基于單片機(jī)的教室智能燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的教室智能燈光控制系統(tǒng)，提出了一種有效的節(jié)能控制方法。本設(shè)計(jì)選用了AT89C52芯片作為整個(gè)系統(tǒng)的微處理器，配合光敏電阻、ADS轉(zhuǎn)換芯片、紅外傳感信號(hào)處理器等元件，對(duì)教室內(nèi)的人體存在信息和光照強(qiáng)度信息進(jìn)行監(jiān)控。該系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)，利用光度參數(shù)和紅外檢測(cè)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)教室燈光照明的控制，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);主從式結(jié)構(gòu);智能燈光

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.120

0 緒論

隨著我國(guó)教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，大中專院校已成為重要的用電大戶，國(guó)內(nèi)高校教室照明基本采用開放式和傳統(tǒng)的人工管理模式，節(jié)能規(guī)劃極為缺乏;同學(xué)們的節(jié)能意識(shí)相對(duì)比較淡薄，電能浪費(fèi)的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。因此為了有效地克服傳統(tǒng)教室容易出現(xiàn)的“長(zhǎng)明燈”現(xiàn)象，并且盡可能地降低人工管理的工作量，提高室內(nèi)用電效率就成為學(xué)校節(jié)能的重要措施之一。那么設(shè)計(jì)一種更為智能的教室燈光控制系統(tǒng)變得十分緊迫[1]。

1 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案

該智能燈光控制系統(tǒng)由主機(jī)和從機(jī)兩個(gè)部分組成。在本設(shè)計(jì)中，主機(jī)具有舉足輕重的特殊地位，是整個(gè)系統(tǒng)的大腦中樞。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作進(jìn)行控制和監(jiān)管。管理員在主機(jī)上可以根據(jù)實(shí)際要求靈活調(diào)節(jié)設(shè)置系統(tǒng)閾值，系統(tǒng)的光照閾值實(shí)時(shí)顯示在主機(jī)的數(shù)碼管上，使管理員對(duì)系統(tǒng)的操作情況一目了然。主機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性決定著整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，所以在主機(jī)的元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)時(shí)，需綜合考慮，慎之又慎。主機(jī)主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成，包括單片機(jī)，無(wú)線傳輸，顯示電路以及其他指示電路等。主機(jī)的組成框圖及實(shí)物圖如圖1所示。

（1）單片機(jī)的選擇：本著經(jīng)濟(jì)適用的原則，主機(jī)所選用的是STC89C52型單片機(jī)。該型號(hào)處理器價(jià)格便宜，功率消耗低，性能穩(wěn)定度高，并且自帶8K字節(jié)的可在線編程Flash存儲(chǔ)器，對(duì)于在線編程要求高的系統(tǒng)可以極大地得到滿足[2，3]。

（2）系統(tǒng)中主機(jī)和從機(jī)之間的通信是靠無(wú)線通信來(lái)完成，主機(jī)通過該傳輸光照度信息和控制指令。經(jīng)調(diào)研論證，最終選擇了WSN-31無(wú)線數(shù)傳模塊，該傳輸模塊穩(wěn)定性性價(jià)比高、功耗低，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線微功率透明收發(fā)，工作頻段是433MHz。

（3）顯示電路：主要利用數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示光照度閾值的功能[4]，管理員可以根據(jù)不同場(chǎng)景，直接通過主機(jī)按鍵來(lái)靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)的光照度閾值。

從機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中扮演著神經(jīng)觸角的重要角色。首先從機(jī)需要捕獲所在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)是否有人存在，如果有，則繼續(xù)搜集光照度信息并利用AD芯片將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過無(wú)線通信模塊將該數(shù)字量傳遞給主機(jī)，主機(jī)處理完成后，接收主機(jī)傳送回的判決結(jié)果。從機(jī)的組成框圖及實(shí)物圖如圖2所示，從機(jī)主要由紅外熱釋電模塊和光探測(cè)電路組成，各部分的器件選取原則如下所示：

（1）紅外熱釋電模塊主要由紅外探測(cè)和紅外處理兩部分組成。紅外探測(cè)功能由紅外熱釋電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，人體的正常體溫一般是在37°，此時(shí)人體會(huì)產(chǎn)生大約為10μm左右的紅外射線，當(dāng)人體進(jìn)入紅外熱釋電傳感器的感應(yīng)范圍時(shí)，利用人體發(fā)出的紅外線，傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)接通輸出電路，打開相應(yīng)負(fù)載，人一離開，輸出自動(dòng)關(guān)閉。紅外信號(hào)處理部分由傳感信號(hào)處理集成芯片BISS0001來(lái)實(shí)現(xiàn)，此芯片具有價(jià)格低廉，靜態(tài)工作電流極小，應(yīng)用電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)[5]。

（2）光探測(cè)電路：由于光敏電阻在不同光照度情況下具有不同的電阻值，本文選用光敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)光探測(cè)功能。

2 結(jié)論

該智能教室燈光系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)，利用光度參數(shù)和紅外檢測(cè)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)教室燈光照明的控制，不僅節(jié)約了電能資源，還大大提高了教室的智能化水平，降低了人工成本，主從機(jī)通過無(wú)線通信模塊有效配合，使得整個(gè)系統(tǒng)的可操作性更強(qiáng)，性能更加穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱文海.智能教室燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].武漢：華中師范大學(xué)，2012.

[2]匡程，程志明.高校教師智能燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].江蘇科技信息，2016（36）：63-65.

[3]梁佩瑩，蔡忠岳.教室燈光智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2014，37（09）：83-87.

[4]劉瑩等.基于單片機(jī)的燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].數(shù)字產(chǎn)業(yè)，2014.

[5]金博.高校教室燈光的智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015.

作者簡(jiǎn)介：張培培（1988-），女，山東德州人，碩士，講師，研究方向：通信技術(shù)。