教室燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)

教室燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)本研究針對(duì)教室燈光的控制現(xiàn)狀及用電大量浪費(fèi)的現(xiàn)象，分析了教室燈光智能控制的原理和實(shí)現(xiàn)方法，提出了基于單片機(jī)的教室燈光智能控制的設(shè)計(jì)思路。該系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外傳感器檢測(cè)人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開燈的條件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便，可靠性高，專用性強(qiáng)，性價(jià)比合理等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各類大、中專院校教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。【關(guān)鍵詞】：教室燈光控制熱釋紅外傳感器光敏電阻AT89C52緒論隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)的進(jìn)步越來(lái)越依賴于資源的開發(fā)與利用，然而與日俱增的能源需求和有限的資源數(shù)量形成了巨大的矛盾,能源短缺問題日益突出，成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。在尋找替代品、提高能源利用率和節(jié)約能源等幾種緩解能源危機(jī)的途徑中，節(jié)能無(wú)疑是符合可持續(xù)發(fā)展要求。英國(guó)城市大型徹夜燈光照明現(xiàn)象很少見，無(wú)論公司和政府部門，都沒有虛浮華麗的所謂“照明工程”［14］。夜晚漫步在倫敦街頭，看不到大面積光華淌瀉與樓體通明的景觀，所有照明都基本以不影響人們的正常生活節(jié)奏為準(zhǔn)。許多店鋪櫥窗的燈光在打烊后會(huì)全部關(guān)閉，有些店鋪還采用定時(shí)關(guān)燈裝置。在政府住宅樓和公寓樓內(nèi)，樓道里的公用燈也大多采用自動(dòng)斷電裝置。作為提高能源使用效率最重要的途徑之一，德國(guó)政府努力推動(dòng)能源公司實(shí)施“供熱供電結(jié)合”，鼓勵(lì)能源公司將發(fā)電的余熱盡可能用于供暖。2002年，德國(guó)頒布了促進(jìn)“供熱供電結(jié)合”的法規(guī)，根據(jù)這一法規(guī)，政府向?qū)嵤┰摯胧┑哪茉垂荆绕涫切⌒湍茉垂咎峁┭a(bǔ)助，幫助他們置辦相應(yīng)設(shè)備。中國(guó)城市每年用于公共照明的能源支出高達(dá)280多億，節(jié)能空間巨大。其中路燈照明能耗占30%以上。發(fā)展城市道路照明的同時(shí)，路燈以供街道照明以外，還大力興建了不少景觀照明工程，美化城市的夜景，但同時(shí)也帶來(lái)了能耗的極大浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)2005年，我國(guó)全社會(huì)的總用電量約為24000億kW?h，照明用電量約為3000億kW?h，且每年以13%?14%的速度遞增，預(yù)計(jì)到2010年，照明用電量將超過(guò)5000億kW-h，新增照明用電2000億kW?h［i］。對(duì)高等院校，據(jù)測(cè)算，其照明耗電占本單位所有耗電的40%左右，可見在保證照明質(zhì)量的前提下，對(duì)教室燈光進(jìn)行自動(dòng)控制，其節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益都是相當(dāng)可觀的［10］。目前對(duì)燈光的智能控制，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開始采用，但針對(duì)教室燈光的控制智能系統(tǒng)還不是很完善，依然是人工管理占主導(dǎo)地位。現(xiàn)在伴隨各類大、中專院校的擴(kuò)招，教學(xué)樓不斷擴(kuò)建，教室用電負(fù)荷不斷加大，教室用電系統(tǒng)管理不善，造成學(xué)校資源的浪費(fèi)與經(jīng)濟(jì)損失，這種做法顯然與當(dāng)今節(jié)約能源的理念相違背。當(dāng)今許多教室采用比較傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)：在主電源經(jīng)過(guò)一個(gè)配電箱分出多個(gè)支路，這些支路再分別向燈具供電，然后再通過(guò)串接在照明中的單雙極開關(guān)來(lái)通斷供電線路［9］，所以該控制系統(tǒng)只能通過(guò)開關(guān)來(lái)控制燈具，無(wú)法實(shí)現(xiàn)比較人性化、多功能化的系統(tǒng)管理。如在國(guó)內(nèi)外有些燈光控制系統(tǒng)采用聲控形式但是其沒有經(jīng)過(guò)單片機(jī)等芯片的處理使用仍是將采集信號(hào)處理后傳遞給邏輯電路來(lái)進(jìn)行燈光控制，假使外界條件惡劣如有噪聲等仍會(huì)造成電能的浪費(fèi)，而且邏輯電路只能實(shí)現(xiàn)較少功能，綜合而言，整個(gè)系統(tǒng)雖然簡(jiǎn)單但是功能不全，而且無(wú)法人性化控制。現(xiàn)代自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷普及應(yīng)用，教室燈光系統(tǒng)也應(yīng)朝著更人性化智能化得方向發(fā)展。本系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器和光敏三極管來(lái)感知人體信息和外部光照環(huán)境改變，并通過(guò)單片機(jī)及軟件編程的技術(shù)實(shí)現(xiàn)燈光系統(tǒng)的控制，達(dá)到了部分智能化的控制。課題研究的目的和主要內(nèi)容：主要研究目的基于AT89C52單片機(jī)的教室燈光智能設(shè)計(jì)加強(qiáng)燈光控制智能化理念主要研究?jī)?nèi)容（1） 燈光控制方案的研究；（2） 燈光檢測(cè)方案的研究；（3） 教室內(nèi)人數(shù)檢測(cè)方案的研究；（4） 熱釋電紅外傳感器的信息處理；（5） 人體與光照環(huán)境信號(hào)采集與處理；（6） 開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)；（7） 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析。1教室燈光自動(dòng)控制整體描述1.1燈光控制總體思想該系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)［8作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測(cè)人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開燈的條件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室照明回路的智能控制。整體系統(tǒng)由人體傳感器感應(yīng)信號(hào)，再送入單片機(jī)進(jìn)行處理，再由單片機(jī)控制控制教室燈光。同時(shí)將環(huán)境亮度檢測(cè)、人工控制、報(bào)警控制等功能加入到系統(tǒng)中。系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如下：圖1設(shè)計(jì)方案流程圖1.2燈光控制方案分析本電路具有對(duì)教室內(nèi)的人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對(duì)光照情況進(jìn)行鑒定的功能，并對(duì)燈光進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，達(dá)到方便和節(jié)約能源的目的。電路有兩種控制方式：自動(dòng)控制狀態(tài)和強(qiáng)制執(zhí)行狀態(tài)。自動(dòng)控制狀態(tài)：電路上點(diǎn)復(fù)位后自動(dòng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)，當(dāng)環(huán)境光照充足時(shí)且教室光照強(qiáng)度大于設(shè)定值時(shí)，不管有沒有人，燈都不亮。若教室光照強(qiáng)度小于設(shè)定值，控制會(huì)根據(jù)人數(shù)多少來(lái)確定燈的開關(guān)，如果有人進(jìn)入教室，紅外傳感器感應(yīng)到后把信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離緩沖送到CPU且數(shù)碼顯示電路顯示人數(shù)為1，同樣再有人進(jìn)出則顯示器上數(shù)字自動(dòng)加減1強(qiáng)制執(zhí)行狀態(tài)：在電路正常工作的情況下，按下強(qiáng)制開關(guān)可以通過(guò)人對(duì)教室燈進(jìn)行強(qiáng)行控制，再通過(guò)按下此按鈕也可以恢復(fù)到自動(dòng)控制狀態(tài)［6］。系統(tǒng)框圖如下：圖2系統(tǒng)方框設(shè)計(jì)圖2硬件電路設(shè)計(jì)2.1控制核心模塊本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)處理芯片[5],其特點(diǎn)是外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，雖然此款單片機(jī)的工作頻率相對(duì)較低，但本設(shè)計(jì)對(duì)頻率要求不高，能夠滿足本設(shè)計(jì)的要求。另外此款單片機(jī)有32個(gè)I/O端口，方便了設(shè)計(jì)的需要。圖10為單片機(jī)最小系統(tǒng)。因?yàn)?1單片機(jī)的P0口驅(qū)動(dòng)電流小，因此需要外加上拉電阻。單片機(jī)最小系統(tǒng)主要還有晶振電路以、復(fù)位電路、及報(bào)警電路。由于蜂鳴器需要的驅(qū)動(dòng)電流較大，單片機(jī)I/O端口不能直接驅(qū)動(dòng)，所以通過(guò)一個(gè)三極管進(jìn)行電流放大。當(dāng)教室里面沒有人時(shí)系統(tǒng)會(huì)通過(guò)熱釋電紅外感應(yīng)無(wú)人信息，傳遞給單片機(jī)進(jìn)行處理后使教室里面（即控制區(qū)）的燈全部關(guān)閉。知道下次有人進(jìn)來(lái)時(shí)才點(diǎn)亮。同時(shí)當(dāng)人出去后蜂鳴器報(bào)警然后燈關(guān)閉。本報(bào)警電路由蜂鳴器、三極管、非門組成。如圖所示：最小系統(tǒng)口X1-11.0529Yx2X1DOD1D2。D3QRSTD7P2°P2必P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6：）P2.7P3.0FMP3.2；＞START09最小系統(tǒng)口X1-11.0529Yx2X1DOD1D2。D3QRSTD7P2°P2必P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6：）P2.7P3.0FMP3.2；＞START0938■37■36,35W333272,2324252677"2810WRLCDEN12T^何偉1617P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1TXDP3.2/IMT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD4XTAL1RSTPSENALEEAP1.1/T2EP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7潔I-4—二r—:;ffP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7D5D6fRS卷D4D0D1L。X2RP-RESPACK-8AI89C52圖3單片機(jī)最小系統(tǒng)2.2教室人數(shù)檢測(cè)模塊熱釋電紅外傳感器的原理熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器⑵的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾，該傳感器在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測(cè)出物體放出的紅外線能量變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場(chǎng)效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式，該電阻阻抗高達(dá)104M歐姆，故引入的N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式（即源極跟隨器）來(lái)完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測(cè)元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。圖4雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器圖4是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時(shí)D端接電源正極，G端接電源負(fù)極，S端為信號(hào)輸出。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。

信號(hào)經(jīng)過(guò)熱釋電紅外傳感器之后，產(chǎn)生的波形不能為單片機(jī)所接受，中間必須有一個(gè)信號(hào)調(diào)節(jié)電路。本系統(tǒng)采用BISS0001E1］集成電路可將傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的高低電平。其電路原理圖如圖5所示。E9-二?——-二T-二— E9-二?——-二T-二— 圖5熱釋電信號(hào)調(diào)節(jié)電路BISS0001芯片的引腳圖如圖6所示，各引腳的定義和功能如下：VDD——工作電源正端。范圍為3?5V。VSS——工作電源負(fù)端。一般接0V。IB——運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng)Rb接VSS端，RB取值為1M左右。1IN-——第一級(jí)運(yùn)放放大器的反相輸入端。1IN+——第一級(jí)運(yùn)放放大器的同相輸入端。OUT——第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。IN-——第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸出端。2OUT——第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。VC——觸發(fā)禁止端。當(dāng)Vc<VR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)Vc>VR時(shí)允許觸發(fā)。VRF2Vdd。VRf——參考電壓及復(fù)位輸入端。一般接VDD。接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位。A——可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng)A=“1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時(shí)，不可重復(fù)觸發(fā)。Vo——控制信號(hào)輸出端。由Vs上跳邊沿觸發(fā)使Vo從低電平跳變到高電平時(shí)為有效觸發(fā)。在輸出延時(shí)間TX之外和無(wú)Vs上跳變時(shí)Vo為低電平狀態(tài)。圖6BISS0001外引線連接圖RR1RC1——輸出延遲時(shí)間TX的調(diào)節(jié)端。TX^49152R1C1ORR2RC2——觸發(fā)封銷時(shí)間T］的調(diào)節(jié)端。TxR24R2C2。BISS0001芯片的特點(diǎn)是：CMOS數(shù)模混合專用集成電路。具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)與處理。雙向鑒幅器，可有效抑制干擾。內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器，結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)節(jié)范圍寬。內(nèi)置參考電壓。教室人數(shù)檢測(cè)模塊的功能實(shí)現(xiàn)熱釋電紅外傳感器采集到的信號(hào)首先由BISS0001芯片［1］在不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下經(jīng)一、二級(jí)運(yùn)算放大器、雙向鑒幅器、延時(shí)器等處理后變成比較標(biāo)準(zhǔn)的高低電平后，將此標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接到單片機(jī)上的P2口上，并對(duì)相應(yīng)引腳通過(guò)軟件方法對(duì)引腳信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)來(lái)統(tǒng)計(jì)進(jìn)入教室的學(xué)生人數(shù)。另外也可以將它接到中斷引腳采用外部中斷的方法將采集到得信號(hào)轉(zhuǎn)化成統(tǒng)計(jì)的進(jìn)入到教室里的人數(shù)。對(duì)于本系統(tǒng)，采用普通引腳信號(hào)檢測(cè)的方法用兩個(gè)熱釋電紅外傳感器：一個(gè)放在前門用來(lái)感應(yīng)進(jìn)來(lái)教室的人體信號(hào)；另一個(gè)放在后門用來(lái)感應(yīng)從教室出去的人體信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出教室的人數(shù)的檢測(cè)。若此部分通過(guò)兩個(gè)開關(guān)來(lái)模擬熱釋電紅外傳感器感應(yīng)信號(hào)的情況如下圖所示：

01234567DDDDDDDDCHU.0*222PPP■3M6722222PPPP01234567DDDDDDDDCHU.0*222PPP■3M6722222PPPPP3.0FMP3.2STARTEOCRSWRLCDENP0.0/AD0XTAL1P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3XTAL2P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7RSTP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10—P2.3/A11PSENP2.4/A12ALEP2.5/A13EAP2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP1.0/T2P3.1/TXDP1.1/T2EXP3.2/tNT0P1.2P3.3/INT1P1.3P3.4/T0P1.4P3.5/T1P1.5P3.6/WRP1.6P37/RDP17121314151617AT89C52~29TN3T56T819 X118―73X29 RSTP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7圖7紅外檢測(cè)模塊示意圖2.3教室光照強(qiáng)度檢測(cè)模塊光敏三極管的選擇及功能簡(jiǎn)述光照強(qiáng)度檢測(cè)采用的是光敏三極管［2］。光敏三極管與普通半導(dǎo)體三極管一樣，是采用半導(dǎo)體制作工藝制成的具有NPN或PNP結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管它在結(jié)構(gòu)上與半導(dǎo)體三極管相似，它的引出電極通常只有兩個(gè)，也有三個(gè)的。光敏三極管的結(jié)構(gòu)為適應(yīng)光電轉(zhuǎn)換的要求，它的基區(qū)面積做得較大，發(fā)射區(qū)面積做得較小，入射光主要被基區(qū)吸收。和光敏二極管一樣，管子的芯片被裝在帶有玻璃透鏡金屬管殼內(nèi)，當(dāng)光照射時(shí)，光線通過(guò)透鏡集中照射在芯片上。將光敏三極管接在圖6所示的電路中，光敏三極管的集電極接正電位，其發(fā)射極接負(fù)電位。當(dāng)無(wú)光照射時(shí)，流過(guò)光敏三極管的電流，就是正常情況下光敏三極管集電極與發(fā)射極之間的穿透電流Iceo它也是光敏三極管的暗電流，其大小為Iceo=(1+hFE)I式中:Icbo---集電極與基極間的飽和電流;hFE---共發(fā)射極直流放大系數(shù)。當(dāng)有光照射在基區(qū)時(shí)，激發(fā)產(chǎn)生的電子--空穴對(duì)增加了少數(shù)載流子的濃度，使集電結(jié)反向飽和電流大大增加，這就是光敏三極管集電結(jié)的光生電流。該電流注入發(fā)射結(jié)進(jìn)行放大，成為光敏三極管集電極與發(fā)射極間電流它就是光敏三極管的光電流?？梢钥闯觯饷羧龢O管利用普通半導(dǎo)體三極管的放大作用，將光敏二極管的光電流放大了(I+hFE)倍。所以，光敏三極管比光敏二極管具有更高的靈敏度。光敏三極管產(chǎn)品特點(diǎn)：靈敏度高，響應(yīng)速度快，易與晶體管、集成電路相匹配；帶有基極引出線的光敏管，可以在基極上施加相應(yīng)偏置電壓，進(jìn)行信號(hào)調(diào)制；體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，可靠性高；金屬玻璃封裝的器件，具有玻璃表面耐磨性好、光潔度高、耐焊接、耐高低溫性能好等。光敏三極管檢測(cè)光強(qiáng)原理及其模擬形式光敏三極管本身就是一個(gè)放大器，但是由于外界環(huán)境(如溫度等)對(duì)其干擾較大，我們需要另外一個(gè)集成運(yùn)放電路對(duì)它的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的放大，使其檢測(cè)轉(zhuǎn)化的范圍大一點(diǎn)［11］。另外再放大的電流信號(hào)后面接上一個(gè)電阻(范圍在1K-3K之間)，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換后變成相對(duì)穩(wěn)定的值后通過(guò)軟件設(shè)置定值并與其進(jìn)行比較，從而達(dá)到對(duì)光信號(hào)的檢測(cè)目的。此部分由一個(gè)滑動(dòng)變阻器、AD轉(zhuǎn)換芯片(ADC0808)［12］構(gòu)成，由滑動(dòng)變阻器來(lái)模擬光線的強(qiáng)弱控制，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換后蔣模擬量轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以處理的數(shù)字量并且信號(hào)通過(guò)P1口來(lái)傳遞給AT89C52單片機(jī)進(jìn)行處理。如圖所示：圖8感光信號(hào)采集模擬電路

2.4燈控模擬模塊本控制系統(tǒng)用四個(gè)按鈕分別來(lái)表示進(jìn)出門情況、強(qiáng)制開關(guān)、模式開關(guān)。強(qiáng)制控制與自動(dòng)控制模式的轉(zhuǎn)換按鈕功能如下：先按下MODE再對(duì)FORCE鍵進(jìn)行控制，當(dāng)按下MODE后第一次按下FORCE時(shí)燈控區(qū)有一半的燈亮，第二次按下FORCE時(shí)燈控區(qū)燈全亮，第三次按下FORCE時(shí)燈控區(qū)的燈全部熄滅；當(dāng)你再次按下MODE鍵時(shí)FORCCE鍵就失效了，只有再次按下MODE它才可以控制。如圖所示：CHU~°JINOP2.7+5vA燈控區(qū)D1LED-REDD2OP3.0OCHU~°JINOP2.7+5vA燈控區(qū)D1LED-REDD2OP3.0OO-FORCEP2.6OOMODE◎P2.5LED-REDQP3.2QP2.4圖9燈控區(qū)模擬2.5液晶顯示和報(bào)警模塊本設(shè)計(jì)使用的LM016L液晶模塊采用HD44780控制器［8］。HD44780具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)、閃爍等功能。LM016L與單片機(jī)MUC通信可采用8位或者4位并行傳輸兩種方式。HD44780控制器由兩個(gè)8位寄存器、指令寄存器(IR)和數(shù)據(jù)寄存器(DR)、忙標(biāo)志顯示數(shù)據(jù)(BF)、字符發(fā)生器(ROM)、顯示數(shù)據(jù)(RAM)、地址計(jì)數(shù)器等組成。IR用于寄存器指令碼，只能寫入不能讀出；DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫入DDRAM和CGRAM，或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出數(shù)據(jù)。BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部處理模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)。DDRAM用來(lái)存儲(chǔ)顯示字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼。CGRAM由8位字符碼生成5*7點(diǎn)陣字符160種和5*10點(diǎn)陣字符32種。AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動(dòng)把地址碼裝入AC,同時(shí)選擇DDRAM或者CGRAM單元。LM016液晶模塊的引腳功能如下：Vdd——工作電源正端。范圍為3?5V。Vss——工作電源負(fù)端。一般接0V。RS——高電平時(shí)數(shù)據(jù)線上為數(shù)據(jù)信號(hào)；低電平是為指令信號(hào)。RW——高電平時(shí)為讀數(shù)據(jù)模式；低電平時(shí)為寫數(shù)據(jù)模式。-E——使能信號(hào)端。DB0-DB7——數(shù)據(jù)線。如圖所示：圖10液晶顯示圖3系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要完成采集紅外傳感器的信號(hào)和根據(jù)當(dāng)前設(shè)置狀態(tài)自動(dòng)對(duì)教室內(nèi)燈光系統(tǒng)進(jìn)行控制。主要包括處理、鍵盤掃描、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果顯示。3.1系統(tǒng)主程序流程圖該流程圖描述的是整個(gè)流程的控制情況。首先上電復(fù)位后系統(tǒng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)。此時(shí)當(dāng)有人進(jìn)出教室時(shí)液晶顯示屏?xí)詣?dòng)顯示人數(shù)的加減情況，并且根據(jù)人數(shù)的多少與光強(qiáng)的大小來(lái)控制教室里燈的亮滅。按下強(qiáng)制轉(zhuǎn)換按鈕后系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)制控制狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)人工來(lái)控制教室燈的點(diǎn)亮情況。

3.2系統(tǒng)子程序流程圖按鍵控制流程圖此流程圖是描述用按鍵模擬紅外檢測(cè)人數(shù)變化和用滑動(dòng)變阻器模擬光敏三極管檢測(cè)光強(qiáng)變化的情況。在自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，按下jin按鍵則液晶屏顯示人數(shù)加1，按下chu按鍵則液晶屏顯示人數(shù)減1。當(dāng)人數(shù)大于10且光強(qiáng)沒有超過(guò)上限值是燈全亮，當(dāng)人數(shù)小于10時(shí)則燈亮一半。處于強(qiáng)制狀態(tài)時(shí)則有人工控制燈亮情況。

液晶顯示控制流程圖此流程圖為液晶顯示的情況。首先是對(duì)液晶進(jìn)行初始化，在對(duì)信息進(jìn)行檢測(cè)，最后對(duì)相應(yīng)信息進(jìn)行顯示。

4系統(tǒng)仿真初始狀態(tài)時(shí)人數(shù)為6,光強(qiáng)為112lx并且此時(shí)為自動(dòng)控制狀態(tài)，由于人數(shù)小于10且光照大于110lx故只有D1燈亮，按下chu按鍵使人數(shù)達(dá)到10人以上D2也會(huì)點(diǎn)亮；按下MODE鍵后JIN、CHU鍵皆無(wú)效此時(shí)按下FORCE鍵則燈會(huì)在全亮、半數(shù)亮與不亮三個(gè)狀態(tài)間變換；當(dāng)再次按下MODE后其他鍵恢復(fù)控制。-CD1 人數(shù)顯示 112LX。曲禎06JTP0.0/AD0XTAL1P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3XTAL2P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7RST-CD1 人數(shù)顯示 112LX。曲禎06JTP0.0/AD0XTAL1P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3XTAL2P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7RSTP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11PSEN