作之前，首先对系统的硬件部分进行静态调试，同时也要对系统软件进行初步的调试，这些工作都完成之后在对软件和硬件进行动态调试，最后才是系统进入工作状态。（1）静态调试：静态调试主要是要保证硬件部分没有故障。将芯片、模块、电源安装电路图连接完毕，同时要保证器件的电压在正常范围内，没有存在短路与接触不良的情况，防止因为这些原因导致芯片的损坏。并且这所有的操作都必须在断电的前提下进行操作，特别要注意的一点是芯片的方向一定要正确，不然会导致硬件部分的损坏。（2）软件调试:在计算机上进行模拟软件对单片机的操作，这样可以保证程序没有问题为最后的测试提供了良好的前提。在程序和个模块电路确保无误之后，进行烧录把可执行文件烧录到单片机中使系统运行起来。4.3系统硬件调试把系统上电之后检查电压是否正常。（1）调试DS18B20的时候，下载程序无反应，读数一直是-127.00，无变化。经查阅资料，此传感器需要在信号线上外加一个上拉电阻，在外接10K上拉电阻后，模块运行正常，如下图所示。（2）在调试LCD1602液晶显示模块的时候，出现了字符显示模糊不清楚。最后发现是因为LCD1602引脚与单片机接触不良随后更换了一个新的LCD1602显示模块。4.系统软件调试经过调试之后系统的功能都实现了，界面如下图这是手动模式，三个区域灯的亮度为一级亮度这是自动模式，教室中有三个人，并且检测到区域一没有人员，区域二和三有人员，所以区域一的灯光为关闭状态，区域二和三因为人数少于20人所以灯的亮度为二级亮度这是自动模式教室区域内有人员进入所以所有的灯光全部关闭。在系统运行成功前，也是遇到了很多问题经过调试后才能运行正常，具体有以下几个问题（1）按压键盘有时候判断的不是非常准确，之后对按键程序进行了修改优化之后的程序如下图所示。

结论本次课题研究对于高校的教学楼管理非常重要，高校每天都有大量的自习室开放，将教室的灯光管理与单片机技术结合起来，实现自动化教室的灯光管理和学校的管理制度紧密的结合起来。当今社会经济的发展的同时也带来了许多问题其中能源的问题，近年来非常明显国家在号召大绿色出行，节能减排身为大学生我们应该相应国家的号召，为了响应国家的号召高校可以对节能系统拥有充分的发挥空间，教室节能系统有助于教室管理人员的对于时间的节约和对自习室的充分利用，致力于减少不必要的浪费做出贡献，且能让同学们处在一个合适的阅读环境和学习的场所。经过几个月的设计，从初始数据及资料的收集，再到程序设计，到电路设计，对硬件进行调试，然后进行软件方面的设计和测试，从处理传感器信号到接收和处理单片信号最后到信号会输出到外部系统，这些实践使我对不同类型传感器有了更深刻的了解，对光电三极管的使用也有了更深刻的见解，并且对单片中断程序和定时器