目 录

摘 要 ................................................................................................................................ I 第一章 教室灯光控制器简介与方案分析 .................................................................................... 1 1.1教室灯光控制器简介 ...................................................................................................... 1 1.2系统控制方案分析 ......................................................................................................... 1 第二章 系统控制模块的硬件设计 ............................................................................................. 3 2.1系统控制模块的硬件构成及简介 ....................................................................................... 3 2.2系统控制的主要硬件电路 ................................................................................................ 3 2.2.1系统主控电路 ......................................................................................................... 3 2.2.2系统供电电路 ......................................................................................................... 4 2.2.3数据采集电路 ......................................................................................................... 5 2.2.4系统时钟电路 ......................................................................................................... 7 2.2.5继电器驱动电路 ...................................................................................................... 8 2.2.6超时报警电路 ......................................................................................................... 8 2.2.7按键控制电路 ......................................................................................................... 9 2.2.8系统看门狗电路 ...................................................................................................... 9 第三章 控制模块软件设计 .................................................................................................... 13 3.1系统监控主程序模块 .................................................................................................... 13 3.1.1系统自检初始化 .................................................................................................... 13 3.1.2定时中断处理设计 ................................................................................................. 14 3.2数据采集模块 ............................................................................................................. 14 3.2.1人体存在传感器的优缺点 ........................................................................................ 14 3.2.2数据采集软件的实现 .............................................................................................. 14 3.3时钟模块 ................................................................................................................... 15 3.3.1数据输入输出 ....................................................................................................... 15 3.3.2时钟程序设计 ....................................................................................................... 16 3.4显示驱动模块 ............................................................................................................. 18 第四章 系统调试运行及问题分析 ........................................................................................... 21 4.1单片机系统调试方法及步骤 ........................................................................................... 21 4.2主要问题分析 ............................................................................................................. 22

第五章 总结与展望 ............................................................................................................. 25 5.1总结......................................................................................................................... 25 5.2展望......................................................................................................................... 25 致 谢.............................................................................................................................. 27 参考文献........................................................................................................................... 29

第一章 教室灯光控制器简介与方案分析

1.1教室灯光控制器简介

本课题设计的控制器可有效的实现教室灯光的智能控制。其输入参数主要是人体存在信号和环境光强度信号等外界因素。环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯，实验证明这种方案可以实现对教室灯进行智能控制。

教室灯光控制器一般安装在教室内避开电灯直射的位置，且人体传感器安置时应使人体活动方向与人体传感器中两个热释电元连线方向垂直，这样可使人体存在信号采集更加灵敏、可靠，同时还要尽可能避免外界风直接吹向人体传感器。

1.2系统控制方案分析

该控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数，能够实现自动与手动控制相兼容。在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯；在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定时间后关灯。同时，还可设置作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。

所研究的教室灯光控制器主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到设计目的。

第二章 系统控制模块的硬件设计

2.1系统控制模块的硬件构成及简介

系统控制单元是以AT89S51单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM存储模块、超时报警模块、数码管显示模块，其结构框图如图2-1所示。

图2-1 系统控制结构框图

环境光模块采用光敏三极管来检测环境光的强度，有光照时，电阻减小，随着光照强度的减弱，电阻逐渐增大，把光信号转化成电信号，实现对光强度的检测。

人体存在传感器模块采用HP-208是基于红外线技术的智能产品，实现对人体存在的检测。

硬件时钟模块采用具有充电能力的低功耗，具有临时性存放数据的RAM寄存器的实时时钟芯片DS1302。该电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛的使用。

系统数据存储及故障保护部分由X5045组成，X5045是一种串行通讯的512字节EEPROM，同时兼有看门狗和电源监控功能键盘模块。

2.2系统控制的主要硬件电路

考虑到本系统安装时受环境影响因素比较多，且教室控制设备中的人体存在传感器、光敏三极管等经常会因环境情形变化而不稳定，所以在设计过程中，电子元器件的选用、线路布置和设备的安放要充分考虑到抗干扰问题。 2.2.1系统主控电路

本系统的主控模块采用AT89S51作为主控芯片，它是一种低功耗，8位CMOS工艺处理器，具有8K在线可编程Flash存储器，片内的Flash可多次编程，为在线编程提供了方便。片内有128字节的RAM，4KB的EEPROM，由于合理的安排使用片内RAM空间，所以没有片外扩展的RAM，使电路结构简洁。该芯片的主要特征见如表2.1：

表2.1 AT89S51主要特征