基于2051单片机教室照明自控系统设计

《基于2051单片机教室照明自控系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于2051单片机教室照明自控系统设计　　摘要：教室照明自控系统以AT89C2051单片机为控制核心，利用热释电红外人体传感器对教室内的人数进行统计，利用光敏电阻对教室环境光进行对比控制。根据教室内的环境及人数情况对教室照明进行自动控制，以起到节约用电效果。关键词：2051单片机热释电红外传感器教室照明自动控制中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：对学校的教室照明进行合理有效的管理，可以节约用电，提高资源利用率。在对教室的照明进行智能控制的研究上，许多学者专家都在积极探索，也设计出了许多的产品，但是在实用性和简易性上，都或多或少存在一些不足。本文主要是以AT89C

2、2051单片机和热释电红外人体传感器P2288及其专用电路芯片TDH98072为核心，以直流控交流继电器SSR-10DA为控制执行单元，设计了一款简单实用的教室照明自控系统。一、教室照明自控系统6教室照明自控系统主要由传感器电路、单片机电路、灯管驱动电路三部分组成。考虑到系统的电源是+5V直流电，所以使用了两个3V的纽扣锂电池作为电源给系统供电，这样便大大简化了系统电路。系统利用传感器电路中的光敏电阻对教室的光照环境进行判断，当光照强度达到足够亮时，抑制传感器输出，从而强制关闭教室所有照明灯。利用两个热释电红外人体传感器对进出教室的人进行信号记录，单片机处理数据统计，并

3、根据教室内的人数情况做出响应，对教室照明灯进行自动控制。系统组成结构框图如图1所示。图1系统组成结构框图6二、教室照明自控系统硬件电路设计（一）传感器电路主要由热释电红外人体传感器专用电路芯片TDH98072，热释电红外人体传感器P2288和CDS光敏电阻组成，电路原理如图2所示。TDH98072是一款新型的热释电红外人体传感器专用电路器件，在控制电路中具有电路结构简单、易于调试、可靠性能好等优点。经内部基准稳压源产生+3.3V电压给热释电红外人体传感器P2288的探头，当探头检测到有人经过时，传感器就将人体所发出的红外信号送到TDH98072的2脚，经内部整流放大后从

4、输出端输出一个控制信号。10脚输出端输出电流能达到15mA，输出电平为低电平，可以作为可控硅的控制输出端；11脚输出端输出电流为5mA，输出电平为高电平，可以作为继电器的控制输出端。该系统采用的是10脚作为控制信号输出端。将传感器检测到的信号输出到单片机进行处理。9脚为白天抑制输出脚，接光敏电阻CDS，通过电位器RP1调整，在环境光照度足够时，关闭传感器输出，从而对教室照明灯强制关闭。6脚和8脚是输出信号的延时控制时钟，通过调节RP2，使10脚的信号输出时间大致为25ms，为单片机稳定接收低电平信号提供保证。系统应用两个传感器电路，安装在教室门顶的内外两侧，以检测进出教

5、室的人数。图2传感器电路（二）单片机电路单片机电路采用AT89C2951单片机。P3.2口作为传感器信号的接收端口，低电平有效。单片机的P3.2口接收到信号后，经过程序处理，从P1.2-P1.7口输出控制码，控制灯管驱动电路。该电路简单，易于硬件实现，主要是利用51单片机语言程序处理相关信号。电路使用的是12MHz的系统时钟晶振，处理速度比较快。电路中还设置了复位电路，便于系统调试及必要时复位。系统只设计了6盏照明灯管的控制电路，在实际的应用中如果需要增加控制数量，可以利用P3口除了P3.2、P3.3外其他IO端口来实现。图3是单片机电路原理图。图3单片机控制电路（三）

6、6灯管驱动电路灯管驱动电路主要是通过对单片机的输出控制信号进行放大，驱动继电器，再由继电器动作，控制照明灯的开关。另外还是增加了外部手控开关SK，便于外部手动控制。继电器使用的是固态继电器SSR-10DA，是一款直流控制交流的低能耗电压继电器。继电器的使用，很好的解决了系统电源问题，使得驱动电路更为简单实用。图4所示电路中，只是给出了1组灯管的驱动电路，其他5组原理一致，分别接的2-6端口。P01与单片机电路的P1相连接，从单片机取得控制码。相应的输出端口控制码为“1”，即高电平时，驱动对应的三极管导通，继电器线圈得电，对应灯管亮；同理，输出端口控制码为“0”，三极管处

7、于截止状态，灯管不亮。图4灯管驱动电路三、教室照明自控系统软件设计系统的软件设计部分主要包括：主程序、教室内的实时人数统计子程序、控制子程序。（一）主程序主程序主要是系统的初始化，环境光强的判断及处理，根据传感器检测到的外部中断请求信号，判断与比较，进而转去执行相应的子程序。图5是系统程序流程图。图5系统主程序流程图（二）教室实时人数值统计子程序6该子程序利用外部中断及查询方式，判断处理安装在教室门内外两侧的两路传感器信号，确定是进还是出，执行人数加1或减1指令。系统根据加1或减1标志位，对教室内的人数进行统计，实时更新数据。图6是教室实