教室自动感应照明控制系统的设计

教室自动感应照明控制系统的设计

［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

件涉及时钟电路、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，软件设计涉及人数记录软件设计、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：光照检漏

Theclassroomdesignofthecontrolsystemofautomatic

inductionlighting

LiuJing

(ShaanxiInstituteofElectricalEngineeringonElectronicInformationScienceandTechnology1202

class,Hanzhong,Shaanxi723000)

Instructor:ZhangZhengcai

Abstract:ThisdesignintroducestheautomaticlightingcontrolsystembasedontheMCU

STC89C52,andanalyzestheprincipleofclassroomlightingintelligentcontrolandrealization

method.Onthebasisofthis,thehardwareandsoftwareoftheintelligentcontrolsystemare

developed.Thehardwareincludesclockcircuit,infraredtubelightdetectioncircuit,display

circuit.IndependentkeymodulecircuitoperationcircuitandLEDlampcontrolcircuit,software

designincludesthenumberofstatisticalsoftware,softwaredesignandsoftwaredesigntodetect

overallbrightness.Lettheschoolclassroomelectricityreasonable,saveenergyandimprovethe

classroomlightingnianagement,realizetheautomationandintelligenceofclassroomlightingcontrol

system.

Keywords：STC89C52,Intelligentcontrol.Infraredtotube,Lightdetection

目录

引言.........................................

1设计思想...................................

1.1课题背景...............................

1.2设计重要目的...........................

2系统设计概述...............................

2.1设计任务指标规定.......................

2.2设计方案...............................

3重要元器件介绍.............................

3.1单片机STC89C52...................................................

3.2时钟芯片DS1302....................................................

3.3液晶显示器LCD1602............................................

3.4模数转换器件ADC0804.......................................

3.5光敏电阻...............................

3.6红外对管...............................

4系统硬件设计..............................

4.1单片机最小系统

4.2光线检测电路..……

4.3红外对管检测电路

4.4时钟电路........

4.5独立按键操作电路

4.6显示屏电路

4.7LED灯控制电路.........................

5系统软件设计...............................

5.1人数记录子程序流程图...................

5.2光照度采样及模数转换子程序.............

5.3主程序设计.............................

6安装与调试.................................

6.1软件的仿真与调试.......................

6.1.1仿真图............................

6.1.2调试与功能实现....................

6.2硬件的安装与调试.......................

6.2.1原理图............................

6.2.2硬件的焊接........................

6.2.3硬件调试..........................

总结..........................................

致谢.........................................

参考文献.....................................

附录A器件清单

附录B主程序

引言

1.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，

达成教学楼教室照明控制的智能化和节约化的

目的。

2.设计思想

1.1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

的基本规定，也会对人的视力导致很大影响。

1.2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长，电源管理不妥，导致学校的电

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，现代自动化限度不断提高，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当向智能

方向发展。如此简朴、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。

1.3一些学校也意识到教室照明的巨大浪费，采用各种管理方法，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

已经采用这些方法,但始终没能坚持很长一段时间,没有达成抱负的效果。由于管理不善等问题

就会影响教学资源的配置和合理运用等等

1.4设计重要目的

2.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,运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,达成教学楼教室照明控制的智能化和节

约化的目的。

3.系统设计概述

2.1设计任务指标规定

2.2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，运用

控制电路调节照明强度，实现节能控制。系统应涉及1.自然光检测电路，对照明现场的亮度进行

检测，假如现场亮度符合照明规定，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

不符合照明规定且有人进过时，系统启动照明设备；3.强制开灯和关灯按键。

3.2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、

教室学生人数的记录、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受、解决，从而可以很轻松的对教室光照强度、自习学生人数等进

行实时记录。检测控制单元：照明强度采集是采用ADCO8O4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。

显示模块电

时钟电路

路

S

T

C

8

红外对管电9独立按键操

c

路5作电路

2

光线检测部LED灯控制

分电路

图2.1系统总体框图

1.系统实现的重要功能有：

2.时钟电路可以记录正常的实时时间,还可以设立定期时间,让系统在我们设定的时间范围内

自动工作,减少因不在学习忖间范围内，对■电能导致的浪费。

3.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记录,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。

4.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，不管记录到教室

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记录到的人数而

定。

5.显示电路可以显示实时时间的年、月、日、时、分、秒和星期,还可以显示记录到进入教室

的人数。

3.独立按键操作电路,可以对实时时间和定期时

间进行设立,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。

4.LED灯控制电路，符合光线黑暗、记录到人数

的条件下,会打开。

5.重要元器件介绍

3.1单片机STC89C52

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CM0S8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,但做了很多的改善使得芯片具有传统51单片机

不具有的功能。在单芯片上，拥有机灵的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,5l2字节

RAM,32位I/O口线,看门狗定期器，内置4KBEEPROM,MAX8I0复位电路,3个R位定期器/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

⑸。

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、定期器/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3.1TC89c52引脚图

VCC(40):+5V。GND(20):接地。

P0II(39-32):P0I1是八位漏极开路双向输入输出口，每个引脚可以接受8个TTL门电流

PI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

的缓冲器可以接受和输出四个TTL门电流。

P20(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

口的缓冲器可以接受和输出四个TTL门电流。

P30(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，可接受和输出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。假如振荡器处在复位状态，这个口就得保持RST引脚2个机器周期有

所需要的高甩平保持时间。

ALE/PROG(30):假如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,我们可以用它来定期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。假如取指的工作是由外部程序

存储器来完毕的时候,那么每个机器周期里面的两次PSEN是有效的，但是假如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一直处在低电平状态下时，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毕的。

XTALI(19):单片机内部反向振荡放大器的输入以仪单片机内部时钟电路的输入。

3.2XTAL2(18):来自反向振荡器的输出［6］。

3.3时钟芯片DS1302

DSI302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字羊静态RAM,

采用SPI二线接口与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31X8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。

DSI302是DS1202的升级产品，与DSI202兼容，采用双电源供电（主电源和备用电源），可设立.备

用电源充电方式，提供了右后背电源进行泄细电流充电的能力。DS13O2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,因此广泛应用于测显

系统中［8］。如图3.2所示。

图3.2DS1302引脚图

各引脚的功能为：

Vccl:主电源；Vcc2:备份电源。当Vcc2>Vccl+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当

Vcc?<Vccl时，FhVccl向【资I302供电八

SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出；

I/O:三线接口时的双向数据线；

3.4CE：读或者写数据的时候，输入信号一定要为高电平。这个引脚有两个功能：第一,CE开始

控制字访问移位寄存器的控制逻辑；第二,CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法。

3.5液晶显示器LCD1602

字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,目前常用16*1,

16*2,20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介

绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图3.3所示。

图3.3液晶显示器实物

1602LCD重要参数：

显示容量：16X2个字符

芯片工作电压：4.5—5.5V

工作电流：2.0mA(5.0V)

模块最佳工作电压50V

字符尺寸295X4.35(WXH)mm

引脚功能说明：1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口，各引脚功能说明如表

3.1所示。

表3.1引脚功能说明

编号符号引脚说明编号符号引脚说明

1VSS电源地9D2数据

2VDD电源正极10D3数据

3VL液晶显示偏压11D4数据

4RS数据/命令选择121)5数据

5R/W读/写选择13D6数据

6E使能信号14D7数据

7DO数据15BLA背光源正极

8D1数据16BI.K背光源负极

3.6模数转换器件ADC0804

集成A/D转换器品种比较多,选用时应综合考虑各种因素来选取集成芯片。ADC0804是一种单

片集成模数转换器，它是逐次比较性的，一般这种模数转换器会被用的多一些。ADC0804有着可以

满足差分电压输入、内含时钟发生器、方便TTL或CMOS标准接II、模数转换时间大约为

lOOus、不需要调零、单电源工作时0V〜5V输入电压范围是0V〜5V等等的特点,它在规定不高的

地方被广泛的应用，是•款初期的8位、低价格、单通道的模数转换器并且价格低廉［7］。如图3.3

所示

1

丁

工

4

T

H

39L

!-r

6

工

图3.3ADCO8O4引脚图

3.7光敏电阻

（1）光电检测器件的选择

目前.在光电检测技术中常用的光电检测器件有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池

等,选择光照传感器可根据表3.2来比较选择。

表3.2光电器件特性比较

器件光谱响应灵敏度线性度伏安特性电特性输出电流噪声特性

光敏电阻可见光至红外高差电阻型大低

光电池可见光至红外低一股光伏型最大低

光伏型和饱

光电二极管可见光至红外一般好小高

和型

光电三极管可见光至近红外高差饱和型大高

光敏电阻与具它的光电检测器件比较,特点的以卜几袅:

a）灵敏度高，光电导增益大于1。

b）工作电流大,可以达成数毫安。

c）所测光强范围宽度，既可检测强光也可检测弱光。

所以选择光敏电阻⑷。

（2）光敏电阻的工作原理

光敏电阻的工作原理是:在其两极加上一定的电压后,当光照射在光电导体时，由光照产生的光

生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动。在电路中产生电流，实现光电转换的目的。光敏电阻

是运用内光电效应工作，由半导体材料制成的光电设备。在光的作用下，其阻值往往是变小的，这种

现象称为光导效应,因此,光敏电阻乂称光导管。光敏电阻工作原理如图3.4所示。

图3.4光敏电阻的T作原理

光敏电阻的导电性能会随着光照强度的增长而变好,也就是说假如光敏电阻的电导率出现增长

的情况,那么流过它里面的光电流也会增长,那么也就意味着它的电阻值会减少；它的导电性能会随

着光照强度的减少而变差，也就是说光敏电阻的电导率会相对减小，流过它里面的光电流会减少，这

种情况下,它的电阻值就会增长。

运用光敏电阻对教室内光照强度进行探测，其工作方法是：

（1）当教室无人时，不管照度如何,所有照明灯均熄灭。

（2）当教室有人时，提成四种情况：

a.若教室人数少于10个人,则亮一个灯。

b.若教室人数在10-20人之间，则亮两个灯。

3.8c.若教室人数在20-30人之间,则亮三个灯。

3.9d.若教室人数大于30人,则亮所有的四个灯。

3.10红外对管

红外对管是红外线发射管与光敏接受管,或者红外线接受管,或者红外线接受头配合在一起使用

时候的总称。红外线接受管是在LED行业中命名的,是专门用来接受和感应红外线发射管发出的红

外线光线的。一般情况下都是与红外线发射管成套运用在产品设备当中。红外线接受管有两种，一

种是光电二极管，另一种是光电三极管。光电二极管就是将光信号转化为电信号,光电三极管在将光

信号转化为电信号的同时，也把电流放大了。因此，光电三极管也分为两种，分别是NPN型和PNP

型。红外线发射管在LED封装行业中重要有三个常用的波段，如下85ONM、875NM、940NM。根

据波长的特性运用的产品也有很大的差异,850NM波长的重要用于红外线监控设备、875NM重要用

于医疗设备、940NM波段的重要用于红外线控制设备。EG:红外线遥控器、光电开关、光电记数设

备等。红外线接受管如图3.5所示,红外线发射管如图3.6所示。

图3.5红外线接受管图3.6红外线发射管

4.系统硬件设计

4.1单片机最小系统

单片机最小系统涉及了单片机以及复位电路、晶振电路、排阻等，如图4.1所示。

\RS

\AUTOJ

\HAXDW

kSELT-

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XTAL!?1K0

VM

£STG5C52

图4.1单片机最小系统

单片机:跟AT89C51/AT89S51功能完全同样,52比51大4kb而已。

复位电路:S6为按键,按下手动复位,复位即让程序重新运营,相称于重新启动。

4.2晶振电路：Z1为晶振.提供振荡信号给单片机，单片双才成运营程序,类似人心脏。

4.3排阻：液晶屏的上拉电阻，没接的话呈高阻态，无法得到高电平，液晶显示异常。

4.4光线检测电路

LM339是运算放大器，这里的作用的作为电压比较器用，电压比较器是一种常用的集成电路。

它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采

样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。电压比较器的重要原理

是当输入电压V+>V-时,输出高电平，当输入电压V+<V-时,输出低电平（这里第4脚是V-,第5脚

是V+,第2脚是输出）。

LIGHT1为光敏电阻,光亮的时候,光敏电阻阻值较小,分到的电压低,此时4脚电压低于5脚电

压的2.5V,+>-,比较器2脚输出高电平；黑喑的时候，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

图4.2光线检测电路

4.5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受端接受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受有障

碍物（人体）反射回来的红外光并根据对其接受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为红外接受管,LED8和LED9为红外发射管,R21和R22限流保护发射管,R12

和R13是接受端的上拉电区为了可.以得到高电平。有遮挡的时候,红外光通过遮挡物发射被接受管

接受至U,接受管导通接地,比时电压低于-输入端的2.5V,+<-,比较器输出低电平,LED指示灯亮；没

有东西遮挡,这个时候接受管不会导通，电压是大于2.5V的，所以+>-,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通过。如图4.3所示。

图4.3红外对管检测电路

4.6时钟电路

U1为时钟芯片DSI302,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关的时间再

显示。J1为纽扣电池，即备用电池，由于时间一直需要走，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,这里的重要作用是提高抗干扰

能力。Y1是晶振，原理同单片机的晶振同样,都是提供振荡信号给芯片，芯片才干正常运营,这里芯

片规定的晶振大小为32768Hz。如图4.4所示。

图4.4时钟电路

4.7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。

图4.5独立按健操作电路

4.8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。

M

-o

图4.6显示屏电路

4.9LED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。

32

R7

自动＜1I-

510

LED-BLUE

D3

R2

510

LED-GREEN

图4.7指示灯图4.8照明灯

5.系统软件设计

5.1人数记录子程序流程图

记录人数的多少，直接影响教室里照明灯打开的多少，因此熨际如下，程序开始执行以后，假如

“内”红外管检测到有人，然后判断“外”红外管是否检测到有人，检测到则表达是由外入内，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，假如“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,检测到则表达是由内出外,教室人数减「如此循环

检测，实现对教室人数的记录。流程图如图5.1所示。

图5」人数记录流程图

5.2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转换器应可以保证模拟信号在数字位流

中被准确地表达,并提供一个具有任何须需的数字信号解决功能的平滑接口。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解决、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

本设计重要实现的功能是显示系统时间和室内人数。时间重要通过时钟芯片DS1302来控制，

本设计显示得是时、分、秒、星期和记录的人数，人数重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16()个不同的点阵字符图形,LCDI602总

共有两行16个字符的位置可供显示,首行首字符地址为0x80,第二行首字符地址是0x80+0x40,比如

要在第二行第二个位置显示，则可将写指令地址设为0x8(H0x4()+l即可。LCD显示模块程序流程图

如图5.3所示。

▼

显不

图5.3LCD显示模块流程图

5.4主程序设计

本设计是在设定期间范围内并且处在黑暗环境下,记录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。一方面是设立时间，此时系统会

向时钟芯片DS1302发送请求，假如有回复数据，则准备更新时间数据,然后判断按键是否被按下,假

如有按键按下,还要判断设立的是否是实时时间,此时分为两种情况:第一,假如判断为“是”，则进

入实时时间的设立。第二，假如判断为“不是”，此时又镭要判断是否要设立定期时间。假如是，进

入定期时间的设立；假如不是再判断系统的状态，自动模式下，系统会根据设立的情况自动进行工作,

在光线黑暗并且记录到人数的情况下，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。

图5.3主程序流程图

6.安装与调试

6.1软件的仿真与调试

Proieus是目前最佳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同样的是，它不

仅可以仿真单片机CPU的工作情况,还可以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、涉及模拟信号和数字信

号的测试信号。Proteus可以将单片机实例功能、单片机实例运营过程形象化。在相称限度上，前者

可达成实物演示实验的效果，后者则很难达成实物演示实验的效果。在某种限度上，它的组件、连接

等可以代替传统的单片机实验教学，由于它的硬件和传统的单片机实验高度相应。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、运营结果等。

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，特别是各类仪器质量优,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

门己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,也可以减少工程制造的风险。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

系统可以对教室光照强度进行检测，同时对教室人数进行记录，并且LCD可以显示年、月、日

以时间及星期，还可以设立实时时间和教室照明灯亮的时间。当在时间范围内时，照明灯是处在智能

状态，超过时间范围则自动切换成手动状态，并且自动、手动状态是可以随时切换的，以防自动状态

出现问题,为电能导致浪费。当光线强度高于设定值范围时,不管LCD记录的人数是多少,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，以达成

智能节能的目的。仿真图如图6.1所示。

图6.1仿真图

6.1.2调试与功能实现

一方面使用Keil软件对程序进行设计与编译。软件设计一方面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，之后在文献编辑窗口编写代码。开始编译，成功后生成

Hex文献。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,可通过具体

查找、仔细验证来找出并修改错误，最终达成预期结果。

环节为：

1.启动keiluVision,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--〉

Newproject,新建一个工程,接着选择CPU类型，我们选择的是STC89c52。

2.在工程中加入文献。新建一个文献教室自动感应照明控制系统.C保存,C语言文献建好后把

文献加入到工程中。

3.编译工程及文献,发现错误更改后再重新编译文献，直到没有错误并且产生了xxx.hex的文

献。

4.用单片机仿真软件Protues来仿真本次设计的单片机是否可以完毕设计的规定。

6.2硬件的安装与调试

6.2.1原理图

图6.2原理图

6.2.2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、严格地训练才干掌握，焊接工程中一方面

焊接PCB板上的跳线，然后焊接简朴的电阻、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，具体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63实物图

6.2.3硬件调试

对的连线后,开始窜件i的规济和型号是否

符合电路规定，再用万网负极的接连对的

劫I费利

保证振荡器稳定可靠地工作。本系统中这一步假如检杳不细致,通电后也许导致不可想象的后果。

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,第一是设立时间,第二是设立定期时间，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，可按照下列环节执行：长按选择按键一次后移放，出现：

再按下拟定键表达进入实时时间的设立。按下选择按键二次，出现:

再按下拟定按键表达进入设立定期时间。

（1）进入实时时间设立2014/11/06

12?23：4205

进入设立界面如下,一方面默认调节年，通过“加”

“减”键来调节年的大小，调节>>>n:o:iuoaoaoooa完毕后按确认键完毕年的调

节，然后光标跳到月的调节,表达调节月，同理按顺序可以调节日、时、分、秒、星期，最后设立完毕,

会到主界面显示实时时间；

（2）进入定期时间的设立：

进入设立界面如下，一方面默认调节开始时间的时，通过“加”“减”键来调节时的大小，调节

完毕后按确认键完毕时的调节，然后光标跳到分的调节，问理可调节分和秒；

StartTine：

|8：00：00

完毕开始时间的设立后，进入设立结束时间，界面如下，一方面默认调节结束时间的时，通过

“加”“减”键来调节时的大小,调节完毕后按确认键完毕时的调节,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,在定期时间内，假如光线黑暗,系统根

据人数来启动灯的数量,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,更能有效的减少教室电能的浪费；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，也合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，并且

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

涉及时钟电路、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,软件设计涉及人数记录

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。

致谢

本论文的T作是在老师的悉心指导下完毕的，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，电路设计上碰到

了好多麻烦,通过上网杳阅资料以及老师和同学的耐心帮助下,我不仅完毕了这次毕业设计并且使我

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,在此表达央心的感谢。

感谢母校一一陕西理工学院的辛勤哺育之恩！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，最重要的是结识了我的良师益友,感谢这一切的一切。

参考文献

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⑵马小军.智能照明控制系统[M].东南大学出版社.2023.

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⑻贾正松.基于单片机实现智能盘明控制系统的设计⑴.现代电子技术,2023(17).

⑼王松武，于筵.武思军.电子创新设计与实践[J].北京：国防工业出版社,2023.

[10]ISDIDatebookvoicerecoding&playbackIcs.Beijing.2023.

[1IjDallasCorp.DS18B20ProgrammableResolutionOne-WireDigitalThennofncter.2023.

附录A器件清单

类型注释标志符覆盖区注解数量

排阻8*10KAlSIP-91

瓷片电容104CI.C6RAD0.12

插件电容2.2uF/16VC3CD5-L1

瓷片电容30C4,C5RADO.I2

插件电容IOOuF/25VC7CD51

LED灯LEDD1,D4,LEDI,LED5LED2~LED5为白色8

LED2,LED3,

LED4,LED5,

LED10

LED灯LEDD2,D3LED32

纽扣电池座POWER2JICR2O32配电池1

开关SWJ3SW-61

XH2pin座POWERJ4XH254-21

液晶屏LCD1602LCDILCD1602配16Pin排座和排针1

红外接受管RECEIVELED6.LED7LED5黑色2

红外发射管SENDLED8,LED9LED5透明2

光融电阻l(X)kLIGHTIR_1/4W_L1

蓝白可调电阻10KRIRP31

插件电阻4.7KR2,R3,R4