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摘要：本系統將單片機技術和傳感器技術結合，設計了一種具有人數統計的燈控系統，系統以STC89C52單片機為核心，利用紅外模塊統計教室內的總人數，利用光敏電阻檢測室內光照度，從而確定是否開燈以及開幾盞燈。設計分為自動和手動兩種控制方式，以自動為主，手動為輔。該系統可實現對教室等公共場所的室內照明，可節約各校教室用電量，減少人工管理，提高能源利用率，增強節約能源意識。

關鍵詞：單片機；紅外模塊；光敏電阻；節能

為了給廣大師生創造舒適的教學和學習環境，學校在教室的面積、設施和照度等方面投入很多。但是教室采用的是開放式的管理模式，加之學生的節能意識淡薄，在學校教室就經常能看到這種現象，教室燈全開，卻沒有一人的現象又或光照足夠卻還是有人會開燈，這種情況每天都會發生很多次，而且不僅僅局限于學校。從能源角度來講，電費也是一筆不小的花費，由于浪費造成的額外電費更是嚇人，若能通過設計解決此種不必要的浪費真的是節約了很大的能源。為此我們給教室設計了一種具有人數統計的燈控系統，將教室作為一個整體，在教室門口放置紅外模塊，統計進出教室的人數，按照教室的人數和光照度來決定開啟燈的數量。

1設計方案

本設計主要由STC89C52單片機、時鐘芯片DS1302、液晶屏LCD1602、光敏電阻、紅外模塊、按鍵等單元電路組成。具有人數統計的燈控系統的整體結構圖如圖1所示。教室門口用紅外模塊E18-D80NK來確定是否有人進出教室，如果有人進入，加一，有人出去則減一，并在LCD屏幕上顯示實時日期/時間/周及教室人數數據。教室里的光強度是由光敏電阻來檢測，可用按鍵來切換手動模式和自動模式。在自動模式下，可以設置亮燈時間段，在此時間段里，當教室光線強度較弱且教室有人時，燈控系統會根據教室人數開啟照明燈的數量；當教室光線強度較強或教室無人時照明燈會自動熄滅。在手動模式下，可通過手動開關開關照明燈。

2硬件設計

2.1時鐘模塊的設計

為了提供精確的定時，系統采用高性能的時鐘芯片DS1302，DS1302不僅可以精確計時到年、月、日、周、時、分、秒，而且具有閏年補償功能。擁有2.0V~5.5V的低功耗工作電壓，DS1302的三線接口與CPU同步通信，以突發方式傳輸多字節時鐘信號或RAM數據。DS1302與單片機的連接圖如圖2所示，DS1302的RST、SCLK和I/O引腳分別連接到單片機P2.7、P2.6和P2.5。為了提高抗干擾能力，與單片機連接的3個引腳上接有上拉電阻R2、R3、R4。J1是一個按鈕電池，也就是備用電池，當主電源關閉時，也能保持DS1302的連續運行。Y1是一個32.768kHz晶體振蕩器，它向DS1302芯片提供振蕩信號，DS1302芯片可以正常工作。該電路接口簡單，成本低，使用方便，應用廣泛。

2.2鍵盤模塊的設計

根據按鍵在電路中的功能，按鍵采用獨立按鍵，按鍵的一端與地連接，另一端與單片機I/O口連接。哪個按鍵按下，單片機相應的I/O引腳會輸入一個低電平，通過檢測端口電平是否是低電平來確定是否按下按鍵，并根據按鍵功能執行相應操作。按鍵與單片機的連接圖如圖3所示，具體按鍵功能如下：設置鍵S1，確認鍵S2，加鍵S3，減鍵S4，手動或自動切換鍵S5，手動打開S6。

2.3光線檢測模塊的設計

使用光敏電阻LIGHT1采用低電壓原理檢測教室內的光強度，光線檢測電路圖如圖4所示。當室內光線較好時，光敏電阻的電阻很小，電壓比較器的正向輸入電壓大于反向輸入電壓，電壓比較器輸出高電平；當室內光線較暗時，光敏電阻的電阻值大，輸出低電平，LED燈D4亮起。

2.4紅外模塊的設計

本設計利用E18-D80NK紅外模塊對教室內的人數進行統計，該紅外傳感器在使用上比較簡單，模塊本身引出了三根導線。接在VCC和GND兩端的導線作用是用于供電，剩下一根導線連到單片機的IO口作為數據引腳，當檢測到有學生進入教室時該引腳產生輸出一個低電平，若沒有學生經過則光電傳感器輸出的為一個高電平。單片機只需判斷該數據引腳的高低電平，即可知道當前是否通過了被掃描的人，通過調節傳感器后面的一個螺絲調整檢測距離的大小。E18-D80NK紅外檢測模塊的原理圖如圖5所示。

3軟件設計

3.1時鐘模塊程序設計

在讀取時鐘芯片DS1302之前，首先對其進行初始化，即需要將復位輸入RST設置為高電平。如果RST輸入為低電平，則數據傳輸停止。讀取/寫入數據后，應將RST設置為低，以減少干擾。時鐘芯片讀寫流程圖如圖6所示。

3.2人數統計子程序設計

人工模擬教室進出口，利用紅外檢測管檢測信號，人數統計子程序流程圖如圖7所示。如果信號從外到內，則相應的人數增加1人，并在LCD1602上的顯示教室里的實時人數。具體設計中使用4個LED當做教室照明燈，當教室總人數不足5人時，一個LED燈亮；當教室總人數為5-15人時，兩個LED燈亮；當教室總人數為15-30人時，三個LED燈亮；當教室總人數大于30人時，四個LED燈都亮。

4總結

本系統是本著為教室照明節約能源，并且減少人工管理，實現自動化而設計的。經過設計方案選取，硬件和軟件按下系統開始工作鍵，即電路板上的第一個按鍵，系統開始進行工作。當檢測到與桌面距離過近時或光照強度值為30%或計時結束，系統均能發出提醒語音。

5結論

本文以STC89C52單片機為處理器設計一款視力保護儀。該儀器不僅可以提醒用戶調整坐姿；而且可以感應光線強弱，讓用戶在合適的光線下進行學習；液晶顯示屏顯示各模塊參數，讓用戶更加直觀的了解參數，方便進行調整。本設計尚存在一定的不足需要解決，比如:視力保護器可以通過藍牙模塊與手機進行連接，便于家長的監督等等。

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作者：李娣娜 馬惠鋮 薛娓娓 單位：延安大學西安創新學院