基于STM32的教室照明系统设计

基于STM32的教室照明系统设计摘要教室作为学校里经常使用的空间之一，其照明的用电在学校总体的用电里占据了较大的比重，普通教室的照明大多依靠人工的手动操作，大多地存在人走灯未灭、自然光充足时灯具依然地开启、灯光的亮度无法自适应地调节等现象，继而造成了大量的电能浪费，容易地让室内的光照环境不均衡。为实现教室照明的智能化以及节能化的运行，本文设计了一种以STM32F103C8T6单片机为重点的教室照明的节能控制系统，系统可以同时地检测两个区域的光照强度与人员存在的状态，支持自动形式、时间形式与手动形式三种控制的形式，可以根据环境的亮度、人员的情况以及设定的时段自动地开启或者关闭灯具，借助PWM实现灯光的亮度调节。系统配备了OLED的显示屏，可以实时地显示时间、光照的值、区域人员的状态以及灯具的运行状态，用户可以凭借按键完成时间的校准、光照阈值的设定以及定时的时段配置，实际的测试结果表明，该系统运行安稳、反应很快、控制较准，可以较好地减少多余的照明耗费，增强教室照明的舒服度与管理的能力，适合各种一般的教室、自习室及实验室的照明改动场景，有着较大的实用意义以及推广的可能。关键词：STM32；教室照明；光照检测；人体感应；PWM调光AbstractClassroomsareamongthemostusedspotsoncampusandtakeupabigchunkoftotallightingenergyuse.Traditionalclassroomlightingmostlyusesmanualcontrol.Lightsoftenstayonafterpeopleleave.Theykeeprunningevenwhenthere'senoughdaylight.Brightnesscan'tadjustbyitself.Theseshortcomingscausebigelectricitywasteandmakeindoorlightinguneven.ThispaperputsforwardacontrolsystemforsavingenergyinclassroomlightingthatusesSTM32F103C8T6microcontrollerasitscoretomakelightingsmartandcutdownpoweruse.Systemmonitorslightintensityandoccupancystatusacrosstwozonesatsametime,supportsthreecontrolmodes:automatic,timebased,andmanual.Itturnslightsonoroffautomaticallydependingonhowbrightitisaround,whetheranyone'sthere,andsettimes,withbrightnesscontrolledusingPWMtechnology.ThesystemhasanOLEDdisplayshowingtimelightintensityoccupancystatusandlightingoperationstatusinrealtime.Usersadjusttimesettingslightthresholdsandscheduledperiodsusingbuttons.Practicaltestingshowssystemrunssteady,respondsfast,andcontrolsaccurately.Itcutsdownonwastedlighting,makesclassroommorecomfortable,andhelpsmanagethingsbetter.Thissystemworkswellforlightingupgradesinclassroom,studyroom,andlaboratorysettings,bringingstrongpracticalvalueandwideapplicationpotential.Keywords:STM32,classroomlighting,lightdetection,motionsensor,PWMdimming目录TOC\o"1-3"\h\u1.绪论 图STYLEREF1\s5.6。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s16手动模式功能测试本章小结本章对于依据STM32的教室照明节能的控制系统实行了比较全面的测试，测试结果表明，系统硬件的电路设计合适、工作安稳，所有模块均符合设计的要求；软件逻辑严密、运行顺畅，不存在逻辑的漏洞、不存在死机的风险，系统所有设计的功能全部实现，双区域的检测、三形式的控制、PWM自适应的调光、参数设置等重点功能运行无误，所有测试的指标均到了设计的预期，完全满足高校教室照明的智能化以及节能化的改造需求，有着较好的实用价值以及推广前景。结论本文设计并实现一套依据STM32的教室照明节能控制系统，以STM32F103C8T6单片机为控制重点，融合双路光照检测、双路人体检测、RTC时钟、OLED显示与PWM调光技术，实现自动形式、时间形式与手动形式三种控制方式，可以根据环境亮度、人员状态以及设定时段智能调节教室照明。系统结构简单、成本适中、安装维护方便，无需对原有教室线路实行大规模改造，适用于普通教室、自习室、实验室等多种场所。系统主要实现了该类功能：实时地查看两个区域的光线强弱以及人员情况；自动形式里有人且光线偏暗时开灯并自动地调节亮度；时间形式里按设定的时段自动地控制照明，手动形式里按键切换灯光的档位，OLED屏幕显示时间、光照、状态与形式，可按键校准时间、设定的光照阈值以及定时的时段。经测试，系统运行稳定、控制准确、响应迅速，可以有效地减少无效的照明消耗，到了节能以及舒适照明的双重目标，本系统依然存在一些可精进之处：可增加无线的通信模块，实现远程的监控与数据上传，可扩展更多照明的档位，加强调光的细腻度；可加入故障的自检以及异常的报警功能，更深一步增加系统的安全性。将来可融合校园的物联网平台，实现多教室的集中管理，助推校园的照明向更加智能化、节能化的方向发展。参考文献周康,张文斌,李帅,等.基于STM32的教室智能灯控系统设计[J].物联网技术,2016,6(6):5.赵立辉,郭栋,金凤.基于STM32的教室照明与图像远程监视系统[J].辽宁工业大学学报(自然科学版),2013,33(5):286-289.安冬,池东亮,邵萌.基于STM32的智慧教室控制系统设计[J].机电产品开发与创新,2017,30(4):3.黄峻瑜,梁巍俊,李先鸿,等.基于STM32的教室智能照明监控系统的设计与实现[J].微计算机信息,2019(019):000.刁婧.基于单片机的教室环境管理系统设计探讨[J].2025.余秋映.基于STM32的智能教室灯光控制系统设计[J].智库时代,2022(39):204-207.杨伊光.基于STM32的智能教室控制系统设计[J].电子制作,2024,32(9):31-33.刘艳峰.基于STM32单片机的教室智能风扇控制系统的设计[J].电子制作，2023,31(10):48-51.周玉琪,杜西亮.简述基于STM32的远程教室智能灯控系统设计[J].科学与信息化,2018(24):1.张婉晴,董佳佳,张本谕,等.基于STM32F1的智能型节能教室系统[J].电子世界,2021(4):2.刘洪伟,白志玮,辛尚杰,等.基于STM32的教室智能灯控系统设计[J].电脑爱好者（普及版)（电子刊）,2021(7).孙欣彤,尚德寅,李国瑞.基于STM32的教室节能控制系统设计[J].信息周刊,2020(8):1.附录A部分源程序：#include"delay.h"#include"sys.h"#include"usart.h"#include"oled.h"#include"key.h"#include"timer.h"#include"rtc.h"#include"led.h"#include"adc.h"#include"pwm.h"#include"usart3.h"#include"esp8266.h"intadcx0; u8moshi=0;u16set_month,set_date,set_hour,set_min,set_sec; //设置时间参数u16light_l=200;u16hour_a1=8,min_a1=0,hour_b1=18,min_b1=0; //定时时间u16s1_num,a1_num,b1_num; //时间比较u8ms_flag=1; //模式标志位u8dw_flag=0; //档位选择u8k1_flag=0;voidKey_process(){ u8t=0; u8t1=0; t=KEY_Scan(0); //得到键值 t1=KEY_Scan(1); //得到键值 if(t==KEY0_PRES) { if(moshi<10)moshi++; if(moshi==1) { OLED_Clear(); OLED_ShowStr(0,24,"光照下限:",16); } elseif(moshi<=5) { OLED_ShowStr(0,24,"定时:-:",16); LCD_ShowNum_0(40,24,hour_a1,2,16); LCD_ShowNum_0(64,24,min_a1,2,16); LCD_ShowNum_0(88,24,hour_b1,2,16); LCD_ShowNum_0(112,24,min_b1,2,16); } elseif(moshi==6) { OLED_Clear(); set_month=calendar.w_month; set_date=calendar.w_date; set_hour=calendar.hour; set_min=calendar.min; set_sec=calendar.sec; OLED_ShowStr(8,24,"-::",16); LCD_ShowNum_0(8,24,set_month,2,16); LCD_ShowNum_0(32,24,set_date,2,16); LCD_ShowNum_0(56,24,set_hour,2,16); LCD_ShowNum_0(80,24,set_min,2,16); LCD_ShowNum_0(104,24,set_sec,2,16); } elseif(moshi>6) { OLED_ShowStr(8,24,"-::",16); LCD_ShowNum_0(8,24,set_month,2,16); 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