目 录
一、 引言 1
（一） 节能灯的发展背景 1
（二） 高校节能灯的发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制系统的主控芯片对比与选择 3
（二） AT89C51单片机芯片概述 3
（三） 光敏传感器概述 5
（四） 热释电红外传感器概述 7
（五） 菲涅尔透镜介绍 8
（六） 红外遥控介绍 9
（七） RTC时钟芯片 10
（八） LCD1602型显示器介绍 11
三、 硬件系统设计 12
（一） 高校节能灯光控制系统方案设计 12
（二） AT89C51单片机最小系统电路设计 12
（三） 光敏传感器电路设计 13
（四） 热释电红外传感器电路设计 14
（五） 红外遥控系统电路设计 15
（六） RTC时钟芯片电路设计 16
（七） LCD1602显示器电路设计 16
四、 软件系统设计 18
（一） 软件系统流程图设计 18
（二） 光敏传感器工作流程设计 19
（三） HC-SR501热释电红外传感器工作流程设计 20
（四） RTC时钟芯片工作流程图设计 21
（五） LCD1602显示器电路设计 22
五、 实物调试与安装 24
（一） PCB设计 24
（二） LCD1602调试 25
（三） DS1302无法正常使用 25
总结 26
参考文献 28
附录一 原理图 29
附录二 PCB图 30
附录三 元件列表 31
附录四 程序 32
引言
节能灯的发展背景
LED指的是一种通过内部独特的PN结结构进行光电转换的半导体发光材料，它是英文Light Emitting Diode的的首字母简称。LED之所以能发光是由于其发光体的最中央位置有一
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附录一 原理图 29
附录二 PCB图 30
附录三 元件列表 31
附录四 程序 32
引言
节能灯的发展背景
LED指的是一种通过内部独特的PN结结构进行光电转换的半导体发光材料，它是英文Light Emitting Diode的的首字母简称。LED之所以能发光是由于其发光体的最中央位置有一个由P型材料和N型材料（P和N是两种典型的半导体材料，代表由锗和硅）形成的“PN结”材料，当有电流留过这种PVN结时，PN结区域的电子运动会呈现出光的现象，这样就实现了一种电光转换的功能，即给PN结施加一定电压后，PN结就可发出光芒。技术人员通过特殊性质的胶水（银胶和白胶）将PN结粘贴在固定板上，四周用环氧硅脂将PN结固定住，并用导线引出PN结的正负极，就形成了一个我们目前市面上经常见到的LED灯。LED灯在刚投入使用时，是作为仪器仪表盘中的指示灯光出现的，多以红色和绿色最为常见，在经过长期的发展后，LED灯的颜色逐渐增多，体积也不断减小，此时设计师将多个五颜六色的LED灯组合在一起，形成了能产生动画效果的LED屏幕，由于LED集多种优良性能于一身，因此他在发展的过程中对社会产生了很大的经济效益和高质量生活效益。
LED灯的最大特点是其优秀的高流明性，就拿一盏12英寸的红色信号灯来说，最初这种交通灯是由白炽灯作为发光体的，由于白炽灯的光线为白色，而要产生红色光线则必须要在白炽灯外加一层红色光罩，以前的红色交通信号灯就是就是基于这种原理的，通常红色信号灯的红色光线为200刘明才能达到良好的指示效果，而要产生200流明红色光线，白炽灯需要产生2000流明的白色光线，可见能源损失高达90％之多，因此在过去这种信号灯好能太大。而现在的LED灯能够直接产生红色光线，不需要添加任何灯罩，只需要10W左右的功率就可实现200流明的光线照射，因此几乎没有很多能源损失，这是LED灯即将代替所有照明灯的一个重要特性。LED灯能够在较多场合下进行使用，尤其是环境较为恶劣的室外环境，由于它外表由一层环氧硅脂包裹，因此它内部的电气特性几乎不会受到外界的干扰，近年来LED灯有逐渐取代白炽灯成为家庭照明灯的趋势，虽然技术和用户体验度都非常高，但是其成本（尤其是白色LED）太高，还不能被大多数家庭接受。
高校节能灯的发展现状
国内外对于高校节能灯的研究目前处于一种火热的状态，因为它的实用价值非常的高，一旦设计出了更高性能、更低成本的高校节能灯，就能够迅速进入市场，淘汰相对落后的产品，从而滋生出了一大批生产研发高校节能灯的企业。英国牛津大学的一个研究小组目前采用了ARM处理器作为主控核心，嵌入了以太网控制器，人脸识别等智能处理，将高校节能灯进行互联网的控制，从而形成了高校节能灯的组网，使得管理人员能够进行集中管理。
本文主要研究内容
本文以高校节能灯光控制系统为课题，选择台湾宏晶公司研发的STC89C51单片机作为主控核心，设计了一款能够根据外部光照条件、人体信号等因素而实现灯光自动启闭的控制系统，并能通过时间设置，自动对灯光进行开启和关闭，实现了节能减排的效果。
方案选择及元器件介绍
控制系统的主控芯片对比与选择
方案一：若以使用经验和成本为第一考虑要素，那么51单片机将是一个不错的选择。目前市面上51单片机具有广泛的市场，无论是在高校教学还是工业控制场合，都能看到51单片机的身影。大学期间的单片机课程主要对51单片机（如AT89C51、STC89C51等）的内部结构、使用方法等有过全面的教学，并且其内部寄存器数量较少，相比于其他类型的单片机更容易进行程序构建，选择51单片机作为主控核心，能够使得顺利完成毕业设计具有保障。另外在成本方面，51单片机芯片根据其内部资源情况价格不一，但价格都相对较低廉；51单片机的程序烧写方式采用两根线形式的串口来完成，这样相对于其他厂家的单片机来说，无需配置价格昂贵的仿真器。在单片机性能上，所有51单片机都采用同一种内核——MCS—51作为CPU，外部都集成了计时器、中断以及串口等模块，这样极大方便了系统软件系统的构建；不但如此，51单片机的处理速度也能够胜任大多数应用场合。
方案二：若从单片机处理速度、性能、稳定度以及内置资源等方面考虑，意大利ST公司的STM32单片机是最佳选择。在处理速度上，其主频达到72MHz以上，内部高稳定度的PLL锁相环模块能够将外部时钟倍频到工作频率，这样就大大提高了指令的处理速度。STM32单片机芯片内部大多集成了ADC、DAC、IIC、SPI以及DMA等常用模块，这点是51单片机所不具有的，这样往往通过一片STM32芯片就能完成一个复杂系统的设计。其内部程序储存器（FLASH）空间大小达到64k以上，而51单片机只有4k或者8k左右，这样在进行庞大
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