互联网+创新创业计划书多功能智能教室节能装置的设计

第九届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛项目名称：多功能智能教室节能装置的设计目录TOC\o"1-3"\h\u一、项目概述 11.1项目内容 11.2本项目主要工作 1二、系统方案设计 32.1设计内容 32.2设计方案 32.2.1主控芯片的选择 32.2.2显示器件的选择 32.2.3光敏方案选择 4三、硬件设计 53.1单片机电路 53.1.1单片机选择 53.1.2引脚说明 63.1.3单片机最小系统 83.1.4晶振电路 83.1.5复位电路 93.2温度检测电路 93.2.1BS18B20介绍 93.2.2DS18B20操作流程 103.2.3DS18B20引脚以及原理图 103.3光强检测电路 113.3.1BH1750介绍及工作原理 113.3.2BH1750的通讯过程 123.3.3BH1750的命令 123.3.4BH1750原理图 133.4红外检测电路 133.5空调、灯光、电子白板控制电路 143.6显示电路 163.6.1LCD1602介绍 163.6.2LCD1602引脚及功能介绍 163.7按键电路 18四、软件设计 194.1主程序设计 194.2温度采集处理程序 204.3光强检测处理程序 234.4红外检测处理程序 244.5控制程序设计 25五、样机测试 265.1数据实时显示 275.2按键切换模式，数据调整 285.3超出温度上限23℃空调打开 285.4超出光照上限1000lux关灯 295.5红外检测室内人数达到8人白板亮 29六、市场调查分析 316.1市场发展及现状 316.2产业化前景 31七、营销策略 327.1目标消费群 327.2推广策略 337.3销售政策 34一、项目概述项目内容本项目主要工作本研究通过五个章节来讲述：第一章：为绪论章节，包括选题背景，明确研究内容，以及此课题的主要工作。第二章：为系统方案设计，包括对主控芯片的对比及其其他元器件的方案论证，来选取合适的元器件。第三章：为硬件设计，为了明确系统框架，要了解多个模块的电路，这些模块包括：显示电路、按钮电路、红外检测电路、光强检测电路、空调、照明、电子白板控制电路等。第四章：为软件设计，写明程序过程及程序流程图，其中包括：主程序设计，温度采集处理程序，光强度检测处理程序，红外检测处理程序，控制程序设计。第五章：为样机测试，主要说明了实物的制作过程，其中包括：从画原理图到实物的焊接，在到程序的逻辑验证，以及将程序下载到焊接的实物上面进行测试以及验证。二、系统方案设计2.1设计内容在设计硬件电路之前，必须确定合适的设计和元件，并比较不同元件的优缺点，选择最适合设计和最成功一个的作品。2.2设计方案2.2.1主控芯片的选择方案一：AT89S52这是一款COMS微控制器（8位），高性能、低功耗、8K可编程闪存的系统。使用高密度非易失性存储器技术（Atmel），AT89S52与80C51的工业引脚和指令完全兼容。片上Flash为系统编程（程序存储器）提供了有效的支持，也适用于传统的编程器。带有可编程闪存系统和8位主处理器的单芯片，其也因具备上述特征而逐步运用于各种嵌入式控制系统。方案二：MSP430MSP430单片机被称为混合信号处理器，它有很多优点，如运行速度快、3.3v供电、功耗低、电压低等。但是，过电流（电压）会崩溃，主要是因为I/O没有保护，而且芯片上没有EEPROM，这对一些特殊用途的功能来说是一个现实的缺点。因此，对于简单的设计，不推荐使用该产品。综上所述，总之，就符合设计要求和整体成本效益而言，AT89S52是本设计的最终解决方案。2.2.2显示器件的选择方案一：数码管，即LED数码管，隶属数字等信息显示类电子装置范畴。以发光二极管运行模式为依据，能将数码管进行共阴极和共阳极两类划分。玻璃管包含1个阴极和1个阳极，都是由金属网制成。阴极的形状通常像一个数字。管内充满了氖、汞和/或氩。当其中一个阴极被充电时，数码管就会发出彩色的光，并且会因管中气体种类不同而显示不同的色彩，且以绿色或橙色居多。强光环境（白天等）显示通常更宜采用LED数码管。只需少量VPU时间即能完成，这是因为其显示结构并不复杂，但是，由于一个数码管所需I/O线通常为8根，所以，数码管的数量如果不止一只的话，则会占用较多I/O，功耗大。可以便利的完成少量数据显示，一旦数据增加会显得操作非常不方便。方案二：LCD1602LCD1602液晶显示器。LCD1602功能强大，可同时显示多个数据，LCD1602可用于多种数据传输方式，且控制简单，操作方便，与我们平时交流的屏幕原理完全一致。而且因为信号接收条件下，LCD1602每点即会始终恒定发光（以一定的亮度和色彩），没有闪烁现象，画质理想。基于单片机系统（数字式）的LCD1602液晶屏幕具有可靠性更高的接口，可以更为便利的操作。在显示数据相对较多的时候可以采纳这个，操作易上手简单方便，价格也比较适中。所以成为此设计主要推荐方案之一。方案三：数字点阵管，其元素为发光二极管，并采用八行八列的组合操作，数字点阵显示，但如果用于数显，则缺少经济性，所以更适合用于文字显示，因为此设计主要显示数据，这个点阵式数码管相对下来也价格较昂贵。较高的费用也超出了预算范围。综上所述，总之，设计是以符合设计要求和整体成本效率为基础的所以最终采用方案二LCD1602。2.2.3光敏方案选择方案一：光敏电阻一种特殊类型的电阻器，基于半导体的光导效应而产生，这种光敏电阻也被称为光导检测器，其生产材料为半导体材料（硒化镉或硫化镉等），内光电效应是其运行的理论基础。阻值与光照之间具有负相关性，电阻随光照强度的增加而迅速下降，光照电阻可低于1KΩ；对光照极为敏感，电阻很高（无光照条件下），暗电阻一般可达1.5MΩ。其电阻值与入射光强度具有负相关性特征。由于性能特殊，所以，光敏电阻的应用空间越来越广。方案二：BH1750。ROHM开发而成的BH1750具有高集成度，隶属于光强度传感器（数字型）集成电路范畴，BH1750光电导体具有光谱敏感性，用于大多数串行（两线）总线接口。BH1750感光元件具备光谱灵敏度优势（和视觉灵敏度类似），只要有有关内置电路搭配，即可以对总量程0-65535lx范围较大的光强值形成感应。模数转换器内置是H1750的突出优势，这一优势能确保其将一定亮度的数据值显示出来，以便于有效处理各种数字。BH1750使用可以将模数转换电路（光敏电阻使用过程中）省略，就此全面简化电路复杂度综上所述，由于光敏电阻属于纯阻性器件，所以选择了方案二BH1750。三、硬件设计此控制系统是基于一个带有微控制器的微机上的软件芯片，同样由不同的接口控制电路组合而成，总共7个重要的部分可以分为：AT89S52芯片、温度检测、光强检测、红外检测、空调灯光电子白板、显示模块、按键电路。如框图如图3-1所示。图3-1所示系统硬件框图3.1单片机电路3.1.1单片机选择经过上面的论证所述我们选择的单片机型号是AT89S52作为我们的主控芯片，AT89S52单片机为32位I/O口线，512字节RAM，8k字节Flash，看门狗定时器，4KB集成EEPROM，全双工串行端口，4个外部中断，MAX810复位电路，3个16位计数器/定时器，1个4级7矢量中断结构，兼容2级5矢量中断结构（传统51）；STC89C52有能力将操作降低到静态逻辑（0Hz）。提供支持两种类型的软件，节能模式。空闲模式下，CPU操作结束，但中断、串行口、计数器/定时器、RAM操作不受影响。保存RAM内容，冻结振荡器，并终止操作以继续操作，直到硬件复位或下一次中断（电源损耗保护）。最大35MHz工作频率，单片机实物如下图3-2所示。图3-2单片机实物3.1.2引脚说明引脚说明如图3-3所示。图3-3单片机引脚图引脚按其功能可分为如下3大类：I/O口：是8位I/O口，共计4个，即P0～3；控制：时钟：XTAL1、2；电源：VSS、VCC。一、电源及时钟引脚电源引脚：VCC（40脚）：+5V电源引脚。GND（20脚）：接地端引脚。时钟引脚：XTAL1（19脚）：片内振荡器电路的输入端。XTAL2（18脚）：片内振荡器电路的输出端。二、控制引脚RST（9脚）：录入复位信号，只要将高电平（持续时间超过2个机器周期）加于引脚，即能让单片机复位。运行无异常条件下，最高只能为0.5V电平。看门狗定时器如果果处于溢出输出状态，高电平（约96个时钟振荡周期长）将自RST输出。EA*/VPP（31脚）EA*：主要用于控制外部程序存储器访问（第一功能）。EA*=0，外部程序存储器的内容是唯一用于读取的命令对，0000H到FFFH是用于读取的地址范围，Flash程序存储器（4KB片上）被禁用。EA*=1，PC＞片内Flash（8KB）地址或＞1FFFH

条件下，程序（程序存储器空间）将在片外（2000H-FFFFH）被读取并自动改变；如果PC≤片上Flash存储器地址（8KB）或≤1FFFH，芯片内的8KB程序存储器程序将被微控制器读取。。VPP：接编程电压，用于片内Flash编程（第二功能）。ALE/PROG*（30脚）ALE：第一个功能是，该方向锁定了控制信号终端。端口P0和8位数据总线被及时重用（作为一个8位低地址总线）。当外部数据或程序内存被微控制器访问时，地址锁存器（外部P0端口）（单控制器P0端口）中销的负跳变发生改变。在此前提下，P0端口将被用作一个数据总线（8位）。单片机工作无异常前提下，此引脚会持续输出正脉冲信号，且其频率此时会是1/6时钟频率fosc它可以作为一个外部触发器或定时器信号使用能够被当成外部触发或定时信号加以利用。如果AT89S52正在执行MOVX（外部RAM访问）类型的指令，ALE脉冲（1到1）将会丢失。如果不需要ALE引脚输出脉冲，必须将该引脚的禁用位或地址8EH（AUXR寄存器）的第0位设置为1，这将禁用ALE功能。如果外部数据存储器命令"MOVX"和"MOVC"被执行，或者外部程序存储器访问被执行，该引脚仍然有效。这意味着外部存储器的访问不会被ALE禁用位所抑制。PROG*：第二功能对脉冲输入引脚进行编程，对片上Falsh进行编程。PSEN*（29脚）：低电平有效的读取选择信号（片外程序存储器）。三、并行I/O引脚P0口：P0.7至P0.0引脚：I/O，双向，并行，8位，打开泄漏。如果用作输出端口，每个引脚可以驱动8个TTL负载(LS类型）。使用扩展的微控制器I/O接口芯片和外部内存，**P0是一个较低的8位地址/数据总线（TDM）。如果P0用作通用I/O，则它为准双向端口（应用上拉电阻）。P1口：引脚P1.7至P1.0：I/O（准双向），内置上拉电阻，以便可以驱动4个TTL负载（LS型）。。P1口某些引脚的第二功能如下表3-1所示。表3-1某些引脚的第二功能P1.0/T2P1.1/T2EXP1.5/MOSIP1.6/MISOP1.7/SCK外部计数信号输入端T2（定时器T2）方向控制T2EX，重新装载、触发、捕捉T2串行编程、校验（片内Flash存储器）串行编程、校验（片内Flash存储器）录入移位脉冲，负责串行编程、校验（片内Flash存储器） P2口：引脚P2.7至P2.0：I/O（接近双向），内置上拉电阻，允许驱动4个TTL负载（LS型）。 P3口：P3.7至P3.0准双向I/O端口，具有内部上拉电阻。 P3口还提供了第二功能如下所示： RXD 输入串行数据口 TXD 输出串行数据口 RD 读选通输出外部数据存储器INT0 输入的外部中断0 INT1 输入外部中断1 T0 外部计数输入定时器0 T1 外部计数输入定时器1 WR 写选通输出外部数据存储器3.1.3单片机最小系统单片机能够运行稳定的程序是最小的微控制器系统、复位电路、晶体振动电路、微控制器是该系统的基本组成部分。3.1.4晶振电路时钟电路（单片机最小系统）即晶振电路，主要用于将时间基准提供给单片机。单片机运行实质上就是由ROM内逐步提取、执行指令。1条指令执行的时间间隔应以时间基准为确定，只有如此才能实现单片机的程序功能。此时间基准即源于下图3-4所示的晶振电路。图3-4时钟电路图3.1.5复位电路51最小系统其它运行标准满足前提下，RST的高电平应该至少保持两个机器时钟，在这种情况下让微控制器重新启动，同时将RST复位到低电平状态，这就叫51复位。为此，在上电模式中选择了系统复位模式，在上电条件下，高电平脉冲会被提供给RST引脚，就是这种复位运行的基本模式。即串联电阻、电容，RST端与中心节点相连，电阻接地，电容供电。电容器两边在连接时处于零电压差的状态，两边都是高电平，RST是高电平，C被放电（通过R），此时，RST引脚就此置零。参数值此时是8.2K、10uF等。如图3-5所示。图3-5参数值图3.2温度检测电路3.2.1BS18B20介绍通常采用DS18B20数字温度传感器。该传感装置通过数字输出输入数据和控制命令，与模拟温度传感器相比，其性能坚固、硬件简单、扩展和抗干扰。通信接口：1-Wire（单总线）温度测量区间：-55℃～+125℃其他特征：可采用总线结构，集成温度报警功能，可采用寄生电源（无VDC连接，通信用直接信号线加GND线）。DS18B20的内部集成了模拟温度传感器所需要的电路，其内部也相当于有个小芯片，将模拟信号处理成数字信号后存到RAM中，在通过引脚，将信号传给单片机使用。3.2.2DS18B20操作流程初始化：先将从机复位，主机判断从机是否响应ROM操作：ROM指令在加上本指令需要的读写操作功能操作：功能操作在加上这个本指令需要的读写操作表3-2指令功能表ROM指令功能指令SEARCHROM（F0h）（搜索ROM）CONVERTT（44h）（温度变换，启动温度传感器读取温度放到RAM中）READROM（33h）（读ROM）WRITESCRATCHPAD（4Eh）（写RAM，加某个地址后，把数据写入RAM中）MATCHROM（55h）（匹配ROM，发送该指令后会紧接着发送ROM地址，用于多个设备）READSCRATCHPAD（BEh）（读RAM，可以只读取RAM前两位的温度值，后续的不读取）SKIPROM（CCh）（跳过ROM，只有一个设备时使用）CO[YSCARATCHPAD（48h）（复制暂存器，调用该指令后将RAMByte2.3.4的值写入到EEPROM中，掉电不丢失）ALARMSEARCH（ECh）（报警ROM）RECALLE2（B8h）（将EEPROM的值读到RAM对应地址处）READPOWERSUPPLY（B4h）（判断是否是寄生供电）3.2.3DS18B20引脚以及原理图DS18B20温度传感器总共有三个引脚分别是：GND：接地线DQ：输入/输出数字信号端口VDD：电源输入端外接供电口连接一个DS18B20：VDD接电源，DQ接微控制器引脚，加上一个上拉电阻，GND接地即可完成。这种上拉电阻是必要的，因为DS18B20数字温度传感器采用单线通信模式，这意味着引脚同时负责发送和接收。数据的发送和接收分别是漏电开路输出和高阻输入，没有高电平输出功能，也就是说必须由外部电阻将其拉到高电平;在0输出条件下，根据MOS将其下拉至低电平。原理图如图3-6。图3-6原理图3.3光强检测电路3.3.1BH1750介绍及工作原理BH1750是集成光强度传感器芯片（数字）系列的一部分，由晶体、ADC采集、运算放大器和光电二极管组成。基于光电效应，PD光电二极管将输入光信号转换为电信号，然后由ADC收集（由功能放大器电路放大），使用逻辑电路将其转换为16位二进制数，并存储在内部寄存器中。数据和时钟线由BH1750驱动，由I2C协议支持，允许微控制器与BH1750模块通信，BH1750工作模式是可选的，我们还可以提取照明数据（BH1750寄存器）。3.3.2BH1750的通讯过程第一步：首先发送让BH1750上电命令。第二步：在次发让BH1750送测量命令。第三步：在可以等待BH1750测量结束。第四步：读取BH1750数据。第五步：计算BH1750的结果。3.3.3BH1750的命令BH1750的命令如表3-2所示。表3-3BH1750的命令指令功能代码注释断电0000_0000无激活状态通电0000_0001等待测量指令重置0000_0111重置数字寄存器，重置指令在断电模式下不起作用连续H分辨率模式0001_0000在1lx分辨率下开始测量测量时间一般为120ms。连续H分辨率模式20001_0001在0.5lx分辨率下开始测量测量时间一般为120ms。连续L分辨率模式0001_0011在41lx分辨率下开始测量测量时间一般为16ms。一次H分辨率模式0010_0000在11x分辨率下开始测量测量时间一般为120ms。测量后自动设置为断电模式。一次H分辨率模式20010_0001在0.5lx分辨率下开始测量测量时间一般为120ms。测量后自动设置为断电模式。一次L分辨率模式0010_0011在41lx分辨率下开始测量测量时间一般为16ms。测量后自动设置为断电模式。改变测量时间（低位）011_MT[4,3,2,1,0]改变测量时间3.3.4BH1750原理图BH1750原理图如图3-7。图3-7BH1750原理图3.4红外检测电路此类模块可以有效地适应环境中的光强度。该设备具有红外发射管和红外接收器管。红外线从管子发射出来，如果障碍物（反射）在检测方向上，障碍物会反射红外线，反射红外线会接收管，VCC和GND，凹槽的防护罩条件会有高电平输出，没有避难所的前提会引导接收管，所以可以模拟采集教室门口有人通过，前门可以记录成数，后门可以记录教室的号码，只能知道教室的号码。原理图如图3-8所示。图3-8红外检测原理图注：一个为前门，一个后门。3.5空调、灯光、电子白板控制电路空调、灯光、电子白板都是使用一样的电路，都是通过单片机的引脚来控制继电器的打开与关闭相当于一个电子开关，在电路的跟前都接有一个发光二级管来表示是否通断。原理图如图3-9所示。图3-9空调、白板、灯光原理图3.6显示电路3.6.1LCD1602介绍目前，该设计已选择LCD1602显示器。主要采用的技术是一种新型的自动化工业液晶自动字符显示，可以自动显示两行字符数据，每行数据可以自动显示十六到八个字符的文字或少量的六位数字，正好让我们可以轻松理解可以方便地适应工业系统软件设计的实际应用需求。采用体积小、功耗低、显示信号效果好，是一种非常实用的新型电子信号显示安装方式。该显示模块可以用来显示当教室内的温度值，光照值，以及教室里面的人数。显示模块实物图如图3-10所示。图3-10显示模块实物图3.6.2LCD1602引脚及功能介绍LCD1602的引脚数量众多，共有16只引脚分布其上，下图所示即其引脚分布图如图3-11所示。图3-11LCD1602引脚分布图LCD1602的引脚功能介绍如表3-3。表3-4LCD1602引脚功能介绍引脚号引脚名称引脚功能1GND电源接地端2VCC5V电源正极3VL调节显示器对比度4RS寄存器选择端5RW读写信号线6E使能端口7~14D0~D7双向数据端口15BL+背光正极16BL-背光负极LCD1602工作在3.5至5V的正常工作电压下，内部电路具有自动复位功能，允许光标开关操作和显示间隙。显示器的亮度可以通过外部接触式电位计进行调整。带有存储器的附加内部软件可以存储实时信息和数据。用户可以选择直接使用LCD显示器到微控制器，使用此微控制器应用程序来控制显示器。LCD1602有16个引脚，其中RS和RW上的输出数据输入值主要用于控制微控制器控制器读写输入输出数据。RS和RW工作状态表如表3-4所示。表3-5LCD工作状态介绍RSRW操作命令00写入指令寄存器（清清屏等）01读busy(DB7)，以及读取位址计数器（DB0—DB6）的值10写入数据寄存器（显示各字符等）11从数据寄存器读取数据应用程序命令执行前,LCD显示系统必须把忙信号（模块标记位）先执行,且必须在出现低忙标记位的条件下，指令才能被其正常执行。3.7按键电路按键模块电路连接图如图3-12所示。按键功能顺序从上到下依次是：S1键是进入设置页面的SET键，也是设置项目间切换的软键，S2键是阈值加键，S3键是阈值减键。图3-12按键模块电路连接图四、软件设计4.1主程序设计软件组件的主要任务是完成照明控制电路的处理和传感器信号的处理。例如，当照明过亮时，系统通过照明检测继续监控照明检测电路的输入和工作状态。如果在时间间隔内房间内没有人，系统可以控制内部的环境照明技术，自动关闭设备，并重新分析信号数据处理电路的输入信息状态。系统的主要流程图如图4-1所示。图4-1主程序流程图4.2温度采集处理程序#ifndef_DS18B20_H_#define_DS18B20_H_sbitDQ=P1^0;ucharDS18B20_flag;ucharDS18B20_time;//全局变量设置，严格延时专用voiddelay_18b201ms(){unsignedchari,j; for(i=0;i<4;i++) for(j=0;j<33;j++) ; }voiddelay_18b20nms(unsignedcharn){unsignedchari; for(i=0;i<n;i++) delay_18b201ms();}函数作用：初始化DS18B20，应答信号读取bitInit_DS18B20(void) { bitflag;//DS18B20存在与否标志储存，不存在、存在分别用flag=1、0表示；DQ=1;//先将数据线拉高for(DS18B20_time=0;DS18B20_time<2;DS18B20_time++);//略微延时约6微秒DQ=0;//由高拉低数据线（480~960us）for(DS18B20_time=0;DS18B20_time<200;DS18B20_time++);//略微延时约600微秒//将低电平复位脉冲（持续480~960us）发送至DS18B20DQ=1;//数据线释放（拉高数据线）for(DS18B20_time=0;DS18B20_time<10;DS18B20_time++);//约30us延时（通过DS18B20等待存在脉冲输出后15-60秒内的总线释放状态）flag=DQ;//存在脉冲输出与否通过单片机检测（存在，DQ=0）for(DS18B20_time=0;DS18B20_time<200;DS18B20_time++);//延时充分，直至全部部输出存在脉冲return(flag);//返回检测成功标志}函数作用：一字节数据读取（自DS18B20）unsignedcharReadOneChar(void){ unsignedchari=0; unsignedchardat;//读出数据（一字节）存储 for(i=0;i<8;i++) { DQ=1;//先吧拉高数据线 _nop_(); //这时候在等待（一个机器周期） DQ=0; //从书中读取数据（由DS18B20处理），单片机只需通过高低拉动数据线，读取的时候就可以开始了 _nop_();//这时候在等待（一个机器周期） DQ=1;//人工提高数据线，以便微控制器能够扩展输出电平检（DS18B20）。 for(DS18B20_time=0;DS18B20_time<2;DS18B20_time++) ;//约6us延时，以便于主机采样（15us内） dat>>=1; if(DQ==1) dat|=0x80;//=读1，在dat中存入1 else dat|=0x00;//读0，在dat内存入0 //r[i]中存入电平信号DQ（单片机测获） for(DS18B20_time=0;DS18B20_time<8;DS18B20_time++);//3us延时，两个读时序间应有恢复期（＞1us） } return(dat);//16进制数据（读出）返回}函数作用：一字节数写入DS18B20voidWriteOneChar(unsignedchardat){ unsignedchari=0; for(i=0;i<8;i++) { DQ=1;//这里先拉高数据线 _nop_(); //这里在等待上一个机器周期 DQ=0;//数据线从高拉上低，写一上个时序启动 DQ=dat&0x01;//使用一些二进制数据来写入和导出操作 //输送向数据线，以便利采样（DS18B20） for(DS18B20_time=0;DS18B20_time<10;DS18B20_time++) ;//约30us延时，15~60us（拉低后），DS18B20从数据线上采样 DQ=1;//释放数据线 for(DS18B20_time=0;DS18B20_time<1;DS18B20_time++) ;//3us延时，2写时序间恢复期至少1us dat>>=1;//右移各二进制位数据（dat内）1位 } for(DS18B20_time=0;DS18B20_time<4;DS18B20_time++) ;//稍作延时,给硬件一点反应时间}voidReadyReadTemp(void){ Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); WriteOneChar(0x44); //delay_18b20nms(200); Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); WriteOneChar(0xBE);}如图4-2所示为温度检测的流程图图4-2温度检测程序流程图4.3光强检测处理程序光强检测为五步：发送断电指令图4-3发送断电指令调用上面函数即可：Bh1750Write(0x00);发送通电指令使用上面的函数发送通电指令即可：Bh1750Write(0x01);发送测量指令使用上面的函数发送测量指令即可：Bh1750Write(0x10);读取测量结果读取16位数据后，需要对数据进行合并，然后根据官方公式得到最终结果。——是实际的光值。I2cSendByte(0x47);//发送器件地址和读方向for(i=0;i<2;i++)//开始读取数据，bh1750一次会发送16位数据，所以要接收两次{ sbuf[i]=I2cReadByte();}I2cStop();//停止本次通信计算数值最后一步计算最终数值dat=sbuf[0];dat=(dat<<8)+sbuf[1];//合成16位数据num=(float)dat/1.2;//根据芯片手册的具体公式得到最终值如图4-4所示为BH1750的程序流程图图4-4BH1750程序流程图4.4红外检测处理程序红外检测程序相对来说比较简洁定义两个引脚就可以做出判断sbitKeyIn=P1^4;//前门sbitKeyOut=P1^3;//后门if(KeyIn==1)//有人进去{ mEX++;//人数加一 while(KeyIn);}if(KeyOut==1)//有人出去{mEX--;//人数减一 while(KeyOut);}4.5控制程序设计控制程序的基本步骤如下图4-5所示：图4-5控制程序流程图五、样机测试根据硬件电路原理图设计的智能教室，首先在altiumdesingner上面画出原理图，然后根据altiumdesingner画图将上面的元器件按照原理图按键，包括从最小系统到一个一个电阻按键、液晶显示器LCD1602、晶振、DS18B20、BH1750、蜂鸣器、排插、跳线一步一步的供需焊接到板子上面，焊接和安装好之后，开始对智能教室系统进行调试，打开keiluvsion进行跑程序，下载STC-LSP，编译成功后，通过STC-LSP刻录keil生成的十六进制文件。程序刻录后，接通电源，检查线路，没有问题。开始测试，电源会在LCD1602液晶屏上显示当前室内温度和光值，可以设置温度和光值的上下限，温度大于阈值的空调将开启，光值小于阈值的灯将亮起，大于阈值的指示灯将熄灭，太多的白板将被打开。5.1数据实时显示图5-1数据实时显示实物图5.2按键切换模式，数据调整 图5-2数据实时显示实物图5.3超出温度上限23℃空调打开图5-3样机超出温度上限空调打开显示图5.4超出光照上限1000lux关灯图5-4样机超出光照上限关灯显示图5.5红外检测室内人数达到8人白板亮图5-5样机检测室内人数白板亮显示图市场调查分析6.1市场发展及现状智慧教室是一种新型的教育形式，有别于传统授听课方式，课前学生提前预习，课中学习分组讨论，随时测试，教师能快速掌握每位学生学习情况，并进行针对性指导。智慧教室运用现代化手段切入整个教学过程，让课堂变得简单、高效、智能，有助于开发学生自主思考与学习能力。智慧教室设备能够体现物联网的三个层次(应用层、网络层、感知层)，运用传感器、射频识别(RFID)等技术，使信息传感设备实时感知任何需要的信息，按照约定的协议，通过可能的网络(如基于WIFI的无线局域网、移动通信、电信网等)接入方式，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品的智慧化识别、跟踪、监控和管理。同时，智慧教室还能满足学校物联网技术专业开设的物联网导论、传感器原理及应用、无线传感器网络及应用、RFID技术及应用、物联网工程及应用、物联网标准与中间件技术、物联网应用系统设计等课程的实践实训教学需要，并为学生或教师的物联网技术应用项目开发提供平台。使学生通过智慧教室实验平台，能掌握物联网技术基础理论、物理信息系统标识与感知、计算机网络理论与技术和数据分析与信息处理技术等知识，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广专业知识，具备一定的工程应用系统的开发、实践能力和科学研究能力。如今，在线作业、智慧教室、微客等新型智慧教学辅助系统，已逐渐为传统教学提供全面信息化支撑。教育信息化建设，推动了在线教育大数据的应用，教育领域的研究者和实践者正在积极探寻大数据技术与教育最适合的结合点和实施方式。挖掘数据的潜能越发被各个领域所重视，也使得数据助力教育决策的研究获得了新的发展机会，并逐渐在热点频出的教育信息化热潮中展现出其发展潜能和优势。6.2产业化前景我国有庞大的教育市场，截至2020年末，全国共有各级各类学校53.71万所，各级各类学历教育在校生2.89亿人，专任教师1792.18万人，智慧教室的建设需求是巨大的。另外，鉴于教育信息化对教育的巨大促进作用，政府从政策、资金等多方面推动教育信息化的发展，促进了智慧教室行业的繁荣。因此，我国智慧教室行业市场需求旺盛，发展迅速。目前我国智慧教室行业的需求主要分布在K12教育和高等教育两个版块，结合国家智慧教室项目招投标情况来看，近两年我国高校的智慧教室招投标项目较多，建设速度较快，K12教育相对高等教育来说，稍有落后。前瞻结合智慧教室企业的实际业务情况，以及K12教育和高等教育的教室数量、学校数量等基础数据，预