閆璞

摘 要：本課題設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的教室自動(dòng)控制器。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，利用紅外對(duì)管和光敏電阻模擬教室環(huán)境檢測(cè)教室的總?cè)藬?shù)，由LCD1602顯示，從而確定開(kāi)幾盞燈。設(shè)計(jì)又分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，以自動(dòng)為主，手動(dòng)為輔。本次的設(shè)計(jì)教室自動(dòng)控制器就是為了節(jié)約各校教室用電量，減少人工管理。提高能源利用率，增強(qiáng)節(jié)約能源意識(shí)。

關(guān)鍵詞：智能節(jié)能；單片機(jī)；控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 緒論

在中國(guó)，我們的目標(biāo)一直是要建立一個(gè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的國(guó)家，提高能源利用率，增強(qiáng)節(jié)約能源意識(shí)。根據(jù)一些日?，F(xiàn)象，很多公共場(chǎng)所的照明用電量是個(gè)很龐大的數(shù)字，例如學(xué)校、公司、酒店等場(chǎng)所，而這些地方都是傳統(tǒng)的人工管理，并不容易得到妥善的監(jiān)管。而針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我特別設(shè)計(jì)了采用單片機(jī)和紅外對(duì)管構(gòu)成的教室自動(dòng)控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)燈光的控制和人數(shù)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)人數(shù)變化和光線強(qiáng)弱來(lái)適當(dāng)調(diào)整教室燈光控制。

1 教室燈光自動(dòng)控制器硬件設(shè)計(jì)

1.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的硬件電路主要為主控模塊、時(shí)鐘模塊、紅外對(duì)管檢測(cè)模塊、光線檢測(cè)模塊、顯示模塊、獨(dú)立式按鍵模塊等，并以STC89C52單片機(jī)為主控單元，完成檢測(cè)人數(shù)、定時(shí)控制、環(huán)境亮度控制、手動(dòng)控制、液晶顯示的功能。

1.2 顯示模塊的設(shè)計(jì)

LCD1602的8位數(shù)據(jù)線和單片機(jī)的P0的 I/O口按順序相連，V0端接一電位器調(diào)對(duì)比度，RS、RW、EN三條控制線分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2三個(gè)引腳。

1.3 時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)

通過(guò)第5、6、7腳與單片機(jī)P2.7、P2.6、P2.5相連，通過(guò)程序讀取時(shí)鐘芯片發(fā)過(guò)來(lái)的時(shí)間再顯示。J1為紐扣電池，即備用電池，當(dāng)外界電源關(guān)閉時(shí)，這里的紐扣電池就直接向時(shí)鐘芯片供電，防止時(shí)間停止或異常。R2、R3、R4為上拉電阻，它的主要作用是增強(qiáng)抗干擾能力。Y1是晶振，原理同單片機(jī)的晶振一樣，都是提供振蕩信號(hào)給芯片，芯片才能正常運(yùn)行，這里芯片規(guī)格的晶振大小為32768Hz。連接圖如圖1所示。

1.4 鍵盤(pán)模塊的設(shè)計(jì)

按鍵引腳與單片機(jī)連接圖如圖2 所示。

此按鍵電路為低電平有效。按鍵功能分別為：

S1鍵：設(shè)置鍵。

S2鍵：確認(rèn)鍵。

S3鍵：加鍵。

S4鍵：減鍵。

S5鍵：切換鍵，手動(dòng)或者自動(dòng)切換。

S7鍵：手動(dòng)開(kāi)關(guān)鍵。

1.5 光線檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)

利用光敏電阻對(duì)教室內(nèi)光照強(qiáng)度進(jìn)行探測(cè)，LIGHT1為光敏電阻，光亮的時(shí)候，光敏電阻阻值較小，分到的電壓低，此時(shí)4腳電壓低于5腳電壓的2.5V，比較器2腳輸出高電平；黑暗的時(shí)候，光敏電阻阻值較大，分到的電壓高，電壓是大于2.5V的，輸出低電平，LED燈D4點(diǎn)亮，單片機(jī)靠判斷低電平來(lái)知道是黑暗狀態(tài)。光線檢測(cè)電路圖如圖3 所示。

1.6 紅外對(duì)管模塊的設(shè)計(jì)

該模塊必須安裝在教室的入口，主要用來(lái)識(shí)別人的走動(dòng)方向而產(chǎn)生兩個(gè)通道信號(hào)，本設(shè)計(jì)中一個(gè)通道信號(hào)作為進(jìn)入教室的識(shí)別信號(hào)，另一個(gè)則為走出教室的識(shí)別信號(hào)。因此，我們可以通過(guò)紅外對(duì)管的感應(yīng)得知室內(nèi)的總?cè)藬?shù)，從而得到應(yīng)開(kāi)幾盞燈。紅外對(duì)管連接圖如圖4所示。

2 教室燈光自動(dòng)控制器軟件設(shè)計(jì)

程序中主要用到的知識(shí)點(diǎn)有：DS1302的操作、LCD1602顯示屏的操作、按鍵掃描的應(yīng)用。單片機(jī)通過(guò)時(shí)序操作，讀取DS1302發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算和轉(zhuǎn)換，最終再由單片機(jī)送到液晶屏顯示。液晶屏的操作也需要嚴(yán)格按照時(shí)序來(lái)做，先初始化，再不斷更新數(shù)據(jù)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，程序判斷按鍵按下接口，分別操作不同的功能，比如選擇鍵，可以選擇設(shè)置實(shí)時(shí)日期和時(shí)間，還能選擇設(shè)置開(kāi)關(guān)鎖開(kāi)啟時(shí)間，“UP”和“DOWN”按鍵則是設(shè)置各個(gè)參數(shù)的大小。在設(shè)定時(shí)間的情況下，又可以通過(guò)按鍵來(lái)劃分為自動(dòng)和手動(dòng)。在自動(dòng)模式下，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，光線較暗，并檢測(cè)到有人，則根據(jù)人數(shù)開(kāi)啟相應(yīng)的燈。反之，若無(wú)人則關(guān)燈。而手動(dòng)模式下，就自主的開(kāi)燈和關(guān)燈。主程序流程圖如圖5所示。

結(jié)論

本課題設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的教室自動(dòng)控制器。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，利用紅外對(duì)管和光敏電阻模擬教室環(huán)境檢測(cè)教室的總?cè)藬?shù)，由LCD1602顯示，從而確定開(kāi)幾盞燈。設(shè)計(jì)又分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，以自動(dòng)為主，手動(dòng)為輔。本次的設(shè)計(jì)教室自動(dòng)控制器就是為了節(jié)約各校教室用電量，減少人工管理。

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