基于STC12C4052AD單片機(jī)的教室燈光控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：為了有效利用教室燈光、節(jié)約能源，設(shè)計了以STC12C4052AD單片機(jī)作為控制核心的教室燈光控制系統(tǒng)，能根據(jù)學(xué)校作息時間、光照情況自動調(diào)節(jié)教室燈光的打開或關(guān)閉。調(diào)試結(jié)果證明該系統(tǒng)具有很好的人機(jī)交互界面，能對教室燈光進(jìn)行智能控制，且電路簡單，成本低，節(jié)約能源，可移植性好。也可應(yīng)用于圖書館、會議室、辦公室、辦公等場所，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價值和廣泛的應(yīng)用空間。

0引言

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源短缺問題日益突出，成為一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。作為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活不可或缺的電力能源更是如此。尤其現(xiàn)今越來越提倡低碳生活，節(jié)約能源已經(jīng)成為一種全球共識，而作為培養(yǎng)社會精英的高校更應(yīng)該起到榜樣的作用。但是目前在校園內(nèi)，教室燈火通明，卻空無一人的現(xiàn)象屢見不鮮，這不僅造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，也對高校的形象造成了很壞的影響。本文所研究的教室燈光控制系統(tǒng)就可以很好地實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的作用。

1 系統(tǒng)硬件組成

整個系統(tǒng)由中央控制電路、2×4按鍵電路、光敏傳感電路、繼電器驅(qū)動電路、時鐘電路、液晶顯示電路六個模塊組成。其中，光敏傳感電路模塊主要完成對教室當(dāng)前光線明暗程度的判定，時鐘電路主要實(shí)現(xiàn)時基功能，兩者分別提供光照和定時數(shù)據(jù)供以單片機(jī)為核心的中央控制模塊進(jìn)行邏輯判斷，單片機(jī)最終將運(yùn)算結(jié)果輸出到液晶顯示屏，同時對教室燈光進(jìn)行控制。整個系統(tǒng)的硬件框圖如圖1所示。

1.1 中央控制模塊

系統(tǒng)中，中央控制器主要用于接收兩個外部數(shù)據(jù)，由此判斷是否定時時間已到，教室光照是否充足?？刂破鞲鶕?jù)這兩個外部數(shù)據(jù)來進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)定時開關(guān)燈、刷新液晶顯示屏，同時可以通過鍵盤設(shè)置時間日期、查看相關(guān)信息。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，控制器選擇了宏晶科技公司提供的STCl2C4052AD型單片機(jī)。該款是一種高速、高可靠性單片機(jī)，工作電壓5.5～3.4V，F(xiàn)lash程序存儲器4K字節(jié)，SRAM為256字節(jié)，2個定時器，8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，可通過串口實(shí)現(xiàn)在線編程、A/D轉(zhuǎn)換、看門狗等功能。

1.2 液晶顯示電路

為了實(shí)現(xiàn)較好的人機(jī)交互界面，在本系統(tǒng)中采用1602液晶顯示屏來顯示用戶的設(shè)定作息時間及用戶所查詢的信息。

點(diǎn)陣字符型液晶顯示器是專門用于顯示數(shù)字、字母、圖形符號及少量自定義符號的顯示器。這類顯示器把LCD控制器/點(diǎn)陣驅(qū)動器/字符存貯器全做在一塊印刷板上。系統(tǒng)選用日立公司的HD44780液晶顯示。HD44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動/閃爍等功能。與MCU的傳輸可采用8位并行傳輸或4位并行傳輸2種方式。液晶顯示電路如圖2所示。

1.3 其他電路

按鍵電路主要由一個2×4的按鍵陣列組成，主要用于完成作息時間、當(dāng)前時間、定時時間段的設(shè)定。光敏傳感電路實(shí)現(xiàn)教室內(nèi)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)的采集，其門限值可通過可調(diào)電阻調(diào)節(jié)。指示燈主要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)工作狀態(tài)，如系統(tǒng)工作于自動控制模式還是強(qiáng)制模式，滅燈或亮燈狀態(tài)等的指示。