基于单片机教室灯光智能控制系统设计

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1、基于单片机教室灯光智能控制系统设计【摘要】针对学校照明用电浪费严重的问题，为了有效利用教室灯光、节约能源，本课题提出了基于单片机的教室灯光智能控制系统的设计方案。本研究针对教室灯光的控制方法，尤其是教室灯光的智能控制方面的发展现状，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于AT89C52单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路。【关键词】节约能源；照明；智能控制；AT89C52单片机0.引言随着社会经济和科学技术的发展，能源消耗量逐年上升，照明用电水平也逐年提高，导致电负荷的加剧，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。目前在校园内，教室灯火通明，却空无一人的

2、现象屡见不鲜，这不仅造成了严重的资源浪费，也对高校的形象造成了很坏的影响。对于灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。于是，开发简便，实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。本文所研究的教室灯光控制系统就可以很好地实现节约能源的作用。1.系统控制方案的分析所研制的控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数。可以实现自动与手动控制相兼容。在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯；在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离

3、开后再延时一定时间后关灯。同时，还要按作息时间来控制，夜晚超过12点，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用遥控器或机械开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。本文所研究的教室灯光控制器主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到控制器自动与手动相结合的教室照明智能控制。系统原理图如下图所示：1.系统控制模块的硬件构成系统控制单元是以单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括：系统供

4、电模块、硬件时钟模块、看门狗模块、环境光模块、人体存在传感器模块、遥控器模块、遥控器接收模块及超时报警模块，其结构框图如图2所示，2.系统主控电路根据系统设计要求，本系统的主控模块主要采用Atmel公司的AT89S52作为主控芯片，它是一种低功耗，8位CMOS工艺处理器，具有8K在线可编程Flash存储器，片内的Flash可多次编程，为在线编程提供了方便。片内有128字节的RAM,4KB的EEPR0M[2],由于合理的安排使用片内RAM空间，所以没有扩展的片外RAM,馒电路结构简捷。因为设备的设置参数是根据实际需要进行更改的，又要求是断电能够保存下来，所以本设备

5、用一片EEPROM来存储系统的设置参数。3.1日光强度检测模块电路日光强度检测模块采用单片机作为控制处理核心，具有价格低、体积小等特点，满足实际需求。传感器选择光敏电阻，用精密电阻与之串联分压得到一电压信号送给A/D。为了减小模块体积和降低成本，选择低功耗、串行方式工作的TLC549作为A/D转换器。3.2热释电红外人体检测模块电路人体存在传感器的热释电红外探头的工作原理及特性[3]如下：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10uM左右的红外线，被动式红外探头就靠探测人体发射的10uM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10uM叫左右的红外线通过

6、菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生由人体存在的信号。1）这种探头是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为1011M左右的红外辐射非常敏感。2）为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。3）人体存在的探测，其传感器包含两个互相串联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

7、4）一旦有人进入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦。并被人体存在传感器的热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而输出有人体存在的信号。5）菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。3.3其他电路系统时钟电路加入硬件时钟电路以保证系统的智能化运行。系统看门狗电路中使用美国XIC0R公司生产的芯片X5045o遥控键盘管理模块电路采用红外线遥控不仅可靠而且能有效地隔离电气干扰。超时报警电路提醒学生应该休息或必需改用遥控器手动方式来控制灯。系统供电电路釆用主从

8、双电源供电方式。1.控制