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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业教室照明节能系统的设计教室照明节能系统的设计摘要随着我国经济的快速增长，能源需求的大幅增加，能源供需矛盾突出，因此，对教学楼照明节能的研究有很大的潜力和现实意义。既能节约能源，又能节约资本，是本设计的主要目的。本系统以单片机为控制中心，兼用 LCD 显示教室内人数、系统时间、楼门开启时间和楼门关闭时间。本系统分为自动模式和手动模式，自动模式是通过键盘设定楼门开启和关闭时间，根据作息时间、教室里的人数和光照情况自动控制教室灯的亮灭；手动模式是不考虑光照强度、人数和作息时间，人为地控制教室灯的亮灭。同时，本系统还具有定时报警的功能，可以在楼门关闭时间快要到
2、达时，提醒上自习的人赶快离开， 从而符合照明节能这一要求。 本系统以 89S52 单片机为控制核心，由 DYP-ME003 进行人数统计，光线传感器检测教室内的光照强度，时钟芯片DS1302 提供了系统的时钟和日期，键盘由五个按键组成，分别用于选择自动模式或手动模式，也用于校正时钟、日期和调整楼门开启时间、楼门关闭时间。本系统电路结构简单，原理清晰，应用性比较强，性价比高，可扩展性比较强，可以被广泛应用于实际。关键词关键词：单片机；照明节能；光照强度；人数统计精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Design of classroom lighti
3、ng energy saving systemAbstractAs Chinas rapid economic growth, substantial increase in energy demand, energysupply and demand contradiction highlights, so that lighting in the building for researchhas great potential of energy-saving and practical significance. Both conservation ofenergy and conser
4、vation of capital, is the main purpose of this design. This system bysingle-chip computer control center, and LCD shows number of classroom, system time,the doors opening time and the doors closing time. The system is divided into automaticmode and manual mode, automatic mode through the keyboard to
5、 set the doors openingand closing time, according to schedule, the number of classrooms and lighting controllamp light out of the classroom; manual mode does not take into account light intensity,number and time to relax, to artificially control lamp light out of the classroom. At thesame time, this
6、 system also features timing alarm function, can the doors when closingtime is reached, reminded the people get out of study hall, so as to meet the lightingrequirements. 89S52 microcontroller to control the core of the system, statistics by theDYP-ME003, the light sensor to detect light intensity w
7、ithin the classroom, provides thesystem clock and date clock chip DS1302, keyboard is made up of five keys, to selectautomatic mode or manual mode, respectively, for correction of clock, date and also adjustthe door opening time, the door closing time. Circuits of the system structure is simple, the
8、principle clearly applied strong, cost-effective scalability, strong, can be widely used inactual.Keywords: Single-chip microcomputer ; lighting energy ; light intensity ; demographics精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目目录录1 绪论.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.1 研究的意义和目的.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.2 课题的任务和要求.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.3 单片
9、机的简介及在系统中的应用.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.4 本文的内容安排.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2 教室照明节能系统的总体方案设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.1 总体方案设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.1.1 人数统计传感器的介绍.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.1.2 光线传感器的介绍.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.1.3 系统方案.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.2 教室照明节能系统的硬件设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.3 教室照明节能系统的软件设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3 教室照
10、明节能系统的硬件设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.1 单片机电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.1.1AT89S52 单片机的简介.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.1.2 单片机内部时钟电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.1.3 单片机复位电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.2 时钟电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.3 传感器电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.3.1 人数统计电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.3.2 光强检测电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.4 键盘电路.错误！未定义书签。错误！未
11、定义书签。3.5 1602LCD 显示电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.6 报警电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.7 灯控制电路.错误！未定义书签。错误！未定义书签。4 教室照明节能系统的软件设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.1 主程序设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4.2 子程序设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.2.1 键盘程序.错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.2.2 显示程序.错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.2.3 人数统计程序.错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.2.4
12、 报警程序.错误！未定义书签。错误！未定义书签。5 系统调试与分析.错误！未定义书签。错误！未定义书签。5.1 单片机仿真系统介绍及调试.错误！未定义书签。错误！未定义书签。5.2 教室照明节能系统的硬件调试.错误！未定义书签。错误！未定义书签。5.3 教室照明节能报警系统的软硬件联调.错误！未定义书签。错误！未定义书签。结论.错误！未定义书签。错误！未定义书签。参考文献.错误！未定义书签。错误！未定义书签。致谢.错误！未定义书签。错误！未定义书签。附录 元器件清单.错误！未定义书签。错误！未定义书签。附录 整体电路图.错误！未定义书签。错误！未定义书签。附录 程序清单.错误！未定义书签。错误
13、！未定义书签。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1绪论绪论目前，高校教室照明系统存在严重电能资源浪费现象,在这种背景下对高校教室现有的能源资源调配管理系统进行技术升级改造研究就显得非常重要。 高校教学楼照明用电的管理一般有三种模式：一是无专人管理，由学生自行控制开启与关闭；二是利用定时开关，根据作息时间开启和关闭整个教学楼的照明电源；三是由专人负责，即管理人员根据作息时间和天气情况分层送电。教室作为高校教学的重要场所，一般采用开放式管理模式为主，学生基本上无固定的班级教室，无固定的座位；而楼宇管理人员仅负责卫生或保卫工作。由于大多数人的节能意识淡薄，并且强光下人的眼睛对弱光不敏感，在自
14、然光照大于灯具光照的情况下，难以察觉到灯光的存在，因此，造成了白天长明灯，晚上无人也开灯，人少灯全开的浪费现象，这在高校司空见惯。一个教室的长明灯，看起来耗能不大，但从整个学校来看，整个社会来看，却是一个不小的数字，这是一种极大的浪费。造成电能浪费的现象除了节能意识薄弱之外，另一个重要的原因就是节能的硬件设施跟不上。据统计，我国照明用电量已占总用量的 10%12%，因此提高电能利用效率，无疑将较大幅度降低能源消耗，有效缓解目前我国电力供应紧张的局面。按照我国提出的“中国绿色照明工程” ，照明节电已成为节能的重要方面。目前的照明节能潜力很大，一般节能方案均能达到节约 20%35%，按保守的数量采
15、取 20%的计算，全国节约的电能价值可观，可想而知在国民经济中该有多大的作用。虽然教室的照明负荷在整个学校用电负荷中所占的比重不算太大， 但是由于它们的数量众多， 使用时间最长，使得它们在整个学校用电量中所占的比重一直居高不下， 因而造成的用电浪费也就十分惊人。学校作为育人之地节能之意义并不仅仅局限在节能本身，更重要的在于还能够培养学生的节能意识。 教室照明作为大学校园里用电的主要方面， 消耗了大量电能。为此，从学校的实际情况和经济利益两方面的考虑，设计与实施教室照明节能控制系统。在同时满足作息时间内、有人上自习、光照强度低三个条件下，自动开启电灯，如其中有一条件不满足，则不开启电灯。此系统在
16、充分保证教室照度的前提下，达到节能的目的。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1.1 研究的意义和目的研究的意义和目的根据不完全统计： 80%的教学楼存在着在白天光照良好的情况下教室灯具开启和在午休时间长明灯的现象。 教室照明耗电约占学校所有耗电的 40%， 由于一些同学缺乏节能意识，教室内经常出现人走不熄灯的情况，另外，教室光线充足时，也可能会出现忘记关灯的情况，这些都会浪费电能。按照教室等公共区域的照明设计规范可知,教室照明功率密度通常按照 10W/m2进行设,也就是说如果一个标准教室按照 96 进行设计,则按照其照明系统从早晨 8点到晚上 9 点正常运行 13 个小时,每个教室每个
17、教学年度按 160kwh,整个学校共有210 间教室进行计算,如果采用相关先进控制技术手段将其照明系统的节电能力提高30%,则全年大约可以节约电能资源 2.28105kwh,如果按照单位电能 0.5 元进行计算,则全年可以节约电费额为 12 万元左右,而且上述估算分析中还没有考虑教室照明系统的线损、灯具使用寿命等因素，因此，对教室照明系统等进行节能技术升级改造，其所获得的经济效益十分可观，是学校教室建筑节能降耗研究的一个重要内容。1.2 课题的任务和要求课题的任务和要求研究主要内容：教室照明节能系统是根据作息时间、教室里的人数和光照情况自动控制教室灯的亮灭的系统，可以达到节省能源的目的。本毕业
18、设计要求设计一个教室照明节能系统。该系统由传感器电路、键盘电路、显示电路、灯控制电路和报警电路组成，其特征为：1)以 MCS-52 单片机为控制核心。2)有自动模式和手动模式。3)键盘电路用于设定作息时间和系统时间。4)传感器电路用于检测教室的光线和教室的人数。5)自动模式时教室开放时间光线暗教室有人自动开灯， 无人时发出报警信号并自动关灯。6)自动模式时晚上作息时间快到时先报警，延时 10 分钟后自动关灯，作息时间可以默认。7)显示电路显示时间和教室人数。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1.3 单片机的简介及在系统中的应用单片机的简介及在系统中的应用是一种集成，典型的嵌入式，是采用
19、技术把具有数据处理能力的 CPURAM、多种 I/O 口和、定时器/等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的，在工业控制领域广泛应用。具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中。采用控制使得仪器表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或更加强大。从上世纪 80 年代，由当时的 4 位、8 位，发展到现在的 32 位 300M 的高速单片机。硬件特性：1)主流包括、4KB 的 ROM、128 B 容量的 RAM、 2 个 16 位定时/、4 个 8 位、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。2)系统结构简单，使用方便，实
20、现模块化；3)可靠性高，可工作到 106 107 小时无故障；4)处理功能强，速度快。5)低电压，低功耗，便于生产便携式产品6)控制功能强7)环境适应能力强。单片机对系统中的传感器电路、 键盘电路和时钟电路等输出的信号进行集中地处理和执行，来控制显示电路、灯控制电路和报警电路等有序地运行。1.4 本文的内容安排本文的内容安排本文共5章，主要内容为教室照明节能系统的设计，各章内容如下：第1章为绪论，主要介绍了教室照明节能系统的课题意义和目的、任务和要求及单片机的简介和在系统中的应用。第2章为教室照明节能系统的总体方案设计，主要介绍了本设计的软件和硬件的总体设计。第3章为教室照明节能系统的硬件设计
21、，本部分详细介绍了各个电路的组成及工作过程。第4章为教室照明节能系统的软件的软件设计，本部分对各个子程序进行了详细精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业介绍。第5章为系统的调试与分析，本部分主要介绍了软硬件的调试和联调过程。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2教室照明节能系统的总体方案设计教室照明节能系统的总体方案设计本课题是利用单片机的运算和控制功能设计了一个教室照明节能系统， 实现了根据作息时间、教室里的人数以及光照情况自动控制教室内电灯的亮灭，达到节省能源的目的。 本章主要介绍了教室照明节能系统的方案论证和本系统所采用的软件方案以及硬件方案。2.1 总体方案设计总体方案设计2
22、.1.1 人数统计传感器的介绍人数统计传感器的介绍人数统计传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为 21mm 的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号， 经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70db 以上，这样就可以测出
23、1020m 范围内人的行动。被动式热释电红外探头的工作原理及特性：人体都有恒定的体温，一般在 37，所以会发出特定波长 10m 左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10m 左右的红外线而进行工作的。人体发射的 10m 左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。2.1.2 光线传感器的介绍光线传感器的介绍光线传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器， 它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光线传感器不只局
24、限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业转换为光信号的变化即可。光线传感器能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制灯具的自动开关。2.1.3 系统方案系统方案根据设计任务要求，教室照明节能系统的原理框图如图2.1所示。本系统选择单片机AT89S52作为控制核心，硬件部分将由单片机电路、传感器电路、键盘电路、显示电路、灯控制电路、报警电路和时钟电路七部分组成。传感器电路中，人数的统计是通过DYP-ME003人体红外模块检测，室内的光照强度是通过光线传感器检测，检测到的信息
25、转换成数字量传送给单片机电路和显示电路。时钟电路中，由DS1302芯片提供系统所需的时钟和日期。键盘电路中，由五个按键组成，分别用于选择自动/手动模式、调整系统时间和作息时间的累加/累减。显示电路中，显示教室人数、时钟、日期、作息时间和自动/手动模式。灯控制电路中，由电磁继电器和发光二极管组成，当同时符合在作息时间内、教室内有人和光照强度低这三个条件，发光二极管被点亮，否则，发光二极管不被点亮。报警电路中，由蜂鸣器组成，当发光二极管点亮，在楼门关闭时间的提前十分钟时，蜂鸣器开始长达一分钟的连续报警。本系统综合考虑了教室有无人和光照强度以及作息时间等客观因素， 对教室的照明系统进行节能控制。图
26、2.1系统框图该方案电路结构简单，原理清晰，应用性比较强，性价比高，可扩展性比较强。检测范围只受传感器的性能影响，可根据实际需要更换传感器型号来实现预期目的，实现了电路测量范围的可变性。2.2 教室照明节能系统的硬件设计教室照明节能系统的硬件设计根据系统原理框图，可知本系统的硬件部分主要是由传感器电路、键盘电路、报灯控制电路报警电路键盘电路时钟芯片电压比较器红外传感器光线传感器单片机显示电路精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业警电路、时钟电路、灯控制电路、显示电路及单片机电路组成。1)传感器电路：包括 2 个传感器，人数统计传感器和光线传感器。人数统计传感器用来检测进出教室内的人数，并将
27、信息量传送给单片机进行数据统计。光线传感器用来检测教室内的光照强度，传送给单片机，并和系统设置的光照强度进行比较。2)键盘电路：包括 5 个键盘，系统时间设置键、加 1 键、减 1 键、作息时间设置键和手动切换键。当系统时间设置键按下时，按步骤进入系统时间的年、月、日、时、分和秒的设定。 当加 1 键按下时， 进入系统时间或作息时间的累加。 当减 1 键按下时，进入系统时间或作息时间的累减。当作息时间设置键按下时，按步骤进入楼门开启时间、楼门关闭时间的时、分的设定。当手动切换键按下时，按 1 下，电灯会开启；再按 1 下，电灯会关闭。3)报警电路：用单片机来控制蜂鸣器。当蜂鸣器报警时，将持续长
28、达一分钟后停止报警。4)时钟电路：由时钟芯片 DS1302 组成，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿的功能。5)灯控制电路：人数统计传感器和光线传感器将输出的开关量信号传送给单片机，然后通过三极管控制继电器的吸合，从而来控制的电灯的熄灭。6)显示电路:采用 1602LCD 液晶显示器实现人数和时间显示。 1602LCD 是指显示的内容为 162,即可以显示两行，每行 16 个字符液晶模块（显示字符和数字） ，其中第一行用来显示教室的人数，第二行用来显示系统时间或作息时间。7)单片机电路：采用 AT89S5
29、2 单片机进行智能控制，是这个系统控制及数据处理的核心。2.3 教室照明节能系统的软件设计教室照明节能系统的软件设计硬件是基础，软件是灵魂。 通过软件控制单片机的功能是单片机的主要特点和优点，程序的设计要考虑合理性和可读性。程序遵循模块化设计的原则，采用自顶向下的设计方法。模块化设计使程序的可读性好、修改及完善方便。软件设计语言选择的是 C 语言编程： C 语言是一种，它既具有的特点，又具有的特点。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，具体应用比如单片机以及。语言一共只有 32 个，9 种，程序书写形式自由，区分大小写。把高级语言的基本结精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业构和语句与
30、低级语言的实用性结合起来。C 语言可以像汇编语言一样对、和进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。由于 C 语言允许直接访问，可以直接对进行操作，能够像一样对位（bit） 、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元，可用来写。C 语言描述问题比迅速，工作量小、好，易于调试、修改和移植，而代码质量与相当。本系统的程序由主程序和 4 个子程序组成。其中子程序包括键盘识别程序、人数统计程序、时钟程序和显示程序等。本系统软件总体流程图如图 2.2 所示。上电后，系统软件开始运行，首先进入初始化程序，系统先调用显示程序，显示系统时间和作息时间，再调用键盘程序，检查时间是否需要校对；当系统
31、时间在作息时间内，先进行自动/手动模式的选择，如果选择自动模式，则进一步对光照强度和室内人数进行检测，并将人数通过显示屏显示出来；如果光照强度低且室内有人，则自动开启电灯；如果晚上作息时间段内有人上自习，在提前楼门关闭时间的 10 分钟时，开始长达一分钟的连续报警，并在报警后的 10 分钟时自动关闭电灯；在手动模式下，可以不考虑光照强度、人数和作息时间，人为地控制电灯的亮灭。系统初始化调用显示程序开始精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 2.2 系统软件流程图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3教室照明节能系统的硬件设计教室照明节能系统的硬件设计教室照明节能系统的硬件部分主要是
32、由传感器电路、键盘电路、显示电路、灯控制电路和报警电路组成。3.1 单片机电路单片机电路3.1.1 AT89S52 单片机的简介单片机的简介AT89S52 单片机是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52 具有以下标准功能： 256
33、 字节 RAM，一个 6 向量 2 级中断结构，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。主要性能：与 MCS-51 单片机产品兼容1000 次擦写周期全静态操作：0Hz33Hz三级加密程序存储器32 个可编程 I/O 口线三个 16 位定时器/计数器八个中断源全双工 UART 串行通道低功耗空闲和掉电模式精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业掉电后中
34、断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符其引脚图如图 3.1 所示。图 3.1 89S52 单片机引脚图本系统中的核心控制部分是 89S52 单片机， 通过单片机对系统的传感器电路、 键盘电路和时钟电路等输出的信号进行集中地处理和执行，来控制显示电路、灯控制电路和报警电路等有序地运行。3.1.2 单片机内部时钟电路单片机内部时钟电路时钟是计算机的心脏，控制着计算机的工作节奏。单片机内部有一个由高增益反相放大器组成的振荡器。反相放大器输入端为 XTAL1，输出端为 XTAL2。单片机的振荡方式有两种，即内部方式和外部时钟方式。单片机的内部时钟如图 3.2 所示。它是利用芯片内部反相器和电阻组成的
35、振荡电路，在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，构成单片机的时钟电路。晶振可以在 1.2MHz12MHz 之间选用，电容 C2、C3 可以在 20pF100pF 之间选择，它的主要作用是帮助振荡器起振，其值的大小对振荡器频率有微调作用。本系统中的晶振选择为 11.0592MHz,C2=33PF,C3=30PF。VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALE PSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0AT89S5240393837 3635 34 333231 30129282
36、7 2625 242321221014 15 16 1720191813129874116532精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3.2 单片机内部时钟电路图3.1.3 单片机复位电路单片机复位电路89S52 的复位输入引脚 RST（即 RESET）为 89S52 提供了初始化的手段。有了它可以使程序从指定处开始执行，即从程序存储器中的 0000H 地址单元开始执行程序。在 89S52 的时钟电路工作后，只要在 RST 引脚上出现两个机器周期以上的高电平时，单片机内部则初始复位。只要 RST 保持高电平，则 89S52 循环复位。只有当RST 由高电平变成低电平以后，89S52 才
37、从 0000H 地址开始执行程序。本系统的复位电路是采用上电复位的电路， 如图 3.3 所示。 上电时， 刚接通电源，电容 C 相当于瞬间短路，高电平立即加到 RST/VPD 端，该高电平使 89S52 全机自动复位，这就是上电复位。复位后，P0 到 P3 并行 I/O 口全为高电平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器状态不确定。各参数选择为：C6=1F,R23=10 K。图 3.3 单片机复位电路3.2 时钟电路时钟电路在本系统中，时钟电路可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿的功能，工作电压为 2.5V5.5V。采用三线接口与 CPU 进行，并可采用突发方式一次传
38、送多个字节的或 RAM 数据。 DS1302 内部有一个 318 的用于临时性存放数据的 RAM。DS1302 存在主电源/后备电源双电源引脚，能够对后备电源进行涓细AT89S52RSTR23C6+5vAT89S52XLAT1XLAT2C2 33PFC3 30PF精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业电流充电。DS1302 时钟芯片的 SCLK、I/O、RST 引脚分别与单片机的 P3.5P3.7 引脚相连接，通过单片机集中处理采集信息，在 1602LCD 液晶屏上显示出来。DS1302的引脚说明如表 3.1 所示，时钟电路图如图 3.4 所示。表 3.1 DS1302 的引脚说明符号说明
39、SCLK时钟输入端，只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平。I/O串行数据输入输出端（双向） ，微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位 D7 必须为逻辑 1，如果D7=0，则禁止写 DS1302，即；D6=0，指定时钟数据，D6=1，指定 RAM 数据；D5D1 指定输入或输出的特定；最低位 LSB(D0)为逻辑 0，指定写操作(输入)， D0=1，指定读操作(输出)。RST复位/片选线，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST 输入有两种功能： RST 接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入； RST 提供终止单字节或多字节数据传送的方法。VCC2主电
40、源图 3.4 时钟电路图3.3 传感器电路传感器电路3.3.1 人数统计电路人数统计电路本部分采用 DYP-ME003 人数统计传感器，DYP-ME003 人体红外模块是基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电气设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。主要技术参数：1)工作电压范围：DC 4.520 V2)静态电流： 60 A3)电平输出：高 3.3 V/低 0 VDS1302X1 VCC2RSTSCLKI/OX2AT89S52P3.7P3.5P3.622PF22PF+5v精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4)感应角度：110锥角5)感
41、应距离：7m 以内6)感应透镜尺寸：直径 23mm(默认)人体红外模块的引脚说明如表 3.2，使用时，用 4.5V 电源供应、地线连接、H 重复触发端口和 OUT 信号输出端口。使用注意说明：1)感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出 03次，一分钟后进入正常待机状态。2)安装时应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜， 以免引进干扰信号产生误动作；使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。3)安装时也要注意方向角度，否则影响感应距离。安装时模块探头上的方形窗口与人体活动最多的方向尽量相平行，这样的感应效果才达到较好效果。4)使用过程中，当环境温度升高与
42、人体表面温度接近时（3032C） ，探测距离将会稍变短，此属于一种温度因素影响的结果。表 3.2 人体红外模块的引脚说明引脚符号说明1GND电源负极2OUT信号输出3VCC电源正极人数统计传感器是这样工作的：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平。感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起点。感应模块在每一次感应输出后，高电平变成低电平，可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感
43、应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，并且可以有效地抑制负载切换过程中产生的各种干扰。调节距离电位器顺时针旋转，感应距离增大约 7m，反之，感应距离减小约 3m。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业调节延时电位器顺时针旋转，感应延时加长约 300s，反之，感应延时减短约 5s。人数统计传感器与单片机的连接图如图 3.5 所示，DYP-ME003 人体红外模块的OUT 引脚与单片机的 P3.2 和 P3.3 引脚连接。工作时，人数统计传感器将采集到的信息处理后，先于单片机 P3.3 口，向 P3.2 口输入一个高电平脉冲，单片机的计数功能进行加
44、 1 的操作；人数统计传感器将采集到的信息处理后，先于单片机 P3.2 口，向P3.3 口输入一个高电平脉冲， 单片机的计数功能进行减 1 的操作。 利用单片机的计数功能，实现教室内人数的检测。图 3.5 人数统计传感器与单片机连接图3.3.2 光强检测电路光强检测电路本部分采用光线传感模块，此模块采用灵敏型光敏电阻传感器，比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过 15mA。配可调电位器可调节检测光线亮度，工作电压范围在 3.3V5V 之间，输出形式为数字开关量输出 0 和 1，设有固定螺栓孔，方便安装，且使用宽电压 LM393 比较器。光线传感模块引脚图如图 3.6。使用注意：1)光敏
45、电阻模块对环境光线最敏感，一般用来检测周围环境的光线的亮度，触发单片机或继电器模块等；2)模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO 端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO 端输出低电平；3)DO 输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光线亮度改变。AT89S52P3.2P3.3DYP-ME003VCCOUTGNDDYP-ME003VCCOUTGND+5v+5v精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3.6光线传感器的引脚图在本系统中，光线传感器与单片机的连接电路如图 3.7。工作时光线传感模块检测光强，如果光线亮度达不到设定的阈值，光线传感模
46、块的开关显示灯不亮，则向单片机 P3.4 口传送一个高电平；如果光线亮度超过设定阈值，光线传感模块的开关显示灯亮了，则向单片机 P3.4 口传送一个低电平。图 3.7光线传感器与单片机的连接电路3.4键盘电路键盘电路在本设计中， 利用键盘进行各个功能的选择， 它是系统进行人机对话的重要部件。由于系统需要的按键较少，因此只采用了独立式键盘。此种键盘各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可以很容易的判断哪个按键被按下。独立式键盘电路的连线图如图 3.8 所示。键盘电路是用来设定系统时间、作息时间和自动/手动模式的。独立式键盘各测试线相互独立，采用查询方式，可以通过判断单片机
47、与之接口的高低电平变化来识别键盘上是哪个功能键闭合。共有 5 个键组成，k0 键为系统时间设置键，k1 键为时间加 1 键，k2 键为是时间减 1 键，k3 键为作息时间设置键， k4 键为自动/手动模式切换键。 5 个键分别与单片机的 P2.2、 P2.4P2.7口相连接。当 K0 按下一次时，进入系统时间年份的校对，可通过按 K1、K2 键来进行加、减的操作；重复 K0 按下的操作，依次进入系统时间月、日、时、分、秒的校VCCDOGNDAT89S52P3.4VCCDOGND+5v精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业对，依旧通过按 K1、K2 键来进行加、减的操作；校对完后，再按一下
48、K0 键，退出系统时间的校对。当 K3 按下一次、两次时，进入楼门开启时间的小时位、分钟位的校对，也是通过 K1、K2 键来进行加、减的操作；当 K3 按下三次、四次时，进入楼门关闭时间的小时位、分钟位的校对，依旧是通过 K1、K2 键来进行加、减的操作；校对完后，再按一下 K3 键，退出作息时间的校对。当 K4 键按下一次时，进入手动模式的开灯操作；再按一下 K4 键，进入手动模式的关灯操作，恢复到自动模式。图 3.8 键盘连线图3.5 1602LCD 显示电路显示电路1602 液晶也叫 1602 工业字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的型液晶模块。它由若干个 57 或者 5
49、11 等字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。1602LCD 引脚图如图 3.9 所示。图 3.91602LCD 引脚图+5vAT89S52P2.4P2.5P2.6P2.7P2.23.9k4K0K1K2K3K4VSS VDD VEERS RW ED0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业如果写指令，设定 1602LCD 的工作方式，要把 RS 和 R/W 都置为低电平，然后把数据送到双向数据口 D0D7，最后 E 口一个高脉冲将数据写入；如果写数据字，在 1602LC
50、D 上显示时，仍要把 RS 和 R/W 都置为低电平，然后把数据送到双向数据口 D0D7，最后 E 口一个高脉冲将数据写入，1602LCD 液晶屏的读写操作时序如表3.3 所示。表 3.3 1602LCD 液晶屏的读写操作时序RSR/WE功能01高电平读忙标志或地址 AC11高电平读数据00低电平写指令10低电平写数据在本系统中，显示电路由 1602LCD 液晶显示器组成，第一行显示教室内的人数，第二行显示系统时间或作息时间。在硬件设计中，其电路图如图 3.10 所示。显示电路采用动态显示， 工作时 AT89S52 单片机的 P1.0P1.7 引脚控制显示器的 8 位双向数据段。P2.3 口控