智能低耗教室照明系統(tǒng)

[19]。1.3主要研究?jī)?nèi)容1.閱讀相關(guān)文獻(xiàn)確定了設(shè)計(jì)功能和軟件硬件的選擇方案2.硬件部分采用52單片機(jī)3.設(shè)計(jì)采用KEIL5軟件平臺(tái)和C編程語(yǔ)言完成位軟件設(shè)計(jì)4.將系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行并成功實(shí)現(xiàn)5.實(shí)現(xiàn)的成果為實(shí)物該系統(tǒng)應(yīng)完成的主要功能有：LCD1602液晶屏顯示當(dāng)前時(shí)間、年月日、時(shí)分秒；2.LCD1602液晶屏顯示當(dāng)前教室人數(shù)；3.2路紅外探頭用來(lái)感應(yīng)當(dāng)前教室進(jìn)出人數(shù)；4.按鍵可以設(shè)置當(dāng)前時(shí)間、自動(dòng)手動(dòng)模式；5.按鍵設(shè)置開啟和關(guān)閉教室燈光時(shí)間；6.在手動(dòng)模式下，可以通過(guò)按鍵直接控制燈光亮度（3檔）自動(dòng)模式下LED指示燈亮；7.自動(dòng)模式下，光敏傳感器檢測(cè)當(dāng)前教室光線強(qiáng)度光線較弱，教室有人并且在開燈的時(shí)間范圍內(nèi)將自動(dòng)開啟臺(tái)燈進(jìn)行照明（室內(nèi)人數(shù)>0<10燈光亮度為1檔，>10<20燈光亮度為2檔，>20燈光亮度為3檔）。

第2章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.1設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)技術(shù)的智能低耗教室明系統(tǒng)，該套系統(tǒng)主要由光照傳感器模塊、紅外傳感器模塊、按鍵模塊、52單片機(jī)、LCD1602顯示模塊等部分組成；采用52單片機(jī)技術(shù)對(duì)傳感器模塊采集參數(shù)進(jìn)行處理，并通過(guò)LCD1602液晶屏顯示通過(guò)按鍵模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉教室燈的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模式和手動(dòng)模式的切換。2.2功能需求分析1.系統(tǒng)應(yīng)具備智能調(diào)光和自動(dòng)開關(guān)功能，能夠根據(jù)教室的自然光照情況和使用需求自動(dòng)調(diào)整照明亮度，以達(dá)到最佳照明效果并減少能源消耗。2.系統(tǒng)應(yīng)能夠確保整個(gè)教室內(nèi)各個(gè)區(qū)域的光照均勻，避免出現(xiàn)強(qiáng)光和弱光的不平衡現(xiàn)象，提供舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境。3.系統(tǒng)應(yīng)支持色溫的調(diào)節(jié)，可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和時(shí)間變化自動(dòng)調(diào)整照明的色溫，提供適合不同學(xué)習(xí)場(chǎng)景的光線色彩。4.系統(tǒng)應(yīng)配備光照傳感器，能夠感知周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度，根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)整照明亮度，避免過(guò)度照明或過(guò)暗的情況發(fā)生。5.系統(tǒng)應(yīng)支持預(yù)設(shè)定時(shí)功能，可以按照教室的使用時(shí)間表自動(dòng)開啟和關(guān)閉照明設(shè)備，避免人為操作造成的能源浪費(fèi)。6.系統(tǒng)應(yīng)與其他智能設(shè)備（如窗簾、空調(diào)等）進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，根據(jù)教室內(nèi)部環(huán)境的變化綜合調(diào)節(jié)各項(xiàng)設(shè)備的工作狀態(tài)，提高能源利用效率。7.系統(tǒng)應(yīng)提供用戶友好的界面，方便教師或管理員對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和管理，如調(diào)光、定時(shí)、色溫調(diào)節(jié)等。8.系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)采集和分析功能，能夠收集照明系統(tǒng)的使用數(shù)據(jù)，并提供實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)告，幫助用戶了解和評(píng)估能源使用情況，優(yōu)化照明方案。9.系統(tǒng)應(yīng)具備穩(wěn)定可靠的性能，能夠確保照明設(shè)備的正常工作，并具備保護(hù)措施，如過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)等，確保教室的使用安全。10.系統(tǒng)應(yīng)具備良好的擴(kuò)展性和兼容性，可以與其他智能設(shè)備或未來(lái)的技術(shù)進(jìn)行集成，滿足教室照明系統(tǒng)的不斷升級(jí)和擴(kuò)展需求。2.2.1技術(shù)路線（1）硬件部分需要52單片機(jī)；（2）軟件平臺(tái)程序用keil5；（3）畫原理圖用AD；（4）編程語(yǔ)言用C語(yǔ)言；2.2.2預(yù)期結(jié)果智能教室照明系統(tǒng)具有多項(xiàng)功能，其中包括LCD1602液晶屏的顯示功能，能夠顯示當(dāng)前時(shí)間、年月日、時(shí)分秒以及當(dāng)前教室人數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控教室人數(shù)的功能，系統(tǒng)還配備了2路紅外探頭，用于感應(yīng)當(dāng)前教室進(jìn)出人數(shù)。此外，系統(tǒng)還配備了按鍵，用于設(shè)置當(dāng)前時(shí)間、自動(dòng)手動(dòng)模式、開啟和關(guān)閉教室燈光時(shí)間以及控制燈光亮度等。在手動(dòng)模式下，通過(guò)按鍵可以直接控制燈光亮度，一共有三檔可供選擇。而在自動(dòng)模式下，光敏傳感器會(huì)檢測(cè)當(dāng)前教室的光線強(qiáng)度，如果光線較弱并且有人在教室內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟臺(tái)燈進(jìn)行照明。此時(shí)，照明的亮度會(huì)根據(jù)當(dāng)前教室人數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)室內(nèi)人數(shù)在0-10人之間時(shí)，燈光亮度為1檔，當(dāng)室內(nèi)人數(shù)在10-20人之間時(shí)，燈光亮度為2檔，當(dāng)室內(nèi)人數(shù)大于20人時(shí)，燈光亮度為3檔。通過(guò)這些功能，智能教室照明系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，不僅方便了使用者的操作，也能夠更好地保障教室內(nèi)的照明環(huán)境，提高教室的使用效率。2.3總體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程可以分為以下六個(gè)步驟：1.理論知識(shí)準(zhǔn)備階段。在這個(gè)階段，我們需要認(rèn)真研究設(shè)計(jì)課題所涉及的內(nèi)容，以便能夠較好地掌握有關(guān)題目的知識(shí)。2.系統(tǒng)模塊確定階段。在這個(gè)階段，我們需要確定系統(tǒng)的各個(gè)模塊，并理清它們之間的關(guān)系。同時(shí)，我們還需要收集相關(guān)的軟硬件資料，為后續(xù)的設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。3.系統(tǒng)規(guī)劃階段。在這個(gè)階段，我們需要規(guī)劃整個(gè)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，勾畫出大體的系統(tǒng)框架，并在此基礎(chǔ)上提出原理框圖。4.硬件設(shè)計(jì)階段。在這個(gè)階段，我們需要使用軟件完成硬件電路部分的設(shè)計(jì)，并畫出各部分電路圖。此外，我們還需要將系統(tǒng)部件通過(guò)接口電路集合在一起，并畫出電路圖。5.軟件設(shè)計(jì)階段。在這個(gè)階段，我們需要根據(jù)系統(tǒng)的控制過(guò)程完成軟件設(shè)計(jì)部分，并繪制出主流程圖。6.模擬仿真階段。在這個(gè)階段，我們需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，檢查系統(tǒng)是否能夠按照要求實(shí)現(xiàn)控制功能。2.4單片機(jī)型號(hào)選擇圖2.1STC89C52原理圖STC89C52是MSC-51單片機(jī)中應(yīng)用最廣泛的型號(hào)，現(xiàn)在以其為代表介紹其參數(shù)。STC89C52單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。該單片機(jī)還包括定時(shí)器、串行口、并行口、中斷控制器、ADC轉(zhuǎn)換器等多種功能模塊，適用于各種控制和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。STC89C52具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，例如智能家居控制系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、電子儀器儀表、醫(yī)療器械、車載設(shè)備等等。由于STC89C52的價(jià)格相對(duì)較低，易于學(xué)習(xí)和開發(fā)，因此在中國(guó)及其他許多國(guó)家都受到廣泛的使用和推廣。

第3章系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是智能低耗教室照明系統(tǒng)，系統(tǒng)由單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，系統(tǒng)通過(guò)紅外傳感器和光照傳感器采集教室信息，按鍵模塊設(shè)置開燈關(guān)燈時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)手動(dòng)模式切換。該系統(tǒng)應(yīng)完成的主要功能有：LCD1602液晶屏顯示當(dāng)前時(shí)間、年月日、時(shí)分秒；2.LCD1602液晶屏顯示當(dāng)前教室內(nèi)的人數(shù)；3.2路紅外探頭用來(lái)感應(yīng)當(dāng)前進(jìn)出教室的人數(shù)；4.按鍵可以設(shè)置當(dāng)前時(shí)間、模式；5.按鍵設(shè)置開啟和關(guān)閉教室燈光的時(shí)間；6.在手動(dòng)模式下，可以通過(guò)按鍵直接控制燈光亮度（3檔）自動(dòng)模式下LED指示燈亮；7.自動(dòng)模式下，光敏傳感器檢測(cè)當(dāng)前教室光線強(qiáng)度光線較弱，教室有人并且在開燈的時(shí)間范圍內(nèi)將自動(dòng)開啟臺(tái)燈進(jìn)行照明（室內(nèi)人數(shù)>0<10燈光亮度為1檔，>10<20燈光亮度為2檔，>20燈光亮度為3檔）。總體原理圖如下所示：圖3.1總體原理圖3.2系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計(jì)3.2.1時(shí)鐘電路模塊設(shè)計(jì)圖3.2時(shí)鐘電路模塊原理圖DS1302是由MaximIntegrated制造的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）芯片。它旨在為電子設(shè)備和系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)間計(jì)時(shí)。DS1302芯片具有簡(jiǎn)單的接口，可以輕松地與微控制器或其他電子電路集成。它以5V電源供電，具有低功耗模式，非常適合用于電池供電的應(yīng)用。DS1302RTC芯片使用32.768kHz石英晶體振蕩器作為時(shí)間基準(zhǔn)，可在廣泛的溫度范圍內(nèi)提供準(zhǔn)確的時(shí)間計(jì)時(shí)。它具有內(nèi)置的涓流充電器，可用于充電備用電池，有助于確保時(shí)鐘在斷電情況下仍然運(yùn)行。DS1302具有簡(jiǎn)單的串行接口，可用于與微控制器或其他電子電路進(jìn)行通信。它可以使用一些簡(jiǎn)單的命令進(jìn)行控制，例如讀取或?qū)懭霑r(shí)間和日期信息。該芯片還具有可編程的鬧鐘功能，可用于在指定時(shí)間觸發(fā)中斷或信號(hào)。總的來(lái)說(shuō)，DS1302是一款功能強(qiáng)大且可靠的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，廣泛應(yīng)用于各種電子應(yīng)用中，包括數(shù)字鐘表、計(jì)時(shí)器和數(shù)據(jù)記錄儀等。DS1302內(nèi)部寄存器如下：表3.1寄存器名稱命令字取值范圍各位內(nèi)容寫操作讀操作76543210秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分寄存器82H83H00-59010MINMIN時(shí)寄存器84H85H01-12或00-2301-28,2912/24010HRHR日寄存器86H87H30,310010DATEDATE月寄存器88H89H01-1200010MMONTH周寄存器8AH8BH01-0700000DAY年寄存器8CH8DH00-9910YEARYEARDS1302是一款常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路模塊，它包含了時(shí)鐘和日歷功能，并且具有低功耗特性。下面是DS1302時(shí)鐘電路模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。供電電路：DS1302模塊需要3.3V的供電電壓?？梢酝ㄟ^(guò)將3.3V電源連接到模塊的VCC引腳來(lái)提供電源。同時(shí)，還需要將GND引腳連接到地線，確保電路的接地?？刂埔_連接：DS1302模塊包含三個(gè)控制引腳：RST、CLK和DAT。這些引腳用于與DS1302通信，并控制時(shí)鐘和日歷功能。RST引腳：該引腳用于復(fù)位DS1302模塊。將RST引腳連接到微控制器或單片機(jī)的一個(gè)GPIO引腳，以便在需要時(shí)進(jìn)行復(fù)位操作。CLK引腳：CLK引腳是DS1302的時(shí)鐘輸入引腳。將CLK引腳連接到微控制器或單片機(jī)的一個(gè)GPIO引腳，用于提供時(shí)鐘信號(hào)。DAT引腳：DAT引腳用于數(shù)據(jù)輸入/輸出。將DAT引腳連接到微控制器或單片機(jī)的一個(gè)GPIO引腳，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和接收。時(shí)鐘和日歷連接：DS1302模塊還包含了時(shí)鐘和日歷功能，它們與外部系統(tǒng)進(jìn)行連接。時(shí)鐘連接：將DS1302的CLK引腳連接到一個(gè)32.768kHz的晶振，以提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。日歷連接：將DS1302的日歷引腳（RST、CLK、DAT）連接到相應(yīng)的GPIO引腳，用于與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信，例如微控制器或單片機(jī)。電池備份：DS1302模塊可以使用電池進(jìn)行備份以保持時(shí)鐘和日歷的數(shù)據(jù)。連接一個(gè)3V的鋰電池到模塊的VBAT引腳，以實(shí)現(xiàn)斷電時(shí)的數(shù)據(jù)持久化。3.2.2光照檢測(cè)電路模塊設(shè)計(jì)光照檢測(cè)電路的原理圖是光敏通過(guò)LM393比較器來(lái)進(jìn)行比較，從而輸出高低電平來(lái)進(jìn)行判斷當(dāng)前是否下和光線強(qiáng)弱。LM393是一種通用的雙比較器芯片，由多個(gè)電路元件組成。它采用標(biāo)準(zhǔn)雙列直插封裝，具有8個(gè)引腳，可在廣泛的電壓和溫度范圍內(nèi)工作。LM393的工作原理是將兩個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出邏輯高或邏輯低的電平。它具有兩個(gè)比較器輸入端口，每個(gè)輸入端口都有一個(gè)內(nèi)部參考電壓和一個(gè)外部電壓輸入。當(dāng)外部電壓高于參考電壓時(shí)，輸出為邏輯高電平；當(dāng)外部電壓低于參考電壓時(shí)，輸出為邏輯低電平。比較器具有開環(huán)增益，因此需要反饋電路來(lái)提高其穩(wěn)定性和精度。LM393的輸出引腳可直接連接到外部反饋電路，以實(shí)現(xiàn)放大和濾波等功能。LM393的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，例如它可以用作電池電壓監(jiān)測(cè)器、溫度傳感器、光電傳感器等。由于其低功耗、高精度和低成本等優(yōu)點(diǎn)，LM393已成為電子工程師和制造商的首選之一。圖3.3光照檢測(cè)電路模塊原理圖LM393是一種常用的比較器芯片，常用于光線傳感器模塊中。下面是一個(gè)含有LM393模塊的光線采集模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。光線傳感器連接：光線傳感器通常是一個(gè)光敏電阻器（光敏電阻）或光電二極管。將光線傳感器的一個(gè)引腳連接到3.3V電源，將另一個(gè)引腳連接到LM393模塊的輸入引腳（通常是VIN+）。比較器連接：LM393芯片具有兩個(gè)比較器，每個(gè)比較器都有一個(gè)非反相輸入引腳（VIN-）和一個(gè)輸出引腳（OUT）。連接光線傳感器的輸出引腳（OUT）到LM393模塊的一個(gè)比較器的非反相輸入引腳（VIN-）。參考電壓設(shè)置：LM393的比較器需要一個(gè)參考電壓來(lái)進(jìn)行比較。這個(gè)參考電壓可以通過(guò)將一個(gè)電位器連接到3.3V電源并將電位器的中間引腳連接到LM393模塊的另一個(gè)比較器的非反相輸入引腳（VIN-）來(lái)設(shè)置。通過(guò)調(diào)節(jié)電位器，可以設(shè)置比較器的觸發(fā)閾值，以適應(yīng)不同的光線條件。輸出引腳連接：將LM393模塊的比較器的輸出引腳（OUT）連接到微控制器或單片機(jī)的一個(gè)GPIO引腳。通過(guò)讀取該引腳的狀態(tài)，可以獲取光線傳感器的信號(hào)，并進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析。供電電路：LM393模塊需要3.3V的供電電壓。可以通過(guò)將3.3V電源連接到模塊的VCC引腳來(lái)提供電源。同時(shí)，還需要將GND引腳連接到地線，確保電路的接地。3.2.3紅外感應(yīng)模塊設(shè)計(jì)紅外線傳感器是利用紅外線來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的一種傳感器，有靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，紅外線傳感器可以控制驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行。紅外線傳感器常用于無(wú)接觸溫度測(cè)量，氣體成分分析和無(wú)損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測(cè)量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位。利用紅外線的物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。紅外線又稱光化學(xué)射線，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)??、檢測(cè)??元件和??轉(zhuǎn)換電??路。光??學(xué)系統(tǒng)??按結(jié)構(gòu)??不同可??分為透??射式和??反射式??兩類檢??測(cè)元件??按工作??原理可??分為熱??敏檢測(cè)??元件和??光電檢??測(cè)元件??。熱敏??元件應(yīng)??用最多??的是熱??敏電阻??。熱敏??電阻受??到紅外??時(shí)溫度??升高，??電阻發(fā)??生變化??（這種??變化可??能是變??大也可??能是變??小，因??為熱敏??電阻可??分為電??阻），??通過(guò)轉(zhuǎn)??換電路??變成電??信號(hào)輸??出。光??電檢測(cè)??元件常??用的是??光敏元??件，通??常由、??硒化鉛??、砷化??銦、砷??化銻、??碲鎘汞??三元合??金、鍺??及硅摻??雜等材料制成。圖3.4紅外感應(yīng)模塊原理圖以下是紅外感應(yīng)模塊的基本硬件電路設(shè)計(jì)：供電電路：紅外感應(yīng)模塊通常需要供電電壓為3.3V或5V。將對(duì)應(yīng)的電源引腳（VCC）連接到相應(yīng)的電源引腳，確保電路正常工作。同時(shí)，將模塊的地線引腳（GND）連接到地線，以提供共同的地。輸出引腳連接：紅外感應(yīng)模塊通常具有一個(gè)輸出引腳，用于傳輸檢測(cè)到的紅外信號(hào)。將模塊的輸出引腳連接到微控制器或單片機(jī)的一個(gè)GPIO引腳，以便讀取和處理紅外信號(hào)。感應(yīng)器連接：紅外感應(yīng)模塊通常由紅外發(fā)射器和紅外接收器組成。紅外發(fā)射器發(fā)射紅外光，而紅外接收器接收反射回來(lái)的紅外信號(hào)。將紅外發(fā)射器引腳連接到模塊的發(fā)射器引腳，將紅外接收器引腳連接到模塊的接收器引腳。調(diào)節(jié)電阻：紅外感應(yīng)模塊通常具有一個(gè)調(diào)節(jié)電阻，用于調(diào)整感應(yīng)的距離和敏感度。根據(jù)需要，通過(guò)調(diào)節(jié)這個(gè)電阻來(lái)調(diào)整模塊的靈敏度。濾波電容：為了提高紅外感應(yīng)模塊的穩(wěn)定性和抗干擾能力，可以在電路中添加一個(gè)濾波電容。將濾波電容連接到模塊的相應(yīng)引腳，以濾除高頻噪聲。3.3.4顯示模塊設(shè)計(jì)圖3.5顯示模塊原理圖考慮到要顯示的是教室人數(shù)和時(shí)間這兩個(gè)數(shù)據(jù)，所以只需要能夠顯示一到兩行的顯示器即可。我選擇了LCD1602液晶顯示器。它是一款工業(yè)字符型液晶，可以顯示兩行數(shù)據(jù)，每行可以顯示十六個(gè)符號(hào)、字母或者數(shù)字，剛好可以滿足設(shè)計(jì)的需要。它體積小巧，功耗較低，顯示效果良好，是一款非常實(shí)用的液晶顯示設(shè)備。LCD1602工作在3.5V~5V的工作電壓下，它內(nèi)部設(shè)計(jì)有復(fù)位電路，可以進(jìn)行光標(biāo)移動(dòng)、清屏的操作。顯示的亮度可以通過(guò)外部連接的電位計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。內(nèi)部帶有存儲(chǔ)器可以儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。它可以直接與單片機(jī)相連接，通過(guò)單片機(jī)程序來(lái)控制液晶的顯示。

第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1軟件主流程圖軟件部分的主要任務(wù)時(shí)完成對(duì)光照檢測(cè)電路和傳感器信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)進(jìn)行處理。通過(guò)光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱自動(dòng)控制燈的亮滅；通過(guò)按鍵設(shè)置開關(guān)燈時(shí)間和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)手動(dòng)模式的切換。系統(tǒng)初始化開始系統(tǒng)初始化開始否否系統(tǒng)初始化成功系統(tǒng)初始化成功檢測(cè)教室光照強(qiáng)度 檢測(cè)教室光照強(qiáng)度時(shí)鐘電路紅外傳感器顯示模塊光照傳感器時(shí)鐘電路紅外傳感器顯示模塊光照傳感器 實(shí)現(xiàn)時(shí)間掉電保存檢測(cè)教室出入人數(shù)顯示教室時(shí)間和人數(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間掉電保存檢測(cè)教室出入人數(shù)顯示教室時(shí)間和人數(shù)結(jié)束結(jié)束圖4.1軟件主流程圖4.2時(shí)鐘模塊的軟件設(shè)計(jì)DS1302是一款實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，用于嵌入式系統(tǒng)中對(duì)時(shí)間的管理。以下是該模塊的軟件設(shè)計(jì)：1.初始化：（1）配置所需的GPIO引腳，將其連接到DS1302的控制引腳（如時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和復(fù)位引腳）。（2）將DS1302芯片的控制引腳拉高，以進(jìn)入正常工作模式。（3）設(shè)置DS1302的初始時(shí)間和日期。2.讀取時(shí)間和日期：（1）將數(shù)據(jù)和時(shí)鐘引腳設(shè)置為輸入模式。（2）發(fā)送讀取命令給DS1302。（3）通過(guò)時(shí)鐘引腳讀取數(shù)據(jù)位。（4）將讀取的數(shù)據(jù)解碼為時(shí)間和日期格式。3.設(shè)置時(shí)間和日期：（1）將數(shù)據(jù)和時(shí)鐘引腳設(shè)置為輸出模式。（2）發(fā)送寫入命令給DS1302。（3）將要設(shè)置的時(shí)間和日期數(shù)據(jù)編碼并通過(guò)數(shù)據(jù)引腳發(fā)送給DS1302。4.更新時(shí)間：（1）讀取當(dāng)前時(shí)間和日期。（2）增加或減少所需的時(shí)間量。（3）設(shè)置更新后的時(shí)間和日期。5.備份和恢復(fù)時(shí)間：（1）使用非易失性存儲(chǔ)器（如EEPROM）來(lái)備份當(dāng)前時(shí)間和日期。（2）當(dāng)系統(tǒng)斷電后，重新上電時(shí)，從備份中恢復(fù)時(shí)間和日期。DS1302時(shí)鐘模塊的軟件設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：引入庫(kù)文件：首先，在你的代碼中引入DS1302時(shí)鐘模塊的庫(kù)文件，以便可以使用相關(guān)的函數(shù)和常量。這些庫(kù)文件可以是自己編寫的或者是第三方提供的，根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。初始化時(shí)鐘模塊：在代碼的初始化部分，通過(guò)相應(yīng)的函數(shù)初始化DS1302時(shí)鐘模塊。這包括設(shè)置時(shí)鐘的初始時(shí)間、日期和相關(guān)的參數(shù)，如12小時(shí)制還是24小時(shí)制、星期幾的起始設(shè)置等。讀取時(shí)鐘數(shù)據(jù)：使用相應(yīng)的函數(shù)從DS1302模塊中讀取當(dāng)前的時(shí)鐘數(shù)據(jù)，包括年、月、日、小時(shí)、分鐘和秒等信息。將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在變量中以供后續(xù)使用。設(shè)置時(shí)鐘數(shù)據(jù)：如果需要設(shè)置時(shí)鐘數(shù)據(jù)，使用相應(yīng)的函數(shù)將新的時(shí)間、日期等信息寫入DS1302模塊中。這可以包括手動(dòng)設(shè)置當(dāng)前時(shí)間，或者根據(jù)其他傳感器或網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器來(lái)自動(dòng)更新時(shí)間?？刂茣r(shí)鐘模塊：可以編寫相應(yīng)的函數(shù)來(lái)控制DS1302時(shí)鐘模塊的其他功能。例如，可以實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能、定時(shí)器功能或者定期檢查時(shí)鐘數(shù)據(jù)的變化等。與其他模塊的交互：DS1302時(shí)鐘模塊通常與其他模塊一起使用，如LCD顯示屏、LED燈、蜂鳴器等。根據(jù)具體需求，編寫相應(yīng)的代碼來(lái)與這些模塊進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘數(shù)據(jù)的顯示、報(bào)警功能等。錯(cuò)誤處理和異常情況：考慮到可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和異常情況，編寫相應(yīng)的代碼來(lái)處理這些情況。例如，如果無(wú)法讀取或?qū)懭霑r(shí)鐘數(shù)據(jù)，可以采取相應(yīng)的措施來(lái)處理或報(bào)告錯(cuò)誤。4.3光照檢測(cè)模塊的軟件設(shè)計(jì)如圖4.2為該模塊的設(shè)計(jì)流程圖。接通電源后，光照傳感將收集的光照強(qiáng)度信息傳輸給單片機(jī)，在由單片機(jī)進(jìn)行信息處理。系統(tǒng)初始化開始系統(tǒng)初始化開始 N初始化成功初始化成功 Y采集光線強(qiáng)度信息采集光線強(qiáng)度信息結(jié)束結(jié)束圖4.2光照檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)流程圖該模塊的軟件設(shè)計(jì)可以按照以下步驟進(jìn)行：引入庫(kù)文件：在代碼中引入與所使用的開發(fā)平臺(tái)和編程語(yǔ)言相對(duì)應(yīng)的庫(kù)文件，以便可以使用LM393模塊相關(guān)的函數(shù)和常量。初始化引腳：根據(jù)所選的引腳配置，將光線傳感器模塊的輸出引腳連接到微控制器或單片機(jī)的GPIO引腳。在代碼的初始化部分，設(shè)置這個(gè)GPIO引腳為輸入模式。主循環(huán)：在主循環(huán)中，持續(xù)地讀取光線傳感器模塊的輸出引腳狀態(tài)?？梢允褂孟鄳?yīng)的函數(shù)來(lái)獲取引腳的狀態(tài)值（高電平或低電平），表示光線的強(qiáng)弱。光線檢測(cè)：通過(guò)判斷引腳的狀態(tài)值，可以確定當(dāng)前光線的強(qiáng)弱?？梢栽O(shè)置一個(gè)閾值，比較讀取到的光線強(qiáng)度與閾值的大小關(guān)系，從而確定是否達(dá)到某種光線觸發(fā)條件。響應(yīng)動(dòng)作：當(dāng)光線達(dá)到觸發(fā)條件時(shí)，根據(jù)實(shí)際需求，可以執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。例如，可以通過(guò)控制輸出引腳來(lái)驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備，如LED燈、蜂鳴器等，以指示或響應(yīng)光線變化。錯(cuò)誤處理和異常情況：考慮到可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和異常情況，編寫相應(yīng)的代碼來(lái)處理這些情況。例如，如果無(wú)法讀取光線傳感器模塊的輸出引腳狀態(tài)，可以采取相應(yīng)的措施來(lái)處理或報(bào)告錯(cuò)誤。可選：數(shù)據(jù)記錄和分析：如果需要對(duì)光線數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，可以使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法來(lái)保存和處理讀取到的光線強(qiáng)度值。這可以包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、圖表繪制等功能。4.4紅外感應(yīng)模塊的軟件設(shè)計(jì)如圖4.3為該模塊的設(shè)計(jì)流程圖。接通電源后，兩個(gè)紅外傳感器來(lái)檢測(cè)教室內(nèi)出入人員，從而判斷教室中的人員數(shù)量。系統(tǒng)初始化開始系統(tǒng)初始化開始 N初始化成功初始化成功 Y采集人員信息采集人員信息結(jié)束結(jié)束圖4.3紅外感應(yīng)模塊設(shè)計(jì)流程圖紅外感應(yīng)模塊的軟件設(shè)計(jì)可以按照以下步驟進(jìn)行：引入庫(kù)文件：在代碼中引入與所使用的開發(fā)平臺(tái)和編程語(yǔ)言相對(duì)應(yīng)的庫(kù)文件，以便可以使用紅外感應(yīng)模塊相關(guān)的函數(shù)和常量。初始化引腳：根據(jù)所選的引腳配置，將紅外感應(yīng)模塊的輸出引腳連接到微控制器或單片機(jī)的GPIO引腳。在代碼的初始化部分，設(shè)置這個(gè)GPIO引腳為輸入模式。主循環(huán)：在主循環(huán)中，持續(xù)地讀取紅外感應(yīng)模塊的輸出引腳狀態(tài)?？梢允褂孟鄳?yīng)的函數(shù)來(lái)獲取引腳的狀態(tài)值（高電平或低電平），表示是否檢測(cè)到紅外信號(hào)。紅外信號(hào)檢測(cè)：通過(guò)判斷引腳的狀態(tài)值，可以確定當(dāng)前是否檢測(cè)到紅外信號(hào)?？梢栽O(shè)置一個(gè)閾值，比較讀取到的狀態(tài)值與閾值的大小關(guān)系，從而確定是否達(dá)到紅外信號(hào)觸發(fā)條件。響應(yīng)動(dòng)作：當(dāng)檢測(cè)到紅外信號(hào)達(dá)到觸發(fā)條件時(shí)，根據(jù)實(shí)際需求，可以執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。例如，可以通過(guò)控制輸出引腳來(lái)驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備，如LED燈、蜂鳴器等，以指示或響應(yīng)紅外信號(hào)。錯(cuò)誤處理和異常情況：考慮到可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和異常情況，編寫相應(yīng)的代碼來(lái)處理這些情況。例如，如果無(wú)法讀取紅外感應(yīng)模塊的輸出引腳狀態(tài)，可以采取相應(yīng)的措施來(lái)處理或報(bào)告錯(cuò)誤?？蛇x：數(shù)據(jù)記錄和分析：如果需要對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行記錄和分析，可以使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法來(lái)保存和處理讀取到的紅外信號(hào)值。這可以包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、圖表繪制等功能。4.5顯示模塊的軟件設(shè)計(jì)LCD1602有16個(gè)引腳，其中RS、RW的值控制單片機(jī)對(duì)它的讀寫：表4.1LCD工作狀態(tài)介紹RSRW操作命令00寫入指令寄存器（清清屏等）01讀busy(DB7)，以及讀取位址計(jì)數(shù)器（DB0—DB6）的值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字符等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)在使用LCD1602液晶顯示器顯示字符之前，需要檢查模塊的忙標(biāo)志位，只有在該標(biāo)志位為低電平時(shí)才能執(zhí)行指令。為了顯示指定的字符，需要獲取該字符在液晶顯示器內(nèi)部RAM中的地址。此外，液晶顯示器內(nèi)部有11條控制指令，包括清屏和光標(biāo)移位等功能。通過(guò)執(zhí)行這些指令，可以實(shí)現(xiàn)液晶顯示器的各種顯示功能。系統(tǒng)初始化開始系統(tǒng)初始化開始 N初始化成功 初始化成功 Y寫控制字 寫控制字寫數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)顯示顯示結(jié)束結(jié)束圖4.4顯示模塊流程圖LCD顯示模塊的軟件設(shè)計(jì)可以按照以下步驟進(jìn)行：引入庫(kù)文件：在代碼中引入與所使用的開發(fā)平臺(tái)和編程語(yǔ)言相對(duì)應(yīng)的LCD庫(kù)文件，以便可以使用LCD顯示模塊相關(guān)的函數(shù)和常量。這些庫(kù)文件可以是自己編寫的或者是第三方提供的，根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。初始化LCD：在代碼的初始化部分，通過(guò)相應(yīng)的函數(shù)初始化LCD顯示模塊。這包括設(shè)置LCD的參數(shù)、模式和初始化顯示內(nèi)容等。具體的初始化步驟和函數(shù)調(diào)用方式將根據(jù)LCD模塊的型號(hào)和接口類型而有所不同，需要參考相關(guān)的文檔和數(shù)據(jù)手冊(cè)。顯示內(nèi)容：使用LCD庫(kù)提供的函數(shù)，可以在LCD顯示模塊上顯示所需的內(nèi)容。這可以包括文本、數(shù)字、圖標(biāo)、圖像等。根據(jù)具體需求，調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD模塊上的指定位置，并實(shí)時(shí)更新顯示內(nèi)容?？刂乒鈽?biāo)：如果需要在LCD上顯示光標(biāo)，可以使用相應(yīng)的函數(shù)控制光標(biāo)的位置和顯示狀態(tài)。這可以用于用戶輸入、指示當(dāng)前操作位置等。清除屏幕：如果需要清除LCD屏幕上的內(nèi)容，可以調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行清屏操作。這樣可以提供一個(gè)空白的顯示區(qū)域，為顯示新的內(nèi)容做準(zhǔn)備。功能擴(kuò)展：根據(jù)LCD模塊的支持，可以實(shí)現(xiàn)各種功能擴(kuò)展。例如，可以調(diào)整顯示的亮度、對(duì)比度，設(shè)置背光等。還可以添加滾動(dòng)、翻頁(yè)、動(dòng)畫等效果來(lái)豐富顯示體驗(yàn)。錯(cuò)誤處理和異常情況：考慮到可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和異常情況，編寫相應(yīng)的代碼來(lái)處理這些情況。例如，如果無(wú)法正常初始化LCD模塊或無(wú)法進(jìn)行通信，可以采取相應(yīng)的措施來(lái)處理或報(bào)告錯(cuò)誤。

第5章系統(tǒng)測(cè)試5.1系統(tǒng)實(shí)物圖圖5.1系統(tǒng)完整實(shí)物圖該設(shè)計(jì)的實(shí)物圖如圖5.1所示。該系統(tǒng)通過(guò)LCD1602液晶屏來(lái)完成顯示功能，能夠顯示當(dāng)前時(shí)間、年月日、時(shí)分秒以及當(dāng)前教室人數(shù)。通過(guò)2路紅外探頭完成實(shí)時(shí)監(jiān)控教室人數(shù)的功能，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)當(dāng)前教室進(jìn)出人數(shù)。此外，系統(tǒng)還配備了按鍵，用于設(shè)置當(dāng)前時(shí)間、自動(dòng)手動(dòng)模式、開啟和關(guān)閉教室燈光時(shí)間以及控制燈光亮度等。在手動(dòng)模式下，通過(guò)按鍵可以直接控制燈光亮度，一共有三檔可供選擇。而在自動(dòng)模式下，光敏傳感器會(huì)檢測(cè)當(dāng)前教室的光線強(qiáng)度，如果光線較弱并且有人在教室內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟臺(tái)燈進(jìn)行照明。此時(shí)，照明的亮度會(huì)根據(jù)當(dāng)前教室人數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)室內(nèi)人數(shù)在0-10人之間時(shí)，燈光亮度為1檔，當(dāng)室內(nèi)人數(shù)在10-20人之間時(shí)，燈光亮度為2檔，當(dāng)室內(nèi)人數(shù)大于20人時(shí)，燈光亮度為3檔。該系統(tǒng)的整體軟件設(shè)計(jì)可以按照以下步驟進(jìn)行：引入庫(kù)文件和定義常量：在代碼中引入與所使用的開發(fā)平臺(tái)和編程語(yǔ)言相對(duì)應(yīng)的庫(kù)文件，以便可以使用LCD、紅外探頭、光敏傳感器等相關(guān)的函數(shù)和常量。同時(shí)定義需要用到的常量，如燈光亮度檔位、人數(shù)閾值等。初始化硬件：在代碼的初始化部分，通過(guò)相應(yīng)的函數(shù)初始化LCD、紅外探頭、光敏傳感器以及按鍵等硬件模塊。設(shè)置引腳的輸入輸出模式，并進(jìn)行必要的參數(shù)配置。顯示時(shí)間和人數(shù)：使用LCD庫(kù)提供的函數(shù)，根據(jù)獲取到的時(shí)間和人數(shù)信息，在LCD1602液晶屏上顯示當(dāng)前時(shí)間、年月日、時(shí)分秒以及當(dāng)前教室人數(shù)。監(jiān)測(cè)人數(shù)：在主循環(huán)中，使用2路紅外探頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)教室人數(shù)。通過(guò)檢測(cè)紅外信號(hào)的觸發(fā)狀態(tài)，判斷人員進(jìn)出教室的動(dòng)態(tài)變化。根據(jù)觸發(fā)的次數(shù)來(lái)更新當(dāng)前教室人數(shù)的計(jì)數(shù)器?？刂茻艄饬炼龋涸谑謩?dòng)模式下，通過(guò)按鍵讀取用戶的操作，控制燈光的亮度。根據(jù)按鍵的狀態(tài)，切換燈光亮度檔位，并使用相應(yīng)的函數(shù)控制燈光亮度的調(diào)節(jié)。自動(dòng)模式下的照明控制：在自動(dòng)模式下，使用光敏傳感器檢測(cè)當(dāng)前教室的光線強(qiáng)度。如果光線較弱且有人在教室內(nèi)，根據(jù)當(dāng)前教室人數(shù)的范圍，自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光的亮度檔位，并通過(guò)相應(yīng)的函數(shù)控制燈光的開啟和關(guān)閉。設(shè)置時(shí)間：通過(guò)按鍵操作，設(shè)置當(dāng)前時(shí)間。讀取按鍵的狀態(tài)和操作，根據(jù)用戶輸入的指令來(lái)設(shè)置年月日、時(shí)分秒等時(shí)間參數(shù)。錯(cuò)誤處理和異常情況：考慮到可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和異常情況，編寫相應(yīng)的代碼來(lái)處理這些情況。例如，如果無(wú)法讀取傳感器的狀態(tài)或無(wú)法正常通信，可以采取相應(yīng)的措施來(lái)處理或報(bào)告錯(cuò)誤。5.2測(cè)試目的系統(tǒng)測(cè)試的主要目的是驗(yàn)證該系統(tǒng)符合要求，以保證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。具體來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)測(cè)試的目的包括以下幾點(diǎn)：首先，功能驗(yàn)證是系統(tǒng)測(cè)試的重要目標(biāo)之一。這意味著需要測(cè)試系統(tǒng)是否能夠按照要求完成各項(xiàng)功能。對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證它們的功能是否正常，是否滿足系統(tǒng)的需求。其次，性能測(cè)試是另一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)。通過(guò)性能測(cè)試，可以評(píng)估系統(tǒng)的性能是否符合要求。這包括測(cè)試系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸速度、功耗等指標(biāo)，以確定系統(tǒng)的實(shí)際性能并確定是否需要進(jìn)行優(yōu)化或調(diào)整。兼容性測(cè)試也是系統(tǒng)測(cè)試的重要內(nèi)容之一。通過(guò)兼容性測(cè)試，可以驗(yàn)證系統(tǒng)在不同平臺(tái)、不同環(huán)境下的兼容性。這有助于評(píng)估系統(tǒng)的可移植性和兼容性，確保系統(tǒng)能夠在各種環(huán)境下正常運(yùn)行。此外，可靠性測(cè)試是系統(tǒng)測(cè)試的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行測(cè)試，可以評(píng)估系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中是否會(huì)出現(xiàn)故障、崩潰等問(wèn)題。這有助于確定系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并確定是否需要增強(qiáng)系統(tǒng)的容錯(cuò)能力和穩(wěn)定性。最后，安全性測(cè)試是系統(tǒng)測(cè)試不可或缺的一部分。通過(guò)安全性測(cè)試，可以評(píng)估系統(tǒng)在面臨安全攻擊、惡意軟件等情況下的安全性。這有助于確保系統(tǒng)具備良好的安全性和抗攻擊能力，為系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用提供保障。綜上所述，系統(tǒng)測(cè)試的目的是為了驗(yàn)證系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行，并確保系統(tǒng)滿足各種要求，包括功能、性能、兼容性、可靠性和安全性等方面。這有助于保證系統(tǒng)的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，為系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用提供保障。5.3測(cè)試原理圖5.2測(cè)試原理圖如圖5.2為顯示模塊，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間和當(dāng)前教室人數(shù)。這個(gè)模塊具有一個(gè)清晰的界面，通過(guò)它我們可以方便地獲取這些信息。在屏幕上，時(shí)間以數(shù)字形式顯示，精確到小時(shí)和分鐘。而當(dāng)前教室的人數(shù)也會(huì)在屏幕上直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。這個(gè)顯示模塊為我們提供了一個(gè)方便的方式來(lái)獲取實(shí)時(shí)信息，使我們能夠快速了解當(dāng)前的時(shí)間以及教室里的人數(shù)。圖5.3LED燈模塊圖圖5.3展示了一個(gè)LED燈模塊，它以不同的顏色來(lái)表示不同的顯示模式。黃色代表自動(dòng)模式，而綠色則代表手動(dòng)模式。這個(gè)模塊通過(guò)使用LED燈來(lái)傳達(dá)模式信息，使用戶能夠清晰地了解當(dāng)前的工作狀態(tài)。當(dāng)LED燈顯示為黃色時(shí)，表明模塊正在運(yùn)行自動(dòng)模式，這意味著系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)設(shè)的條件和算法自主運(yùn)行。而當(dāng)LED燈顯示為綠色時(shí)，表示模塊處于手動(dòng)模式，需要用戶的干預(yù)和操作。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，用戶可以方便地識(shí)別出當(dāng)前的工作模式，并相應(yīng)地采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。這個(gè)LED燈模塊提供了直觀和便捷的方式來(lái)指示顯示模式，為用戶帶來(lái)了便利。圖5.4按鍵模塊圖如圖5.4為按鍵模塊，左邊三個(gè)代表時(shí)間的設(shè)計(jì)鍵，其中右邊兩個(gè)代表增加減少；第一個(gè)按鍵按下，可設(shè)置當(dāng)前時(shí)間，連續(xù)按下，光標(biāo)移動(dòng)，可進(jìn)行年月日、時(shí)間修改，光標(biāo)到達(dá)時(shí)間的秒后，再次按下可設(shè)置自動(dòng)模式下的開燈時(shí)間，再次按下可設(shè)置關(guān)燈時(shí)間；右邊三個(gè)按鍵中左邊的表示模式切換，右邊兩個(gè)代表手動(dòng)模式下的燈亮度的增加和減少。圖5.5紅外傳感器圖在圖5.5中展示了兩個(gè)紅外傳感器，它們用于感知人員進(jìn)出教室的情況，從而判斷教室內(nèi)的人數(shù)。這些紅外傳感器通過(guò)檢測(cè)紅外線的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)人員的感應(yīng)。當(dāng)有人進(jìn)入或離開教室時(shí)，紅外傳感器會(huì)感知到這種變化，并通過(guò)相應(yīng)的算法來(lái)計(jì)算人數(shù)。這種技術(shù)可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)教室內(nèi)的人數(shù)變化。通過(guò)使用這兩個(gè)紅外傳感器，我們可以獲取到關(guān)于教室內(nèi)人數(shù)的重要信息，從而做出相應(yīng)的管理和調(diào)整。這種人員感應(yīng)技術(shù)為教室管理提供了一種方便和高效的方法。圖5.6光照傳感器圖在圖5.6中展示了一個(gè)光照傳感器，其作用是檢測(cè)教室內(nèi)光線的強(qiáng)弱程度。當(dāng)教室內(nèi)的光線較暗時(shí)，光照傳感器會(huì)感知到這一情況，并觸發(fā)相應(yīng)的反應(yīng)。在有人存在的情況下，傳感器會(huì)自動(dòng)將教室內(nèi)的燈光點(diǎn)亮。根據(jù)人數(shù)的不同，燈光亮度也會(huì)有所調(diào)整。當(dāng)教室內(nèi)有0至10人時(shí)，燈光亮度為等級(jí)1；當(dāng)有11至20人時(shí)，燈光亮度為等級(jí)2；而當(dāng)人數(shù)超過(guò)20人時(shí)，燈光亮度則提升至等級(jí)3。通過(guò)這種方式，光照傳感器能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)教室內(nèi)的照明，以適應(yīng)不同人數(shù)的需要。這樣的設(shè)計(jì)可以提供舒適的光線環(huán)境，并節(jié)約能源。光照傳感器在教室照明管理中起到了重要的作用，為人們創(chuàng)造了更加宜居的學(xué)習(xí)和工作環(huán)境。

第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)智能低耗教室照明系統(tǒng)是一種應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化、高效能的教室照明系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用了多種傳感器和控制技術(shù)，能夠根據(jù)教室內(nèi)的人數(shù)、光照情況等因素進(jìn)行自適應(yīng)控制，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的目的。該系統(tǒng)主要由LCD1602液晶屏、紅外探頭、按鍵、光敏傳感器等組件構(gòu)成。其中，LCD1602液晶屏可以顯示當(dāng)前時(shí)間、年月日、時(shí)分秒和教室人數(shù)，而紅外探頭則用于感應(yīng)進(jìn)出人數(shù)。按鍵可以設(shè)置當(dāng)前時(shí)間、自動(dòng)手動(dòng)模式以及開啟和關(guān)閉教室燈光時(shí)間，而在手動(dòng)模式下，還可以通過(guò)按鍵直接控制燈光亮度（3檔）。自動(dòng)模式下，光敏傳感器會(huì)檢測(cè)教室內(nèi)光線強(qiáng)度，如果光線較弱并且有人在教室內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟臺(tái)燈進(jìn)行照明。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是智能化和節(jié)能環(huán)保。通過(guò)使用多種傳感器和控制技術(shù)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制，根據(jù)不同的環(huán)境變化來(lái)調(diào)節(jié)燈光亮度和顏色，從而提高照明效率的同時(shí)降低能源消耗。此外，通過(guò)智能算法和數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)還可以不斷優(yōu)化和升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)更高的節(jié)能效果?？傊?，智能低耗教室照明系統(tǒng)是一種創(chuàng)新的、高效的照明系統(tǒng)，它不僅可以提高教室照明效率，還可以節(jié)省能源，保護(hù)環(huán)境。隨著科技的不斷進(jìn)步，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用將會(huì)不斷發(fā)展，為教育領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。6.2展望智能低耗教室照明系統(tǒng)是一種非常有前途的技術(shù)，在未來(lái)可能得到更多的應(yīng)用和發(fā)展。以下是一些展望：智能化程度更高：未來(lái)智能低耗教室照明系統(tǒng)將更加智能化，不僅能夠根據(jù)光線強(qiáng)度和人數(shù)自動(dòng)控制燈光亮度，還能夠根據(jù)教室活動(dòng)情況、氣氛等因素來(lái)控制燈光，使教室的照明更加人性化。可視化管理更便捷：未來(lái)智能低耗教室照明系統(tǒng)將會(huì)加入更多的可視化管理功能，如實(shí)時(shí)監(jiān)控教室燈光開關(guān)狀態(tài)、燈光亮度、用電量等信息，為教室管理提供更加便捷和有效的方式。多種傳感器技術(shù)結(jié)合應(yīng)用：未來(lái)智能低耗教室照明系統(tǒng)將會(huì)結(jié)合更多種類的傳感器技術(shù)，如聲音傳感器、溫濕度傳感器等，使系統(tǒng)能夠更加全面地感知教室環(huán)境的變化，從而更好地控制教室照明。節(jié)能環(huán)保更加重要：未來(lái)智能低耗教室照明系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保功能將會(huì)更加重要，這也是未來(lái)教育機(jī)構(gòu)、學(xué)校、企事業(yè)單位更加關(guān)注的方向。在節(jié)能環(huán)保方面，未來(lái)的系統(tǒng)將會(huì)更加注重綠色能源、節(jié)約用電等方面的設(shè)計(jì)，為建設(shè)智慧校園、可持續(xù)發(fā)展提供更好的技術(shù)支持?？傊?，未來(lái)的智能低耗教室照明系統(tǒng)將會(huì)越來(lái)越多地結(jié)合傳感器、可視化管理、節(jié)能環(huán)保等技術(shù)，為教育機(jī)構(gòu)提供更好的照明管理方案。

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附錄電路圖程序#include"common.h"#include"DS1302.h"#include"lcd1602.h"sbitLED1=P1^0;//自動(dòng)模式指示燈sbitLED2=P1^1;//手動(dòng)模式指示燈sbitKEY1=P1^2; //設(shè)置鍵sbitKEY2=P1^3; //加鍵sbitKEY3=P1^4;//減鍵sbitKEY4=P1^5; //切換鍵sbitKEY5=P1^6; //燈光亮度加sbitKEY6=P1^7;//燈光亮度減sbitHW_Outside=P3^6;//外面的傳感器sbitHW_Inside=P3^7;//里面的傳感器sbitGM=P3^3;//光敏sbitPWMLED=P2^3;//PWM燈光ucharPWM_Val=0xFF;//用于PWM調(diào)節(jié)ucharGearTemp=0;ucharxdataDS1302_Table[7]={0};ucharxdatasec,min,hour,day,month,week,year;bitp_r=0; //平年/潤(rùn)年=0表示平年，=1表示潤(rùn)年ucharsetn=0;//設(shè)置標(biāo)志ucharkq_shi=18,kq_fen=30;//開啟時(shí)間 18：30uchargb_shi=22,gb_fen=0;//關(guān)閉時(shí)間22：00unsignedintCountNum=0;//人數(shù)bitMode=0;//0是自動(dòng)模式，1是手動(dòng)模式voidInitialTimer2(void)//定時(shí)器2,定時(shí)100us{T2CON=0x00; //16BitAuto-ReloadModeTH2=RCAP2H=0xFF; //重裝值,初始值 TL2=RCAP2L=0x18;TL2=RCAP2L=0x9C;ET2=1; //定時(shí)器2中斷允許TR2=1; //定時(shí)器2啟動(dòng) EA=1;}voidDimming(uchartemp)//調(diào)節(jié)LED{ switch(temp) { case(0):PWM_Val=0xFF;PWMLED=0;break; case(1):PWM_Val=0x46;break; case(2):PWM_Val=0x28;break; case(3):PWM_Val=0x00;PWMLED=1;break; default:PWM_Val=0x00;PWMLED=1;break; }}voiddisplayTime(){ //顯示時(shí)間 lcd_write_com(0x80+6); lcd_write_data('2'); lcd_write_data('0'); lcd_write_data(DS1302_Table[0]/10+0x30);//顯示十位 lcd_write_data(DS1302_Table[0]%10+0x30);//顯示個(gè)位 lcd_write_data('-'); lcd_write_data(DS1302_Table[1]/10+0x30); lcd_write_data(DS1302_Table[1]%10+0x30); lcd_write_data('-'); lcd_write_data(DS1302_Table[2]/10+0x30); lcd_write_data(DS1302_Table[2]%10+0x30); lcd_write_com(0x80+0x40+7); lcd_write_data(DS1302_Table[4]/10+0x30); lcd_write_data(DS1302_Table[4]%10+0x30); lcd_write_data(':'); lcd_write_data(DS1302_Table[5]/10+0x30); lcd_write_data(DS1302_Table[5]%10+0x30); lcd_write_data(':'); lcd_write_data(DS1302_Table[6]/10+0x30); lcd_write_data(DS1302_Table[6]%10+0x30);}voidmain(){ bitin_flag=0,out_flag=0;//進(jìn)出標(biāo)志 bitf1=0,f2=0; LED1=0; Mode=0;//自動(dòng)模式 PWMLED=0;//讓燈熄滅 lcd_init();//1602初始化 lcd_write_str(0,0,"Count|2000-00-00"); lcd_write_str(0,1,"000|00:00:00"); InitialTimer2();//定時(shí)器初始化 while(1) { keyscan(); if(setn==0)//不在設(shè)置模式下 { Run_DS1302();//讀取時(shí)間，并且顯示 if(HW_Outside==0)//外面的傳感器 { delay_ms(1); if(HW_Outside==0) { if(f1==0)//每次感應(yīng)只執(zhí)行一次 { f1=1; if(out_flag==1)//先判斷是不是出來(lái)的人，如果是就人數(shù)減1 { out_flag=0; in_flag=0; if(CountNum>0)CountNum--;//人數(shù)減1 } elsein_flag=1;//如果不是出來(lái)的，則是進(jìn)去的人 } } }