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又减少了环境的污染，而且它还大大提高了人类的生活水平。 1.3 智能照明控制系统的研究现状
所谓的“智能建筑”就是集计算机、信息通信于一体，它可以使高层建筑内的电视、空调、冰箱、照明、防火、防盗等实现综合管理上的自动化。
人工智能技术在建筑与灯光中的应用趋势不断扩大。正如英国的Glasgow市报指出：“Glasgow正在成为一个研究和发展太空时代智能建筑的国际组织的神经中枢。在智能建筑中的智能灯光、供热、空调、通讯及办公设备将全部由电子计算机进行控制与管理。”
随着社会的快速发展，市场上也出现了不少关于智能灯光的设计，比如说智能的灯具、智能照明控制系统，还有就是关于智能照明方面的计算机以及软件，就连智能照明方面的设计与测试也得到广泛应用。
2 教室灯光控制器简介与方案分析
2.1 大学教室照明控制现状
很多大学的教室，在白天上课期间主要是以自然光为主，只有在阴天下雨或者有树木遮挡的教室才使用灯光来补偿；晚上大多数学生会去教室上自习，有的教师用来上课，为了不让学生的视力受到灯光的损坏，给学生提供一个良好的光照环境，那么就必须考虑到灯光的合理分配，这样就需要投入资金来安装这些自动控制系统。
能够通过两种方法来达到节能的目的：第一可以使用节能灯，因为在明质量达到要求的情况下，只有通过使用照明设备效率高的产品才能节约能源；另一种是研究出一种智能化的照明控制系统，在满足照明需求的情况下，通过智能化的控制灯具来达到节约能的目的[10]。
2.2 教室灯光控制器简介
教室灯光控制器就是对大学教室内的灯光进行智能化的控制，它主要是通过对人体信号以及光环境信号进行采集，环境强度只要达到一定值那么就不开灯，光照强度在一定值一下并且有人体存在时才开灯，只有对教室灯安装智能控制系统才可以实现上述目标。 2.3 系统控制方案分析
该控制器主要依靠输入的自然光强度以及人体存在信息这些参数来进行控制，自动控制和手动控制能够同时存。一般情况下，系统会默认为自动控制，只有人为的把按键模块按下时，这时系统就会改为强制控制。如果灯光控制系统处在自动控制模式，并且还要保
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证自然光照比较足够，那么此时无论教室内有人还是无人，灯都不会被打开；在自然光照强度较弱时，并且教室内有人存在且超过一定时间，那么控制器就会自动打开电灯，只有当室内人全都离开后且延时一定时间后，灯就会自动熄灭。同时，还应该设置作息时间来进行控制系统的运行，夜晚只要超过10点，如果教室内还有人在上自习，那么系统就会自动关闭控制器，这时就可以启动手动控制，这样就可以解决特殊情况下，自动控制器的缺陷。
关于教室中用到的灯光控制器一般都由硬件和软件组成。整个控制系统的运行首先离不开硬件，硬件的作用就是为软件中程序的运行提供平台。然而软件部分的作用则是对硬件端口所能体现出的信号加以采集，并且经过综合分析、处理，最后才能实现控制器的各种功能，最终才能达到设计的目的。 2.4 本章小节
在系统的设计要求方面有手动和自动控制两种选择，以及时间的控制上面和信息采集上。本章主要是对信息的采集进行了简单的分析，主要是对教室中的自然光的强度以及人的存情况这些信息进行采集，并且要保证采集信息用到的电路和其他所有电路都要具备很强的抗干扰能力，避免动作上的错误。在系统的操作和安装方面比较简单，便于日后我们对系统进行维护。
3 系统控制模块的硬件设计
想到这个系统的安装所受到的外界环境因素影响，再者室内控制系统中的人体存在传感器、光敏三极管会随着室内情形的变化而变化，所以在整个设计过程中，电子元器件的选用、线路排布和设备的安装要考虑到抗干扰这个问题。 3.1 系统控制模块的硬件构成
系统的设计上以AT89S51单片机主控模块为核心，其它的一些外围电路主要包括：环境光采集电路、时钟模块、人体存在传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM存储模块、超时报警模块、继电器驱动模块，其结构框图如图3.1所示。
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环境光采集电 路 AT89S51 单 片 机 最 小 系 统 EEPROM 存储器模块 人体存在传感器 看门狗模块 图3-1 时钟模块 按键电路 继电器驱动模块 被控灯具 超时报警模块 图3.1 系统控制单元结构图
首先，环境光采集电路这个模块就是用光敏三极管来对室内环境光的强度进行检测。它的工作原理就是，只要有光线进入到教室内，光敏三极管的电阻就会立即减小，随着光线的逐渐变弱，最终三极管的电阻就会增大。这个模块的主要功能就是把光信号转化成电信号，由此来检测光照强度。
人体存在传感器模块则用到了HP-208这个产品，它与红外线技术有关，利用它就可以对教室内是否有人进行检测。
硬件时钟模块采用了时钟芯片DS1302,它的优点是低功耗，并且具有充电能力，同时它还具有临时存放数据的功能。
关于系统数据的存储以及故障保护这两部分则由X5045组成，X5045是一个具有512字节的EEPROM，并且它同时具有看门狗以及电源监控功能的键盘模块。 3.2 系统控制的主要硬件电路 3.2.1 系统主控电路
AT89S51单片机作为本系统模块的主控芯片，该芯片的主要特征见如表3.1所示：
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表3.1 AT89S51主要特征
AT89S51引脚 P1. 0 P1. 1 P1. 2 P1. 3 P1. 4 P1. 5 P1. 6 P1. 7 P3. 0- P3. 1 P3. 3 P3. 4 P3. 7 DS1302CLK DS1302I/O DS1302RST 外围器件引脚 X5045SI X5045SCK X5045CS X5045S0 工作状态指示灯 DS1302时钟线 DS1302数据线 DS1302复位线 数据采集输入端 人体存在传感器输出信号端 超时报警信号输入端 光敏三极管输入信号端 说明 X5045串行输入端 X5045串行时钟端 X5045片选端 X5045串行输出端 (1) 40（Vcc）20（GND）
脚间的电压应有5V ；
(2) 18、19脚分别与20脚间有1.7―2.5V电压 ； (3) 9（RST）脚与GND间电压基本为0 ； (4) 31（EA）脚与20（GND）脚间电压为5V 。 3.2.2 系统供电电路
系统的供电电压为+5V，此系统用的变压器输出电压为9V。此电路一端接220V交流电，将220V电压降为9V,然后经二极管全波整流，再通过电解电容C1，C2的滤波，最后经正输出稳压器LM7805，为了缓冲负载突变，改善瞬态响应，在输出端还特地使用了电容C3，C4，为的就是得到+5V的直流电压，用它来给单片机系统以及外围电路Vcc端提供电压。系统供电原理如图3.2所示。
图3.2 供电原理图
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3.2.3 系统复位电路
系统中复位电路的用途是为了使系统在一些特殊情况下得到复位，使系统稳定有序的工作。在单片机系统正常有序的工作中，极少数情况下由于外界的干扰会出现程序跑飞，死机等一些特殊情况。为了应对这些突发事件，所以安装了复位电路，并且还要在硬件设计中使用看门狗电路，它的作用是单片机在发生死机的情况下，看门狗会及时的产生一个复位信号给单片机，单片机在收到信号后会及时复位并且重新执行程序。如果你在系统设计的过程中使用了看门狗与EEPROM，那么芯片X5045也就少不了要被使用到。
X5045同时具备三种功能：看门狗定时器、复位控制和EEPROM[11]。这三个功能全部都被集成在由8个引脚封装的CMOS器件中，它最大的优点是可以将电源监控、看门狗功能和高速三线非易失性存储器完美的组合在一起，并且系统的成本大大减少了，另外它也大大降低了对电路板空间上面的要求，X5045的引脚排列如图3.3所示。
图3.3 X5045的引脚图
如表3.2状态寄存器所示，X5045状态寄存器共有6位。只有WD1、WD0与看门狗电路有关，而剩余的所有位则与EEPROM的设置有关。
表3.2 状态寄存器
7 0 6 0 5 WD1 4 WD0 3 BL1 2 BL0 1 WEL 0 WIP WD1=0，WD0=0，预置时间为1.4S， WD1=0，WD0=1，预置时间为0.6S， WD1=1，WD0=0，预置时间为0.2S， WD1=1，WD0=1，禁止看门狗工作。
通常可以通过控制应用程序的循环周期来决定看门狗电路的定时时间，一般情况下，只要比系统在正常工作情况下最大循环周期的时间稍微长一点即可。
X5045硬件部分连接如图3.4所示。
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