基于STC12C4052AD單片機的教室燈光控制系統設計

摘要：為了有效利用教室燈光、節約能源，設計了以STC12C4052AD單片機作為控制核心的教室燈光控制系統，能根據學(xué)校作息時(shí)間、光照情況自動(dòng)調節教室燈光的打開(kāi)或關(guān)閉。調試結果證明該系統具有很好的人機交互界面，能對教室燈光進(jìn)行智能控制，且電路簡(jiǎn)單，成本低，節約能源，可移植性好。也可應用于圖書(shū)館、會(huì )議室、辦公室、辦公等場(chǎng)所，具有很好的實(shí)際應用價(jià)值和廣泛的應用空間。

0引言

當前，隨著(zhù)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源短缺問(wèn)題日益突出，成為一個(gè)國家經(jīng)濟發(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。尤其現今越來(lái)越提倡低碳生活，節約能源已經(jīng)成為一種全球共識，而作為培養社會(huì )精英的高校更應該起到榜樣的作用。但是目前在校園內，教室燈火通明，卻空無(wú)一人的現象屢見(jiàn)不鮮，這不僅造成了嚴重的資源浪費，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就可以很好地實(shí)現節約能源的作用。

1 系統硬件組成

整個(gè)系統由中央控制電路、2×4按鍵電路、光敏傳感電路、繼電器驅動(dòng)電路、時(shí)鐘電路、液晶顯示電路六個(gè)模塊組成。其中，光敏傳感電路模塊主要完成對教室當前光線(xiàn)明暗程度的判定，時(shí)鐘電路主要實(shí)現時(shí)基功能，兩者分別提供光照和定時(shí)數據供以單片機為核心的中央控制模塊進(jìn)行邏輯判斷，單片機最終將運算結果輸出到液晶顯示屏，同時(shí)對教室燈光進(jìn)行控制。整個(gè)系統的硬件框圖如圖1所示。

1.1 中央控制模塊

系統中，中央控制器主要用于接收兩個(gè)外部數據，由此判斷是否定時(shí)時(shí)間已到，教室光照是否充足?？刂破鞲鶕@兩個(gè)外部數據來(lái)進(jìn)行邏輯運算，從而實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)燈、刷新液晶顯示屏，同時(shí)可以通過(guò)鍵盤(pán)設置時(shí)間日期、查看相關(guān)信息。

根據系統設計要求，控制器選擇了宏晶科技公司提供的STCl2C4052AD型單片機。該款是一種高速、高可靠性單片機，工作電壓5.5～3.4V，Flash程序存儲器4K字節，SRAM為256字節，2個(gè)定時(shí)器，8路8位A/D轉換器，可通過(guò)串口實(shí)現在線(xiàn)編程、A/D轉換、看門(mén)狗等功能。

1.2 液晶顯示電路

為了實(shí)現較好的人機交互界面，在本系統中采用1602液晶顯示屏來(lái)顯示用戶(hù)的設定作息時(shí)間及用戶(hù)所查詢(xún)的信息。

點(diǎn)陣字符型液晶顯示器是專(zhuān)門(mén)用于顯示數字、字母、圖形符號及少量自定義符號的顯示器。這類(lèi)顯示器把LCD控制器/點(diǎn)陣驅動(dòng)器/字符存貯器全做在一塊印刷板上。系統選用日立公司的HD44780液晶顯示。HD44780具有簡(jiǎn)單而功能較強的指令集，可實(shí)現字符移動(dòng)/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(gè)2×4的按鍵陣列組成，主要用于完成作息時(shí)間、當前時(shí)間、定時(shí)時(shí)間段的設定。光敏傳感電路實(shí)現教室內光照強度數據的采集，其門(mén)限值可通過(guò)可調電阻調節。指示燈主要實(shí)現對系統工作狀態(tài)，如系統工作于自動(dòng)控制模式還是強制模式，滅燈或亮燈狀態(tài)等的指示。