I基于單片機的樓層智能節電照明系統設計摘要隨著現在市場經濟不斷蓬勃發展，人們對于可控制開關的需求越來越高，市面上的開關種類也各式各樣，越來越齊全。但這些新型的智能電子開關仍存在著不足，滿足不了人們的要求，針對我國市場各類電子開關存在的現狀和問題，畢業設計選題為樓層智能節電照明系統電位感應開關。本文設計了樓層智能節電照明系統電位感應開關，主要是由單片機來進行對電路的控制，超聲波傳感器負責采集電路、人體觸摸控制電路、開關指示電路、LED燈控制電路共同組成。當人體觸摸開關后，單片機接受按鍵信息讀取按鍵值，隨后驅動LED照明，啟動內部計時器發送超聲波脈沖閥，此時將檢測是否有脈沖返回，當檢測有脈沖返回時，將會把測距值通過LCD顯示屏顯示，此時為實時距離，當實時距離超過設定的距離2米時，系統控制LED進入30秒的延時功能。在經過觀察不同年齡段的人用不同的速度經過一層樓梯所需要的時間為13秒左右，而在經過轉彎處到達下一階梯時需要5秒左右，但是現在的“低頭一族”體量不斷增大，故他們在經過轉彎處時需要增加2-5秒。在不同的場合環境里一層的樓道總長不超過15米，所以在設定超聲波探測距離時通設定了探測距離值為2米，并且延時30秒可保證路人能在有照明的情況下到達下一樓層。通過在控制人的高度變量情況下，我在宿舍樓道，教學樓樓道地方進行上下樓多次實驗后發現本設計在觸摸開關LED開始照明后進行工作，遠離指定探測范圍2米后，開關進入延時30秒LED關閉的倒計時。關鍵詞：單片機；超聲波測距；觸摸開關；傳感器；目錄TOC\o"1-2"\h\u25752第一章前言 2236461.1研究背景和意義 288111.2國內外發展現狀 357791.3課題設計 415331第二章系統整體設計 621882.1系統組成部分 6263582.2傳感器部分電路設計 9204722.3控制電路設計部分 11214772.4顯示模塊 11266782.5單片機系統電路原理 12297372.6安裝位置 1214860第三章系統的軟件原理 1476463.1單片機主程序設計 14148273.2觸摸模塊軟件設計 1459923.3超聲波模塊軟件設計 1544703.4LCD顯示模塊軟件設計 1513673第四章系統的安裝與調試 16302514.1系統的安裝 16177304.2樓層智能節電照明系統電位感應開關的實驗測試與結果 177769第五章總結 194271參考文獻 203788附錄 22第一章前言1.1研究背景和意義如今，人類社會的發展已經進入了一個高度文明的階段，人類思想的進步和科技的創新使得各種新事物不斷涌現。與此同時，加快了社會發展的進步速度。從某種意義上來說，人類社會的發展離不開能源的發現和使用。但是目前，人類使用的大部分都是化石能源，無論是在開采過程中，還是在使用過程中，都會對環境造成破壞。而且化石能源市不可再生的，過度的依賴可能會造成資源的緊缺。另外，對于化石能源無節制的開采和利用，終有一天化石能源會被耗盡，到那時候人類將面臨能源危機。再者，現在社會的科技水平對于新能源的利用與技術掌握還不夠成熟，核物理能源的安全性也不能得到保證。核能是一種唯一被公認的可替代常規能源的現代能源，它的能量密度大，成本低，而且不會造成空氣污染，也不會加重溫室效應。但其放射性材料的使用，一旦泄漏將對人體產生嚴重的危害，甚至產生災難性的后果。切爾諾貝利核電站和福島核電站的核泄事件說明了核能具有潛在的不安全性，并不能完全替代常規能源。新能源技術是高新技術的支柱，它包含了核能技術、太陽能技術、流體發電技術以及地熱能、海能技術等[1]。其中核能技術與太陽能技術是新能源技術的主要標志，核能、太陽能的開發利用打破了以石油和煤炭為主體的傳統能源觀念，開創了新時代。前者在目前的研究現狀來說技術還不成熟，后者需要大面積的設備和很大的投資及由于地球的自轉，使得太陽能具有間歇性，這兩個對于照明節能，環保方面仍存在缺陷,容易形成無用價值照明。根據國家能源局發布的全社會用電量的數據來看：全國全社會用電量累計27759億KWh，同比增長2.7％[2]。其中，在樓道照明里，有實用價值的照明用電約占總耗電電量的60％，無用價值約占40％，這與當前的節能、環保的國策不相適應[3]。而且隨著經濟社會的發展和人民生活水平的提高，照明用電量占的比例不斷增大[4]，其中在樓道照明這一方面就耗費了大量電能。樓道照明和人們的日常生活息息相關，例如生活小區，寫字樓多層或高層建筑離不開樓道照明，但是在夜間時，樓道里的照明燈不論是否有人經過，它從夜晚一直照明到天亮，造成過度的消耗和浪費。隨著科技的不斷進步，人們對于在樓道照明節能方面做出了很多努力，現在市面上越來越多各式的控制照明的開關受到歡迎。但大多數還是機械開關在樓道照明中應用廣泛，這種墻壁開關基本上都是翹板式、機械按鈕式，雖然這些結構簡單、低價格，但它使用壽命短，存在嚴重的安全隱患[5]。由于機械墻壁開關的種種弊端，廣大研究者正嘗試用新穎的電子觸摸開關代替傳統的機械開關。這種新型墻壁觸摸電子開關是利用人體指腹觸摸開關平面上的感應點，隨后產生交流信號的變化從而控制電源的通、斷情況[6]。這一采用人體觸摸來實現隊開關的通斷控制，在現實生活中應用得越來越廣泛，因為它具有靈活便利，沒有機械損耗的這一優點。現在市面上出現類似的電子觸摸開關，有普通的單點開關、單點延時開關以及電阻屏、電容屏的多點控制[7]。但是市面上這些觸摸開關得不到高速度及高靈敏度支持。有些因為在粗玻璃層或組分之間的氣隙過大，很難有效工作。盡管如此，觸摸開關的出現，很好的解決了沒必要的機械損耗和安全性問題[8]。因此，對樓道照明系統中以電位感應為基礎的觸摸開關的性能研究，既可以通過人體觸摸來實現開關的觸發、延時及關斷，也可以合理使用樓道照明用電，有效減少樓道無用照明的消耗，對節約能源具有重大意義。1.2國內外發展現狀國外研究現狀：智能照明是近年發展起來的，被業界寄予很大期望的行業經濟增長點。世界照明巨頭飛利浦領先出產了智能控制類型的照明產品，采用最新的WIFI控制技術控制各式LED燈具[9]，這樣的產品國內企業也在生產。它是一種Wi-Fi直連，不需要橋接器，只需要下載WiZAPP就可以操控LED燈。這類新型的智能產品使用的范圍環境小，多使用就家居照明，樓道照明上鮮少使用，另外該類產品價格高，大多數人們仍然會選擇傳統的電子開關。所以在近年企業的市場銷售狀況來看，這種新興的智能產品WIFI控制智能照明的市場沒有打開多大的銷路，屬于“叫好不叫座”，消費者可接受程度差。而且數據資料顯示，即便是電工和照明行業排名最靠前的大型企業，智能照明產品所能達到的年產值也普遍不足千萬（指分散控制的家居型產品，集中控制的智能照明產品除外）[10]，這同早前預計的可望達到幾千億規模的國內市場規模差距太大。國內研究現狀：2021年是全面落實新的“十四五”規劃，建設社會主義現代化的第一年，也是中國共產黨成立一百周年，是確保能源發展和改革的關鍵。目前，國內外形勢復雜，能源安全風險不容忽視[11]。在我國，從跨國超大型企業所率領的潮流看，燈控一體的傾向日益明顯。沒有電子開關是不可能得到各種自動控制的效果的[12]，但是采用電子開關，則需要它滿足與各種燈適配的要求。這就是目前面臨的主要問題，電子開關的技術發展未跟上照明現實的發展需要。在過去普遍使用白熾燈的年代，由于白熾燈對微小電流極不敏感，就沒有形成對電子開關應用的阻礙，但新型節能燈種廣泛應用后，這個矛盾就變得極為尖銳了。新型節能燈的廣泛使用帶來的新課題值得技術人員進行研發，其實它早十幾年就已經被提出，最初幾年，國內行業內外曾一度掀起此類電子開關研發的熱潮，出了不少成果，例如聲控開關、機械開關、光控開關，紅外電子開關等新型智能類型的電子開關進入人們的視野，機械開關它是屬于觸點開關，是以物理機械的形式將通路達到開與關的狀態，它的要求和條件不怎么苛刻，但有接觸不良，使用不便，壽命短，容易發生故障等缺點，而且摩擦力大易損壞，而且如果忘記斷開的電源會嚴重浪費能源，另一種光控開關和聲控開關，它是通過采用光電探視，人體感應等方式改變電路通斷，不需要直接觸碰，對硬件損耗小，壽命更長。但是光控開關對光線的強弱要求苛刻，而聲控開關則有時會被噪聲影響，干擾環境安寧。而紅外開關是在它的作用范圍（控制角、距離）內只要有人的時候燈會持續照亮，這種開關具有很強的抗干擾的能力，但作用范圍小，開關的成本高[13]。經市場的檢驗，這些產品因技術不夠成熟，產品不夠穩定，質量難以達到用戶的使用要求導致受眾面積不廣。1.3課題設計1.3.1設計內容和實現功能研究內容：本文介紹了樓層智能節電照明系統電位感應開關控制方案，分析了電位感應開關的電路原理和照明系統電位感應開關智能控制的軟件實現流程，并制作了相應的作品，并且驗證該設計的可行性。本設計是根據現在社會發展以及需求而設計出的一款樓層智能節電照明系統電位感應開關。與目前市面上使用的聲控開關，光控開關和紅外開關相比，本設計感應靈敏、使用方便、且開關的成本不高、不受噪聲和光線強弱的影響、有很強的抗干擾能力。再者因為具有自動關閉的功能，可以減少能源的消耗，也不會因為環境影響造成開關誤開能源的浪費。該智能電位感應開關的控制系統主要有單片機控制電路，超聲波傳感器采集電路、人體觸摸控制電路、開關指示電路、LED燈控制電路。單片機接收按鍵信息、距離檢測、和人體信息，對燈光部分進行控制命令，從而實現智能節電照明系統電位感應開關控制功能。擬解決的主要問題：1.設計的樓層智能電位感應開關具有哪些特點；2.觸摸的敏感性如何；3.開關的控制時長為多少，是否可以達到節能的效果；4.如何使用超聲波測距實現我們“人走燈自動滅”的功能；5.設計的樓層智能電位感應開關是否滿足人們的需求，其應用前景如何。1.3.2系統分析本設計要解決的問題針對擬解決問題1：通過考察市面上的電子開關，本開關具有防水、可代替傳統按鍵、夜晚指示功能，人體觸摸感應靈敏，延時自動熄滅等特點。利用焊接LED燈在四個頂角，夜晚時LED燈會亮著引導路人觸摸樓層智能電位感應開關，這在一定的成都上方便路人在生活中省去了摸黑開燈的麻煩。當利用TTP223電容式觸摸傳感器IC時，觸發傳感器后，LED亮燈，模塊輸出將從低電平切換到高電平。通過焊接跳線允許將其工作模式變為低電平有效或觸發啟動輸出。另一方面，采用超聲波測距傳感器從而完成開關的延時自動熄滅。針對擬解決問題2：TTP223電容式觸摸傳感器IC處于工作狀態時，傳感器范圍約為5mm[14]，且具有防水特點，可防止感應不靈敏。TTP223電容式觸摸傳感器的功率極低，工作電壓僅為2.0V?5.5V。在高速響應模式中，最大響應時間為60mS，而在低功率模式中，VDD=3V，響應時間為220mS。TTP223電容式傳感器是電容式屏幕，它不用手指的壓力而改變電流，它可以與任意帶電物質一起使用—包括人體皮膚。當手指敲擊屏幕時，一部分電荷轉移到手指上形成電路，隨后在屏幕的該點產生電壓降，此時開關就會立即打開，樓層的燈光就會亮起。針對擬解決問題3：開關的時長根據路人經過可探測區域范圍來計算。當路人觸摸開關后行走距離超過2米，此時燈光會延時30秒自動熄滅，而當路人仍在2米距離內，燈光則會一直亮從而達到有效節能效果；探測距離的時候利用超聲波測距傳感器。針對擬解決問題4：利用超聲波測距達到“人走燈自動滅”的效果。利用超聲波測距，指定范圍為2米，當路人上樓梯時距離開關超過2米后，開關將執行延時30秒后自動關閉指令。當路人一直在超聲波測距指定范圍內時，單片機主控系統控制燈光處于打開的狀態，而當路人移動的范圍在超聲波探測距離外時，單片機控制燈光部分執行LED燈的延時關閉功能。這樣可防止當路人在樓道突發事故時可一直有燈光照亮，人走后LED燈自動關閉也不需像常見的電子觸摸開關或者翹班式機械開關打開了還需要再一次觸摸關閉。針對擬解決問題5：本樓層智能節電照明系統可達到高靈敏、反應速度快、壽命長、防水，只需要輕微觸摸、延時關閉等功能，前景廣闊。當我濕手使用電子開關時，有時會發生被電擊。而電子開關比普通開關具有更大的交互性，所以觸摸開關是更好的選擇；人體觸摸即可打開開關，靈敏度高，迅速照亮樓層，完全不用擔心反應不靈敏，特別是在夜晚時，需要摸黑爬上樓。不會制造噪音，也不用擔心影響居民的生活環境，給大家帶來一個舒適安靜的美好生活體驗。第二章系統整體設計本樓層智能節電照明系統中的電位感應開關設計的控制系統主要有單片機控制電路，超聲波傳感器采集電路、人體觸摸控制電路、開關指示電路、LED燈控制電路共同組成。然后單片機根據接受到的按鍵信息、距離檢測、和人體信息，對燈光部分進行控制命令，從而實現智能電位感應控制功能。2.1系統組成部分2.1.1系統工作原理圖2-1 系統示意圖該系統組成如圖2-1所示，主要由四部分組成：1.傳感器部分有：超聲波傳感器、電容式觸摸傳感器；2.以89C52組成的中央處理單元：接收信號進行處理并發出控制命令；3.燈光控制電路部分：由89C52發出的指令進而進行控制燈光的亮滅；4.開關指示電路：四個LED燈夜晚時發亮。2.1.2主控芯片介紹STC89C52單片機設計是新一代單片機設計，此單片機是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有一些傳統51單片機不具備的功能，可直接使用串口下載[15]。銷售市場有一個非常大的CMOS8位微處理器，帶有8K系統內軟件可編程閃存。在單個芯片上，有一個聰明的8位CPU和系統內軟件可編程閃存，促使STC89C52為許多嵌入式操作系統軟件提供了非常靈活、合理的解決方案[16]。它具有以下規格：9k字節閃存，512字節RAM，32位I/O端口線，看門狗1定時器，嵌入式4k高清晰度BEEPROM，MAX810延遲電路，雙工串行接口，三個16位定時器/計數器，A6-空間向量2級中斷結構[17]。此外，STC89X51可以將靜態數據壓縮到0Hz以用于邏輯實際操作，并且兩個程序都可以選擇節能模式。在備用模式下，CPU停止工作，從而允許RAM，定時器/計數器，串行通訊和中斷再次起作用。在斷電保護措施下，RAM內容被存儲，振蕩器被鎖定，并且微控制器設計的所有工作終止，直到下一個中斷或硬件校準終止。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選[18]。STC89C52單片機引腳圖如2-2所示：圖2-2STC89C52單片機引腳圖STC89C52單片機的引腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。端口P0：端口P0是一個8位漏極電平端口，它的每個引腳可以吸收8TTL柵極電流，當P1端口寫入1時，它被指定為高阻抗輸入。P0可用于存儲外部程序中的數據流的內容，可以認為它是一個特定的地址第八位。當加載FIASH程序流時，使用P0端口號作為源代碼后輸入端口號。進行FIASH認證時，P0輸出初始代碼。這時，必須將P0的外部世界拉起。端口P1：P1端口是具有內部拉伸電阻的8位端口。P1端口的油壓緩沖器能夠接受4TTL的柵極電流進行輸出。如果在P1端口輸出中加載1，則從內部展開，可用于輸入。如果P1端口向外延伸到低頻，則通過內部延伸輸出電流。寫入并確認Flash后，P1端口將作為第8個詳細地址被接受。端口P2：P2端口是具有內部張力電阻器的8位雙I/O端口。P2端口的油壓緩沖器能夠接受輸出4個TTL門電流。當端口P2加載“1”時，引腳從內部被電阻器拉扯。因此，在用作按鍵的情況下，P2端口在外界下降，輸出電流量。這是由于內部上拉。當P2端口被用于存儲程序的外部存儲器或外部數據存儲器的16位詳細地址時，P2端口輸出詳細地址的高8位。接收詳細地址“1”后，使用內部拉伸電阻優勢。當讀寫功能被執行到具有8位外部地址的數據存儲器中時，P2端口輸出該唯一的功能存儲器的內容。在FLASH程序流加載和認證期間，P2端口接受高8位詳細地址信號和實際操作信號。P3端口：P3端口由八個引腳構成（見表2-1），可以接收和輸出4個TTL柵極電流。當P3端口加載“1”時，它們在內部作為上拉電阻上拉并用作鍵。作為輸入，由于外部下拉電路的電源頻率較低，因此P3端口將由于上拉輸出電流（ILL）。表2-1P3端口的八個引腳P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0計時器0外部輸入P3.5T1計時器1外部輸入P3.6/WR外部數據存儲器寫選通P3.7/RD外部數據存儲器讀選通另外，P3端口接收一些操作數據信號以進行閃存編程和編程驗證。時鐘電源電路：89C52單片機設計的時鐘信號一般有兩種接收方式：一種是內部時鐘模式，另一種是外部時鐘模式。內部時鐘模式如圖2-3所示。89S51單片機具有諧振電路，只需連接單片機設計的XTAL1（18）和XTAL2（19）引腳即可連接石英諧振器（俗稱晶體振蕩器電路），它構成了一個諧振電路設備，并在微控制器設計內部創建了一個脈沖發生器數據信號。圖中電容器C1和C2的效率是穩定且快速啟動。電容值為5?30pF，典型值為30pF。圖2-389c52內部時鐘電路復位電源電路：當由89C52單片機設計的RST引腳輸入高電平并保持兩個振蕩周期時，如果該引腳始終保持在低電平狀態，則將在單片機的設計內實現復位操作，單片機處于循環系統復位狀態。電源電路得復位通常選擇上電自動復位和按鈕復位這兩種方法進行選擇。該設計方案是使用功能鍵手動重置。手動復位功能鍵有兩種方式：脈沖信號方式和脈沖方式。脈沖信號的復位根據RST（9）端子與開關電源Vcc的連接完成。功能鍵手動復位電路如圖2-4所示。99圖2-489C52復位電路2.2傳感器部分電路設計本設計功能的實現的關鍵控制系統的控制回路要在單片機設計的作用下操作[19]。當然，傳感器在其中也起到了至關重要的角色。傳感器是一類轉換器，它能轉換電子信號，能改變被測量目標的物理條件。它主要被用于檢測系統自身、運轉對象、操作環境的狀態，提供有效的控制系統的操作信息[20]。本設計涉及到觸摸模塊和測距模塊中都使用了傳感器。2.2.1觸摸模塊觸摸模塊電路見圖2-5。圖2-5觸摸模塊電路本模塊采用TTP223觸摸傳感器實現人體觸摸控制電路。觸摸鍵檢測IC，提供1個觸摸鍵，它是為了替代傳統按鍵而設計的。2.2.2測距模塊本模塊利用超聲波測距是實現樓層智能節電照明系統電位感應開關的自動延時關閉的重要一環，在這里我采用HSR-04超聲波傳感器。它性能穩定，估計距離精準，模塊高精度，盲區小[21]。HSR-04超聲波傳感器采用IO端口TRIG觸發測距，提供至少10us的高電平信號，模塊自動發送8個40khz的方波，自動檢查信號是否返回，信號返回后，通過IO口ECHO輸出高電平，高電平持續的時間是從超聲波從發射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2。HSR-04超聲波傳感器見圖2-6。圖2-6HSR-04超聲波傳感器超聲波傳感器測距示意圖如圖2-7所示。圖2-7超聲波傳感器測距示意圖2.3控制電路設計部分單片機燈光控制電路如圖2-8所示圖2-8單片機燈光控制電路圖2-8是由單片機組成的燈光控制電路。LED的負極接地，正極接在低頻放大-PNP型三極管Ｑ1的集電極上。2.4顯示模塊本模塊主要顯示超聲波測距的指定范圍、所探測到的距離及LED燈進入自動倒計時狀態。LCD1602液晶屏主要用來顯示數字、字母、圖形以及少量自定義字符[22]。有16個引腳、8位數據總線P0-P7、RS、R/W、EN三個控制端口，可以顯示2行16個字符，工作電壓為5V，并且具有編碼后的對比度調整和逆照明。液晶顯示電路如圖2-9所示。圖2-9顯示模塊電路2.524129單片機系統電路原理本設計的電路原理圖如圖2-10所示。圖2-10系統原理圖系統電路主要分為三個部分：單片機芯片。芯片9腳為芯片的復位電路，18腳和19腳為芯片的晶振電路。觸摸模塊。TTP223觸摸傳感器IC捕獲到人體觸摸時，將信號傳到單片機系統內進而控制電路使LED燈發亮。超聲波模塊電路。主要由HSR-04超聲波傳感器和SN74HC04反相器組成，接收并處理信號給單片機芯片。顯示模塊。單片機主控系統接收超聲波傳感器傳來的測距值通過液晶屏顯示。2.6安裝位置為了能更好的達到節能和便利效果，每一樓層的拐角處都安裝一個開關和超聲波傳感器，方便路人上下樓。本樓層智能節電照明系統中的電位感應開關設計和超聲波傳感器探頭安裝位置如圖2-11所示。圖2-11開關設計和超聲波傳感器探頭安裝位置圖第三章系統的軟件原理本設計軟件系統是在KeilμVision4開發環境下，根據設計的具體要求進行程序編寫的，將所需程序編寫到一個工作文件中，然后編譯運行生成hex文件，最后將它燒錄到STC89C52單片機片。3.1單片機主程序設計單片機主程序設計流程圖如圖3-1所示。圖3-1主程序流程圖圖3-1是樓層智能節電照明系統電位感應開關的軟件程序流程的整體框架圖。程序運作時數據會有進入一個初始化狀態，隨即開啟中斷以及啟動計時器，接著設置中斷會返回到入口。由于系統需要檢測到外部的工作環境情況，進入循環系統，最后由單片機主控輸出處理后的信號由LED和LCD1602顯示出來。3.2觸摸模塊軟件設計觸摸模塊設計流程圖如圖3-2所示。圖3-2觸摸模塊流程圖圖3-2是樓層智能節電照明系統電位感應開關的軟件程序觸摸模塊流程圖。當系統程序對數據初始化時，判斷是否有按鍵按下，是就執行下一指令，驅動LED照明和超聲波進入測距工作狀態。3.3超聲波模塊軟件設計超聲波模塊工作的流程圖如圖3-3圖3-3超聲波模塊流程圖圖3-3是樓層智能節電照明系統電位感應開關的軟件程序測距模塊流程圖。當判斷有按鍵按下時，主程序會給超聲波發生器傳輸信號，這時候中斷和定時器0打開并處于計算時間的狀態，超聲波接收器在這時候會接收到回波信號并且產生一個低電平傳輸到單片機的P0.0端口，當檢測到有脈沖后，定時器關閉，定時器里的計數被拿出來從而得出測距值。3.4LCD顯示模塊軟件設計LCD顯示模塊設計流程圖如圖3-4所示。圖3-4LCD顯示模塊流程圖圖3-4是樓層智能節電照明系統電位感應開關的軟件程序顯示模塊流程圖。將超聲波測出的實時距離通過液晶屏顯示。第四章系統的安裝與調試實物的安裝與調試，可以有效的確認設計是否達到預期目標。在本設計中，系統的整體安裝由硬件部分和軟件部分共同組成，由各個元器件組裝成實物。在安裝過程中，需記錄系統單片機的運行、測距模塊的校準產生的實際變化，進行綜合的觀察與調試。4.1系統的安裝將各個模塊依照原理圖安裝到已經設計好的電路板上。在設計電路時，將每個模塊引腳的功能詳細的了解，然后在草稿本上寫出各個模塊部分的引腳功能圖，將各個部分的實物模塊根據草稿圖進行合理的排版，根據各個模塊的引腳功能進行正確的安裝焊接。整體安裝后如圖4-1所示。圖4-1系統安裝圖4.1.1單片機主控模塊本設計軟件的單片機我選擇了STC89C52芯片，明確和各個引腳的功能和作用，并且把各個引腳引到相應的連接位置，以達到單片機控制各個模塊的作用。在STC89C52以識別數據信號之后，然后把信號傳給相應的模塊顯示出來，例如LCD1602液晶屏顯示距離和倒計時[23]。4.1.2測距模塊在測距方面我選擇使用超聲波傳感器測距控制模塊，它是通過超聲波發送器和超聲波接收器檢查距離，在這個設計里我采用的測距傳感器是HSR-04超聲波傳感器，它的探測距離在2cm-450cm內，精度可達0.2cm，一個控制口發送一個10US以上的高電平，隨后在接收口等待高電平輸出。一旦有輸出就可以打開定時器進行計時,當這一個口變成低電平的時就讀取定時器的值,這時獲取的數值是此次測量距離的時間,就可以算出距離。進行不斷的周期測,就能達到移動測量的值，然后測距傳感器接收的信息傳給單片機經過處理，從而達到單片機控制的目的。4.2樓層智能節電照明系統電位感應開關的實驗測試與結果本設計通過測試觸摸設置，測距設置，LCD1602顯示均完成，目前本設計可以在檢測實時距離超過2米時，單片機主控程序接收到信號，進行倒計時30秒，LCD1602液晶屏上會實時顯示要求距離200cm,實時距離(cm)，倒計時（s）。4.2.1設計成果實物接通電源，觸摸開關，LED燈亮起，超聲波傳感器進入檢測距離工作狀態，LCD1602液晶屏顯示相關數據如圖4-2所示。圖4-2觸摸開關超聲波傳感器對測量物體進行了實時測量其距離如圖4-3所示。圖4-3進行實時測距檢測物體超過超聲波傳感器指定的檢測范圍后燈光進行延時30秒，當30秒倒計時結束后燈光自動熄滅如圖4-4所示。圖4-4倒計時結束燈光熄滅4.2.2實驗測試數據及結果樓層智能節電照明系統電位感應開關分別在教學樓和宿舍樓測試的數據及結果如表4-1所示。表4-1樓層智能節電照明系統電位感應開關分別在教學樓和宿舍樓測試的數據及結果樓層智能節電照明系統電位感應開關設計測試上樓速度（m/s