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基于STC89C52单片机的教室照明节能控制系统的设计与实现
摘要
应绿色节能之需，为避免教室用电大量浪费。本课题基于单片机设计了一款教室照明节能控制方法，通过分析教室照明系统的工作原理，研究节能自动控制系统的实现方法，设计并搭建控制系统的硬件电路，同时编写相应的软件程序。
该系统以STC89C52单片机为核心控制芯片，由红外人体检测电路、光照强度检测电路、电源电路、按键电路和显示电路构成。该系统的工作原理是在教室工作时间内，当实时监测的环境光照强度达到预定阈值时，教室照明关闭，反之教室照明开启；该系统还能根据红外检测人体数量来自动调节照明强度达到节能的目的。为了便于管理和使用，系统还能显示当前日期时间和人数统计结果。实验结果表明，本系统结构简单，性能稳定可靠，成本低廉，使用方便，能够实现预期功能，具有一定的实际应用价值。
关键词：教室照明；节能；STC89C52单片机；热释红外传感器
目录TOC\o1-3\h\u
18408第1章绪论 1
223631.1课题的研究背景及意义 1
267041.2课题的发展现状 1
121521.3课题设计目标 2
1047第2章系统总体设计方案 3
326132.1系统逻辑设计 3
316602.2系统硬件方案设计 3
28469第3章硬件电路设计 5
6823.1单片机最小系统 5
185733.1.1单片机介绍 5
222263.1.2电源电路 5
107913.1.3晶振电路 6
71473.1.4复位电路 6
42903.1.5单片机最小控制系统 7
275283.2教室人数统计模块设计 8
103133.2.1热释红外传感器原理与电路设计 8
245713.2.2人数统计模块设计 10
121473.3光强检测模块设计 11
235643.3.1感光器件原理 11
187383.3.2光线检测电路原理与分析 12
74583.4时钟电路设计 13
129543.5按键电路与显示电路 13
21509第4章系统软件设计 15
187474.1KeilC平台介绍 15
82924.2主程序设计 15
278984.3液晶显示子程序设计 16
280904.4人数统计子程序设计 17
250604.5自动控制子程序设计 18
25685第5章系统调试与仿真分析 19
147565.1软件仿真及分析 19
305945.2硬件调试 20
188045.3实物功能展示 20
8750第6章总结与展望 23
6336参考文献 24
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第1章绪论
课题的研究背景及意义
当前，伴随着经济的飞速发展，资源越发紧张，各种能源问题严重限制经济发展，发展低碳环保节能经济成为了当前的主流。同时，电力能源在国防安全、工业生产、居民生活、社会正常运行等领域的应用越来越广泛，电力能源供应的压力正在逐渐增大，人们对节能产品的关注度越来越高。据统计，目前高校用电耗电量中教室照明用电占比甚高，而现实状况是晚上自习人员数量不定，有多有少，空闲的教室也依旧灯火通明，这种“长明灯”现象造成了极大的资源浪费，针对上述实际问题，本课题便设计一款教室照明节能控制系统，该控制系统不仅可以根据光强来控制照明系统的开启或者关闭，还可以自动识别教室的使用人数，根据使用人数的多少控制照明强度。不仅避免了人工按压开关带来的不便，而且可以减少电能的损失，带来可观的经济效益和环保节能效益。因此，本系统具有重要的应用价值[1]。
课题的发展现状
传统的教室照明系统是用开关的方式控制的[2]，教室的照明系统由墙壁上的开关控制，通过人工按压开关实现电灯的开启和关闭，达到控制照明系统工作的目的。后来随着传感器在照明系统的应用，教室照明控制系统可以用声音控制，但是这种控制系统无法区别控制信号和噪声，一旦环境中有噪声干扰，声控系统无法识别。得益于物联网技术的大力发展，现在少部分高校教室实现了照明的智能化，利用了物联网技术、无线通信、电力载波通信、嵌入式计算机来保持对教室照明设备的智能化操纵和设定[3]。文献[4]提出一种基于摄像头的方法进行教室照明系统的控制，利用摄像头进行教室内的图像识别，根据识别得到的教室内的光照强度，调整电灯的亮度。但其成本较为昂贵，技术还不成熟，不适用于大量应用。最近几年，传感器技术受到重视，各种传感器应用在工业生产、居民生活、医院学校、国防安全、化工电力、建筑汽车等多个领域，基于声音、电流、压力、热辐射、光