教室灯光的智能控制

《教室灯光的智能控制》项目总结

专业年纪：电子信息工程所在学院：计算机与信息学院

11-1班

摘要：

本项目设计一套教室灯光的智能控制系统，实现教室灯光的智能化控制。其有两个输入变量，人体和光强，只有当教室有人和光强低于照明要求时，才打开灯，其它情况，均不开灯。

关键词：教室灯光；智能系统 二、项目研究内容：

（一）、项目的背景：

随着社会和科学技术的发展，人民生活水平的提高，对能源的依赖愈来愈重。而现有的矿物能源数量有限，经不起人类如此巨大的消耗。目前，能源危机成为当今世界各国所共同面对的一个课题。但是，在我国浪费现象还很是严重，各地各单位的一部分人对于集体资源的消耗显得不是很重视，这就导致了资源的严重浪费。在我们身边，这类现象很多，尤为突出的是在我国的各类高等学府，由于依靠人工管理以及一些人缺乏节约意识，造成了电能的浪费。这与现实的社会发展趋势所不符，与当今节约能源的理念相悖。随着计算机的普及，自动化趋势的不断提高，对于大学教室，其灯光也应实现智能化控制，达到节约用电的目的。

（二）、项目执行情况：

2013.5-2013.8 查阅资料及确定项目的实现初步方案： 2013.9-2013.12 项目的基本功能实现；

2014.1-2014.3 对设计出来的系统进行功能完善，以及优化系统； 2014.4-2014.5 对整个设计过程的资料整理；

（三）、设计成果：

设计出来的系统能实现以下功能：

1、能在照度值不够和教室有人的情况下打开灯，当照度值达到或者教室无人时，能够

关灯；

2、能实现对参数的调整；

3、能实现参数的保存，在掉电以后，无需再次对参数进行设置；

4、具有看门狗功能，能够监测程序是否跑飞，如若跑飞，能自动复位；

三、方案概述：

（一）、硬件框图：

A/D转换模块 显示电路 人体检测模块 调整电路 单片机（AT89S52） 继电器模块 电源模块 EEPROM外部存储器 1、 单片机最小系统：

我们使用的是AT公司的AT89S52 24PU型号单片机，该单片机芯片较常规单片机有以下优点：具有3组16定时器/计数器，带有看门狗电路，一个6中断矢量2级中断结构，8个中断源。该芯片具有很丰富的片上资源。 电路原理图：

2、A/D转换模块：

采集光强的变化使用的是光敏电阻，光敏电阻的阻值会随着光强强度的改变而变化，我们通过采集光敏电阻两端的电压值，通过电压值来度量照度值的大小，我们使用的模数转换芯片是PCF8951，该芯片是低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口。

通过模数转换测量，理论上度量的照度值可为256个等级（光敏电阻两端的理论电压变

化范围为0~255）。考虑到采集误差，将最后一位视为误差位，故可实现度量的等级为26，等级变化范围为26。

电路原理图：

3、人体检测模块：

该模块使用的是HC-SR501模块，该模块采用双元设计，采用德国原装进口LHI778探头设计， 灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式。但是该模块电路与单片机的电平存在不匹配现象，我们利用三极管的饱和与截止的特性，使其实现电平的匹配。 电路原理图：

4、EEPROM模块：

使用一个外部数据存储器，用来保存已设置好的参数，使得系统掉电重启或者复位重启后，无需再次对参数的设置。这里使用的是AT24C04芯片，该芯片支持I2C协议，且能保存4KB大小的数据，容量已大大超出我们的需要。 电路原理图：

5、按键调整电路：

该部分电路的作用是实现参数的调整功能，光敏电阻放置的位置不同，检测到的数据也不同，其参数需要一个灵活的设置。 电路原理图：

6、显示模块

该模块的作用是显示当前的对照度值的一个度量，以及用来显示参数，方便参数的调整。我们使用的是两个共饮数码管实现显示功能。

电路原理图：

（二）、软件架构：

我们将整个系统工作状态分成以下三种状态：

关灯状态：此种状态灯是关着的，它的执行条件是，室内光强足够或者室内光强不足但是教室里无人，此种情况是无需开灯的；

开灯状态：这种状态下灯是打开的，它的执行的条件是，室内光强不够并且检测到有人，这时教室灯打开，提供照明；

待关灯状态：此种状态下的灯是打开的，但是在此阶段检测到教室无人，此时启动关灯计时，时间到了回到关灯状态，如若中途检测到有人，立即回到开灯状态。

主要工作情况：

关灯状态 照度值达到要求 有人并且照度不够 开灯状态 延迟时间到或照度值达到要求 有人 检测到无人 待关灯状态 软件流程图：

中断处理：

A.外部中断 0 b.定时器0中断 c.定时器1中断 六、设计过程中遇到的问题：

1、HC-SR501模块与单片机系统之间的电平不匹配，使得两个模块之间的通信成了问题； 2、在实验初期，对程序的仿真看的不是很重，经常都是直接烧录到单片机上，看运行的实际结果，结果因为程序写的不完善，大大的增加了工作量。该问题在项目设计后期得到了改善。

3、不能熟练的掌握EDA工具的使用；

4、在完善系统功能，添加时钟模块电路出现了困难，添加该功能后，系统工作在掉点后不能自我启动，须给一个外部中断才能启动；

七、设计中的不足：

1、在整个的项目设计过程中，没有意识到有关文档的整理和保存，以及实验数据的记录及保存，直到后期才有此方面意识，这为以后的项目设计吸取了经验：要注重文档的保存；

2、设计成果距离实际应用还有部分不足，而且各个部分是模块的拼接，未能制作出自己设计的 PCB板，使得项目整体形势大打折扣；

3、项目研究的整体规划不完善，没有合理的安排好各个阶段的任务，导致项目设计进度有拖延；

八、待改进方向：

一、设计出的系统在对人体的定位检测方面还存在缺陷，该系统在对教室的区域划分，每个区域的人体检测还存在问题，并且该套系统只能对一个区域监测，多个区域得安装多套系统或者多个传感器，而且还需要布置供电线路，其实用功能大大降低，这是未来亟待解决的问题。

二、软件的编写采用的是前后台程序，没有使用操作系统，这也是一个缺点。如果用操作

系统的模式来编写，该套系统的工作性能将会大大提升。

三、将时钟功能完善。

八、项目创新点：

采用被动式传感器检测，功耗很低，达到了节能的目的。

八、收获：

各个组员都得到了相应的锻炼，自身的设计水平、动手能力、思考能力、以及创新能力都有着很大的提高。特别是查找问题这一块，大家对分析问题，提出解决方案的能力有很大提高，思考问题也越来越全面，学会了将知识应用于实际的设计。一个项目从开始到制作，并不只是对已学知识的应用，更要学习一些新的知识，并学会使用。在项目的设计过程中，大家需要阅读各个芯片的数据手册，这锻炼了自己的专业英语水平。另外，设计过程中需要查阅相关资料，通过这个项目，大家的这个能力得到了锻炼，以前只会使用搜索引擎去索搜，对学校图书馆的资源没有好好利用，图书馆有许多的数据库，数据库的文献更专业，数据更可靠。通过对该项目的设计，给我们提供了一次很好的锻炼，为以后的项目设计提供了经验。