人数统计灯控系统设计研究范文

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摘要：本系统将单片机技术和传感器技术结合，设计了一种具有人数统计的灯控系统，系统以STC89C52单片机为核心，利用红外模块统计教室内的总人数，利用光敏电阻检测室内光照度，从而确定是否开灯以及开几盏灯。设计分为自动和手动两种控制方式，以自动为主，手动为辅。该系统可实现对教室等公共场所的室内照明，可节约各校教室用电量，减少人工管理，提高能源利用率，增强节约能源意识。

关键词：单片机；红外模块；光敏电阻；节能

为了给广大师生创造舒适的教学和学习环境，学校在教室的面积、设施和照度等方面投入很多。但是教室采用的是开放式的管理模式，加之学生的节能意识淡薄，在学校教室就经常能看到这种现象，教室灯全开，却没有一人的现象又或光照足够却还是有人会开灯，这种情况每天都会发生很多次，而且不仅仅局限于学校。从能源角度来讲，电费也是一笔不小的花费，由于浪费造成的额外电费更是吓人，若能通过设计解决此种不必要的浪费真的是节约了很大的能源。为此我们给教室设计了一种具有人数统计的灯控系统，将教室作为一个整体，在教室门口放置红外模块，统计进出教室的人数，按照教室的人数和光照度来决定开启灯的数量。

1设计方案

本设计主要由STC89C52单片机、时钟芯片DS1302、液晶屏LCD1602、光敏电阻、红外模块、按键等单元电路组成。具有人数统计的灯控系统的整体结构图如图1所示。教室门口用红外模块E18-D80NK来确定是否有人进出教室，如果有人进入，加一，有人出去则减一，并在LCD屏幕上显示实时日期/时间/周及教室人数数据。教室里的光强度是由光敏电阻来检测，可用按键来切换手动模式和自动模式。在自动模式下，可以设置亮灯时间段，在此时间段里，当教室光线强度较弱且教室有人时，灯控系统会根据教室人数开启照明灯的数量；当教室光线强度较强或教室无人时照明灯会自动熄灭。在手动模式下，可通过手动开关开关照明灯。

2硬件设计

2.1时钟模块的设计

为了提供精确的定时，系统采用高性能的时钟芯片DS1302，DS1302不仅可以精确计时到年、月、日、周、时、分、秒，而且具有闰年补偿功能。拥有2.0V~5.5V的低功耗工作电压，DS1302的三线接口与CPU同步通信，以突发方式传输多字节时钟信号或RAM数据。DS1302与单片机的连接图如图2所示，DS1302的RST、SCLK和I/O引脚分别连接到单片机P2.7、P2.6和P2.5。为了提高抗干扰能力，与单片机连接的3个引脚上接有上拉电阻R2、R3、R4。J1是一个按钮电池，也就是备用电池，当主电源关闭时，也能保持DS1302的连续运行。Y1是一个32.768kHz晶体振荡器，它向DS1302芯片提供振荡信号，DS1302芯片可以正常工作。该电路接口简单，成本低，使用方便，应用广泛。

2.2键盘模块的设计

根据按键在电路中的功能，按键采用独立按键，按键的一端与地连接，另一端与单片机I/O口连接。哪个按键按下，单片机相应的I/O引脚会输入一个低电平，通过检测端口电平是否是低电平来确定是否按下按键，并根据按键功能执行相应操作。按键与单片机的连接图如图3所示，具体按键功能如下：设置键S1，确认键S2，加键S3，减键S4，手动或自动切换键S5，手动打开S6。

2.3光线检测模块的设计

使用光敏电阻LIGHT1采用低电压原理检测教室内的光强度，光线检测电路图如图4所示。当室内光线较好时，光敏电阻的电阻很小，电压比较器的正向输入电压大于反向输入电压，电压比较器输出高电平；当室内光线较暗时，光敏电阻的电阻值大，输出低电平，LED灯D4亮起。

2.4红外模块的设计

本设计利用E18-D80NK红外模块对教室内的人数进行统计，该红外传感器在使用上比较简单，模块本身引出了三根导线。接在VCC和GND两端的导线作用是用于供电，剩下一根导线连到单片机的IO口作为数据引脚，当检测到有学生进入教室时该引脚产生输出一个低电平，若没有学生经过则光电传感器输出的为一个高电平。单片机只需判断该数据引脚的高低电平，即可知道当前是否通过了被扫描的人，通过调节传感器后面的一个螺丝调整检测距离的大小。E18-D80NK红外检测模块的原理图如图5所示。

3软件设计

3.1时钟模块程序设计

在读取时钟芯片DS1302之前，首先对其进行初始化，即需要将复位输入RST设置为高电平。如果RST输入为低电平，则数据传输停止。读取/写入数据后，应将RST设置为低，以减少干扰。时钟芯片读写流程图如图6所示。

3.2人数统计子程序设计

人工模拟教室进出口，利用红外检测管检测信号，人数统计子程序流程图如图7所示。如果信号从外到内，则相应的人数增加1人，并在LCD1602上的显示教室里的实时人数。具体设计中使用4个LED当做教室照明灯，当教室总人数不足5人时，一个LED灯亮；当教室总人数为5-15人时，两个LED灯亮；当教室总人数为15-30人时，三个LED灯亮；当教室总人数大于30人时，四个LED灯都亮。

4总结

本系统是本着为教室照明节约能源，并且减少人工管理，实现自动化而设计的。经过设计方案选取，硬件和软件按下系统开始工作键，即电路板上的第一个按键，系统开始进行工作。当检测到与桌面距离过近时或光照强度值为30%或计时结束，系统均能发出提醒语音。

5结论

本文以STC89C52单片机为处理器设计一款视力保护仪。该仪器不仅可以提醒用户调整坐姿；而且可以感应光线强弱，让用户在合适的光线下进行学习；液晶显示屏显示各模块参数，让用户更加直观的了解参数，方便进行调整。本设计尚存在一定的不足需要解决，比如:视力保护器可以通过蓝牙模块与手机进行连接，便于家长的监督等等。

参考文献

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作者：李娣娜 马惠铖 薛娓娓 单位：延安大学西安创新学院