机。由于采用了高性能的MCU,省掉了大量的外围器件,如外扩RAM、ROM存储器等,使硬件结构大大简化,提高了系统的可靠性。
它与其它结构类型单片机相比，AVR具有以下一系列的优点： （1）在相同的系统时钟下AVR运行速度最快； （2）芯片内部的Flash、EEPROM、SRAM容量较大；
（3）所有型号的Flash、EEPROM都可以反复烧写、全部支持在线编程写(ISP)；
（4）多种频率的内部RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，零外围电路也可以工作；
每个IO口都可以以推挽驱动的方式输出高、低电平，驱动能力；内部资源
2丰富，一般都集成AD、DA模数器、PWM、SPI、USART、TWI、IC通信口、丰富
的中断源等。
方案分析：
除了以上几种单片机，市场上还有好的其它结构单片机。如果实现本系统，基本上上述三种类型的单片机都可以实现。考虑到MCS-51单片机具有较强的代表性以及该系列单片机资料较多，本设计采用AT89C2051来实现。
3.2 光照检测方式
（1）采用光敏二极管或三极管等光传感器件把环境亮度转换成相应的数字电平，然后直接接入单片机IO引脚。
（2）采用光敏电阻把环境亮度转换成相应的电压值（模拟值），然后通过运放后给单片机输入一个标准的数字信号。
由于光敏电阻属于纯阻性器件，所以采用方案一。
3.3 人体感应方式
（1）采用红外对管进行检测。红外发送管和红外接收管分别安装在通道两侧。当某一时刻红外接收管如果接收不到信号表示两者之间有遮挡物通过，可以视为有人体进入。
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（2）采用集成电路BIS0001，该芯片是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件就可构成被动式的热释电红外开关、报警用人体热释电传感器等。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、 商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。
由于方案1要求红外发送管和接收管必须相对才行，而且两者距离有限，实现起来较为不便，所以本设计采用二。
3.4 照明设备驱动电路
1.采用可控硅控制
可控硅又称晶闸管，是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件。其具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。
2.采用继电器控制
继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。其具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。根据结构不同，可以将其分为电磁继电器、热敏干簧继电器、固态继电器、磁簧继电器、光继电器等型号。由于电磁继电器简单易用，开关状态极其容易判断，所以本设计采用电磁继电器来控制。
3.5 DS1302时钟电路
DS1302 存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。DS1302可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析及对异常数据出现的原因的查找具有重要意义。传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此，只能记录数据而无法准确记录其出现的时间；若采用单片机计时，一方面需要采
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用计数器,占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且，某些测控系统可能不允许。但是，如果在系统中采用时钟芯片DS1302，则能很好地解决这个问题。
3.6 控制系统的主要硬件电路
3.6.1 系统主控电路
本系统的主控模块主要采用ATMAL公司的AT89C2051作为主控芯片，AT89C2051是个低功耗，高性能的COMS8位单片机，片内含2KB的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128KB的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用ATMAL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C2051只有20个引脚，15个I/O口（其中PI是个完整的8位双向I/O口），2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双向串行通信口，1个模拟比较放大器。指令系统与MCS-51系列完全兼容，除了没有外部数据存储器和外部程序存储器等扩展功能外，它具有80C31单片机的所有功能。
其主要特点位：
（1）MCS-51产品完全兼容； （2）2K字节可编程闪烁内存； （3）编程次数可达1000次； （4）两级程序加密防盗；
（5）15个可编程I/O口、2个16位定时器/计数器、可直接驱动LED显示，5个中断源；
（6）二级中断优Flash存储先级、全双工串行口。正是因为AT89C2051单片机具有上述特点，尤其是自带Flash存储器，并且能够有效擦除1000次，是整个系统的硬件电路变得简单，大大缩短了开发周期。
AT89C2051的CPU有两种节电工作方式既空闲和掉电方式，遥控器采用了空闲节电方式。当CPU执行完IDL=1（PCON.0=1）指令后，系统进入了空闲工作方式，这时内部始终不向CPU提供，而只供给中断、串行口、定时器部分。
AT89C2051的P1是一组8位双向I/O口，P1.2-P1.7提供内部上拉电阻，P1.0
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MA和P1.1内部没有上拉电阻。P1口输出缓冲器可以吸收20mA电流并可以直接驱动LED当P1口引入脚写入“1”时可以做输入端，当引脚P1.2-P1.7用作输入并被外部拉低时，它们将内部的上拉电阻而输出电流。P3口还用于实现AT89C2051特殊功能，如表3-1所示。
表3-1 P3口特殊功能
口引脚 P3.O P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 功能特性RXD（串行输入口） RXD（串行输入口） TXD(串行输出口) INTO(外中断0) INY1(外中断1) TO(定时/计数0外部输入) T1(定时/计数1外部输入) AT89C2051的P3口只要七个引脚，P3.6没有引出。P3口的P3.0-P3.5，P3.7是带有内部上拉电阻的7个可吸收双向I/O口，P3口缓冲器可以吸收20mA电流，当P3口写入“1”时，它们内部上拉电阻拉高并可作为输入端口，作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。 3.6.2 日光强度检测模块电路
考虑到教室内部距离窗户远近不同，接受日光度不同的特点，为避免光电探测器受光面的缺点，应在教室周围进行合理的分布光电探测器,用于探测自然光的强弱。根据我校主教学楼中日光灯的分布情况如图3-1所示：
黑板 灯
窗 户 门
分
布 图3-1日光灯的分布图 那么光电探测器在教室中的布局则根据此分布情况进行安置，即在每个远离
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窗户最远的地方安放一个光电探测器。每个区域的日光灯则由安置在教室内的按键或远端的主控上位机来控制。此外相邻两个区域装置的探测范围都有一定的重叠以确保当有人在两个区域中间学习时能够得到足够的光强。这样，当外界环境中的自然光能满足所需的光强度时，不管教室是否有人，教室灯都不亮，控制教室日光灯的自动熄灭。当教室用作特殊使用时如多媒体教室则拉上窗帘，关闭所有灯具或点亮少许微弱的灯具。当教室光强不够教室中有一个同学单独处于某一个区域时，只有他周围的日光灯亮；当在有人来这个教室时他们完全可以选择亮灯的地方坐，若选择其他区域情况相似。这样就完成了教室照明智能控制，起到了节约用电的作用。图3-2则体现了考虑因教室的走向与太阳光的夹角不同而造成亮暗区位置不同对光电探测器装置布局造成的影响。 暗 暗 亮 太阳光 太阳光
区 区 亮
图3-2 教室采光情况
光电传感器是一种能够将光转换成电量的传感器。采用的光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。在无光照时三极管的穿透电流很小，当暗电流Iceo有光照时，产生的Ib增大，成为光电流Ie。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随
图3-3环境光采集电路原理图
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