系统设计总体方案
照明控制器的照明控制原理：将教室分为0～5六个区，如图2-2所示，屋顶中央圆盘上固定6个人体检测模块，传感器位于图2-2中传感器1的位置，朝向6个分区，分别对6个区域进行监视，其中在1和4区放置照度检测模块，分别检测靠门侧3个区和靠窗侧3个区的照度。在教室的进门处加一个“双元型”热释电红外传感器，位于图2-2中传感器2在位置，对实验室的人数进行监测，达到系统的完整。本系统控制的总体框图如图2-3所示，照明智能控制器控制分区的照明灯具，单片机读入人数监测的监测值，送入上一级（栋层控制器）。原理框图如2-3所示：
图2-3 原理总框图
在以上的模块设计中，照度检测、人体检测上届学长已完成，本设计以人数监测模块为重点，并对系统的抗干扰做进一步处理。
2.3 方案论证
对于一项设计而言，找到合理的设计方案是至关重要的，因为它不仅决定着设计实现与否，还决定着设计结果的准确性。
2.3.1 中央处理器的选择
房间层中央处理器主要作用是做简单的逻辑控制，并不涉及复杂的算法。
AT89S51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O 口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16 位定时/计数器，一个5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路[4]。同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。本系统设计选择AT89S51单片机作为房间层中央处理器，如图2-4所示。
89S51相对于89C51增加的新功能包括：
1、工作频率为33MHz， 89C51的极限工作频率只有24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。
2、内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。
3、具有双工UART串行通道。
4、双数据指示器。
5、电源关闭标识。
新增加了许多功能，性能有了较大提升，价格却基本不变，甚至比89C51更低！
2.3.2 人数监测模块设计
方案一：人体识别方法：
在屋顶中央圆盘上固定6个人体检测模块，在最中央安放一个可转动的摄像机，首先依据人体感应模块得到的人员分布情况，利用电机转动摄像机到有人员分布的区域，进行图像采集，经过图象处理得出室内人员的数量。原理框图2-5如下：
图2-5 人体识别原理框图
此方案操作不方便，反应时间长，不宜进行实时监测，而且误差较大，价格昂贵，不宜进行大规模生产。
方案二：人数监测方法：
将双元型热释电红外传感器[3]安装在门框的同一侧，相互间隔适当的距离。人体经过传感器时，人体的运动方向不同，传感器输出的信号也不同，进而判断是进入房间还是离开房间[5]。系统原理框图2-6如下：
图2-6 人数监测原理图
通过以上分析比较，本设计采用方案二，方案二的实现成本较低，容易实现；但热释电红外传感器的安放位置还是比较困难的，而且人经过门的速度也是不尽相同的，故在本设计中有一定的理想化处理成分，在实践中总结其最好的距离和位置，以达到最好的监测效果。
2.3.3 人员数量显示模块设计方案
方案一：液晶显示器(LCD)是一种低功耗的显示器件，在袖珍式仪表或低功耗应用系统中有广泛的应用。液晶显示器有标准段式液晶显示器、字符点阵液晶显示器和全点阵图形液晶显示器三种。液晶本身并不发光，而是借助自然光或外来光源显示数码，它的优点是工作电压低、耗电极省，但在黑暗中显示需加背景光，相应刷新速度低，而房间号的显示需要醒目，液晶显示的字符较小，只有近距离才较易看清，成本也较高。
方案二：采用LED数码管动态扫描显示，用一片七段译码芯片CD4511驱动4片LED，直接用单片机I/O口接数码管公共端做片选信号，使用芯片数量少，但占用I/O口数量多。
方案三：采用串入并出移位寄存器驱动显示。使用两片移位寄存器74LS164驱动两片数码管，仅需两个I/O口，但显示需做软件译码[6]。
通过以上分析，本系统中由于I/O口占用数量较多，为节约单片机I/O口同时考虑成本，采用方案三。
2.4 小结
本章简要的描述了系统的结构及工作过程，并通过比较分析，确定了各个模块的设计方案。
