基于單片機的校園教室分區域照明控制系統研究

滕海坤，梁欣欣，蔣翊彬

（黑河學院 計算機與信息工程學院，黑龍江 黑河 164300）

基于單片機的校園教室分區域照明控制系統研究

滕海坤，梁欣欣，蔣翊彬

（黑河學院 計算機與信息工程學院，黑龍江 黑河 164300）

針對高校教室照明用電浪費嚴重的問題，提出了基于單片機的教室分區域照明控制系統的設計方案，該系統根據人、光線等因素，可分區域智能化控制教室燈的狀態，起到節能的效果。當檢測到教室內有人時，可繼續檢測光照強度。如果光線較弱，則根據人所在的位置點亮該區域的燈，否則保持熄滅狀態。此外，可根據個體對光照強度的不同要求，系統通過手動方式控制燈的狀態；當人離開教室后，系統自動將燈熄滅。

分區域照明；單片機；傳感器；控制系統

英國第二次工業革命的偉大成功使人類邁入“電氣時代”，中國的改革開放使電設備進入中國，迅速推廣使用。隨著用電設備的增多，用電需求不斷增大，進而造成用電浪費。我國提出了可持續發展戰略，以節約資源，降低用電的電負荷。有關資料統計，目前，我國高校都采用手動開關，即使加強了用電管理，也不能避免用電浪費的現象出現，進而造成電力資源的浪費。為了解決上述問題，本文提出了分區域智能化照明控制系統，將照明分區域化，既方便了學校的管理，也更加高效地達到了節能、環保的目的。

1 系統介紹

本文分區域照明控制系統由Risym光敏電阻傳感器發射光強度信號，可感應光線強度，再利用HR-SR501人體感應傳感器發射人體紅外線信號，感應教室里是否有人體信號。在確定有人的情況下，再將這些信息經數模轉換傳送到控制單片機中心，通過設定的控制程序對照明線路的用電器進行智能控制系統，只有在光線暗，同時又有人體存在條件下，才啟動照明系統，繼而由STC89C52單片機發射燈控制信號、狀態信號給繼電器和液晶顯示屏。當檢測到兩邊都無人活動或自然光照強度大時，就會切斷照明電路，達到節能的目的。系統總體組成框圖如圖1所示。

圖1 系統總體組成框圖

2 系統設計

本控制系統中利用HR-SR501人體感應傳感器，當檢測到室內有人發射熱釋電紅外線信號時，轉換傳至單片機；同時，觸發Risym光敏傳感器檢測當前室內光照強度，通過轉換芯片轉換傳至單片機，判斷光照強度的強弱，如果光照強度低于初始設定值，使單片機給照明控制電路發出控制信號，打開室內照明燈。

2.1 中心控制模塊

單片機先對模數轉換芯片進行初始化，當可見光探測組件探測到光照強度達到預先設定值時，通過轉換芯片將數據傳送給單片機，單片機存儲該信息；再通過熱釋電傳感器及處理電路感應教室內是否有人體存在，并將信息數據傳送至單片機，單片機存儲該信息；當光照強度和人在教室內兩個條件同時滿足單片機的要求時，單片機發出控制信號打開室內照明燈。然而，本系統本身是為節能而設計的，所以需要選擇單片機中低功耗的類型，而STC單片機具有速度快、可靠性高、功耗低、價格低等優點，所以，本系統控制選用STC89C52為主控處理器。

2.2 HR-SR501人體感應模塊

HC-SR501是基于紅外線技術的自動控制模塊，采用德國原裝進口LHI778探頭設計，靈敏度高、可靠性強，具有超低電壓工作模式，廣泛應用于各類自動感應電器設備，尤其是干電池供電的自動控制產品。

具有全自動感應：人進入其感應范圍，則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。

溫度補償：在夏天當環境溫度升高至30～32℃時，探測距離稍變短，并進行一定的性能補償。

兩種觸發方式：①不可重復的觸發方式，即感應輸出高電平后，延時時間段一結束，輸出將自動從高電平變成低電平；②可重復觸發方式，即感應輸出高電平后，在延時時間段內，如果有人體在其感應范圍內活動，其輸出將一直保持高電平，直至人離開后才延時將高電平變為低電平。感應范圍及外部電路圖如圖2所示。

2.3 Risym光敏電阻模塊

本制作中用到的光敏傳感器為可見光光敏電阻，通過光敏電阻對可見光照強度不同時的阻性不同，可得到隨光照強度變化的電壓變化，但這只是模擬的電壓變化，不能被單片機所兼容。所以，用模數轉換芯片，可將信號發送至單片機。圖3為光敏電阻原理電路圖。

3 軟件設計

對各芯片初始化，光敏元件采集光照參數，給定的數值比較中，如果光照參數大于設定參數，則返回重新采集；如果小于，則等待紅外檢測是否有人。如果有人，則發出中斷并檢測人所處的位置，程序判斷點亮燈并照相所屬區域；如果無人則返回。此外，系統會周期性地檢測是否有人，系統控制過程程序流程圖如圖4所示。

4 結束語

照明節能是一項綠色環保的工程，意義較為深遠，有廣闊的發展空間。本文中所述的教室分區域照明控制系統適用于學校等大型室內場所的照明智能控制，可以有效地對教室照明燈分區域智能控制，減少電能浪費，提高資源利用率。

圖2 感應范圍

圖3 光敏電阻原理電路圖

圖4 程序流程圖

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TM923

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.022

2095－6835（2017）21－0022－02

〔編輯：張思楠〕