基于STM32的教室智能照明控制系统设计_基于stm32单片机教室智能照明灯光节能设计

**单片机设计介绍，基于STM32的教室智能照明控制系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

  基于STM32的教室智能照明控制系统设计旨在实现教室照明的智能化管理，提高照明系统的舒适性和节能性。以下是该设计的概要：

一、系统总体设计

系统以STM32微控制器为核心，结合传感器、照明设备、显示模块等硬件组件，实现对照明设备的智能控制。系统通过感知教室内的光线、温度、人流等信息，自动调节照明设备的亮度和色温，以达到舒适和节能的效果。

二、硬件设计

STM32微控制器：作为系统的核心，负责数据的处理和控制信号的输出。
传感器模块：
光线传感器：用于实时监测教室内的光线情况，为系统调节照明提供依据。
温度传感器：用于感知教室内的温度，以辅助调节照明设备的色温。
人体红外传感器或视频监控：用于检测教室内的人员分布情况，实现人数统计和定位。
照明设备：包括LED灯等，可根据系统指令调节亮度和色温。
显示模块：用于实时显示当前时间、日期、教室人数以及照明状态等信息。
三、软件设计

软件部分主要包括系统主程序、数据采集与处理模块、控制逻辑模块以及通信模块等。

系统主程序：负责初始化系统参数、启动数据采集与处理模块，并根据处理结果调用控制逻辑模块。
数据采集与处理模块：负责从传感器模块获取数据，并进行必要的滤波和校准处理，以得到准确的环境信息。
控制逻辑模块：根据环境信息和用户需求，计算出合适的照明参数（如亮度、色温等），并生成相应的控制指令。
通信模块：负责STM32微控制器与照明设备之间的通信，确保控制指令的准确传输和执行。
四、功能特点

光线与色温调节：系统根据光线强度和方向自动调节照明设备的亮度和色温，保证教室内的光线均匀分布，减少眩光和阴影。
节能控制：系统能够根据环境感知信息和人员活动情况自动调节照明设备的亮度，实现节能效果。当教室内无人时，系统可以自动关闭或调低照明设备的亮度。
智能人数统计：通过人体红外传感器或视频监控实现人数统计，并根据人数调节照明设备的数量和亮度。
远程控制与监控：教师可以通过手机或电脑对教室内的照明设备进行远程控制和监控，方便快捷。
五、系统测试与优化

完成硬件和软件设计后，需要进行系统测试与优化。测试包括功能测试、性能测试和稳定性测试等，确保系统能够正常运行并满足设计要求。根据测试结果，对系统进行必要的优化调整，提高其整体性能。

综上所述，基于STM32的教室智能照明控制系统设计是一个涉及硬件、软件和算法等多个方面的综合性项目。通过该设计，可以实现教室照明的智能化管理，提高照明系统的舒适性和节能性，为师生提供更好的教学环境。

二、功能设计

文件夹内包含工程文件，可直接运行或者二次开发；

此设计可作为毕业设计和课程设计资料，包含原理图、程序代码（嵌入式类设计）、软件资料等等，非常完善；

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25