張建平，曹 勇，張慶松

(重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院，重慶402160)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外均已在使用智能照明控制裝置。我國(guó)的智能照明裝置普遍應(yīng)用在走廊和樓道領(lǐng)域中［1］。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使辦公樓數(shù)目增加，導(dǎo)致一些辦公場(chǎng)所在光線足夠強(qiáng)時(shí)依然還開著燈工作的現(xiàn)象普遍存在，加之一些員工節(jié)能意識(shí)的淡薄，造成了不必要的電能浪費(fèi)，同時(shí)也影響了各種照明燈具的使用壽命。這種浪費(fèi)現(xiàn)象與當(dāng)今世界提倡節(jié)約能源的理念是相違背的［2］。因此，基于這樣的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，根據(jù)室內(nèi)環(huán)境光亮度和人體存在與否來實(shí)現(xiàn)智能控制照明是具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要以AT89S52單片機(jī)為主控核心，其外圍電路由:供電電源電路、照明燈控制電路、看門狗、時(shí)鐘電路、傳感器等組成，其原理框圖如圖1所示。

其工作原理是:本系統(tǒng)主要是以采集人存在信號(hào)和辦公場(chǎng)所室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)弱信號(hào)作為輸入?yún)?shù)，當(dāng)室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，無論有人存在與否都不開燈，當(dāng)室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)度低于某一設(shè)定閥值且在有人存在并超過一定時(shí)間范圍時(shí)才允許開燈，直到人離開后再延時(shí)一定時(shí)間后才關(guān)燈，用這種雙鑒控制方式來對(duì)辦公場(chǎng)所照明進(jìn)行智能控制，可以達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以按上班時(shí)間進(jìn)行控制，當(dāng)夜晚超過一定時(shí)間后，人是否存在都要關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改由手動(dòng)控制，以解決因特殊情況下，自動(dòng)控制器不能人性化工作的原因。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

2 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)

辦公場(chǎng)所室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)弱信號(hào)和人體存在與否是本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對(duì)象，也是主要的輸入?yún)?shù)。是決定室內(nèi)開關(guān)燈的重要條件，是對(duì)電能的有效節(jié)約。其中對(duì)光信號(hào)敏感的傳感器主要有光敏電阻和光敏三極管，光敏電阻受溫度的影響大，而光敏三極管受光照溫度影響?。?］，所以根據(jù)需求，選用光敏三極管作為室內(nèi)環(huán)境光采集傳感器，也是室內(nèi)的探測(cè)器。對(duì)于檢測(cè)人體存在與否的傳感器則需要求靈敏度高、可靠性強(qiáng)的器件［4］，所以采用AS081型號(hào)的人體熱釋紅外傳感器。

2.1 室內(nèi)環(huán)境光采集電路

室內(nèi)環(huán)境光采集電路如圖2所示。工作原理為當(dāng)辦公場(chǎng)所室內(nèi)自然光光照強(qiáng)度高于一定程度時(shí)(即設(shè)定參數(shù))，則光敏三極管D5呈現(xiàn)低阻狀態(tài)即小于1 kΩ，三極管Q1的基極電壓將增大，使三極管Q1飽和導(dǎo)通，就會(huì)使三極管Q1集電極輸出低電平，不參與其工作。當(dāng)辦公場(chǎng)所室內(nèi)自然光光照強(qiáng)度小于一定程度時(shí)(即設(shè)定參數(shù))，則光敏三極管D5呈現(xiàn)高阻狀態(tài)大于100 kΩ，使三極管Q1截止，Q1的集電極輸出高電平，參與其電路工作。其中可變電阻R24是作為調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境光光照強(qiáng)弱靈敏度參數(shù)的器件，其阻值的大小，將會(huì)是三極管Q1在不同的室內(nèi)環(huán)境光照強(qiáng)度參數(shù)下導(dǎo)通，而R3、C1組成的電路是防止外界干擾而設(shè)計(jì)的，具有防干擾的作用。

2.2 人體信號(hào)采集電路

探測(cè)人體是否在辦公場(chǎng)所室內(nèi)時(shí)，探測(cè)人體是否存在的熱釋電紅外傳感器要具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)、具有延時(shí)性好的功能，選取時(shí)應(yīng)根據(jù)辦公場(chǎng)所的工作時(shí)間等因素而定，通常選用HT－208型號(hào)的熱釋電紅外傳感器［5］，根據(jù)此芯片的功能特點(diǎn)設(shè)計(jì)的人體信號(hào)采集電路如圖3所示。其中的熱釋電紅外傳感器的1號(hào)端引腳外接電源信號(hào)，2號(hào)端引腳外接采集信號(hào)，常要接一個(gè)電容量為6800pF的電容器與3號(hào)端引腳相連接，而3號(hào)端引腳是外接地的，所以熱釋電紅外傳感器是用2號(hào)端引腳與單片機(jī)AT89S52的P3.3引腳端相連接的，而為了增強(qiáng)信號(hào)采集的穩(wěn)定性即熱釋電紅外傳感器探測(cè)的穩(wěn)定可靠，常在單片機(jī)的引腳端口處再接一個(gè)100 kΩ的上拉電阻。

圖2 環(huán)境光采集電路

圖3 人體信號(hào)采集電路

3 看門狗電路

在該電路中有看門狗定時(shí)器、自動(dòng)復(fù)位、電壓門限監(jiān)測(cè)的功能，在系統(tǒng)上電、掉電和供電電壓不足時(shí)，單片機(jī)和總線邏輯狀態(tài)是不確定的，會(huì)使MAX705芯片的RESET引腳端輸出復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)使單片機(jī)維持在復(fù)位狀態(tài)，以避免控制的錯(cuò)誤。電路如圖4所示。為了使復(fù)位更加可靠，在復(fù)位輸出端外接一個(gè)10 k的上拉電阻，并與AT89C52的復(fù)位端相連。所以在VCC端的電壓低于復(fù)位電壓時(shí)，系統(tǒng)就保持在復(fù)位狀態(tài)。為檢測(cè)電源電壓將電源Vin與PFI引腳端相連接，在PFI端的電壓低于1.24 V時(shí)，就由PFO端輸出示警信號(hào)，而WDI端是由內(nèi)部定時(shí)器控制，當(dāng)WDI為低電平時(shí)，為該系統(tǒng)提供保護(hù)，才可避免因死機(jī)、程序跑飛、死鎖等情況的發(fā)生，使系統(tǒng)正常工作。

圖4 看門狗電路

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件總設(shè)計(jì)分為主程序和子程序的設(shè)計(jì)，在各個(gè)模塊中運(yùn)用此設(shè)計(jì)思路。即在主程序運(yùn)行任務(wù)時(shí)滿足設(shè)定條件就調(diào)用子程序來執(zhí)行，同時(shí)一個(gè)主程序可以調(diào)用多個(gè)子程序同時(shí)并行執(zhí)行，而對(duì)于單片機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)資源是有限的，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)主程序通常是反復(fù)調(diào)用子程序來執(zhí)行的過程［6］。而對(duì)于子程序主要是分為中斷子程序和功能子程序，它們之間是可以互相嵌套和調(diào)用的，以此來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的相應(yīng)功能，它們總是把每個(gè)部分相連接起來構(gòu)成一個(gè)周而復(fù)始且有選擇執(zhí)行能力的循環(huán)過程。所以在軟件設(shè)計(jì)的過程中，盡可能地將各個(gè)模塊的功能設(shè)計(jì)成子程序的形式，方便主程序在執(zhí)行中調(diào)用實(shí)現(xiàn)該模塊相應(yīng)的功能。所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總框圖為如圖5所示。

圖5 主程序流程圖

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)是以AT89S52單片機(jī)為主控核心，以環(huán)境光強(qiáng)弱信號(hào)、人體存在狀況為主要的輸入?yún)?shù)，通過相關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)辦公場(chǎng)所照明日光燈的智能控制，它比傳統(tǒng)人式的人工管理辦公場(chǎng)所的燈光更加合理、更有效地提高了自然光在辦公場(chǎng)所里的利用，避免了電能源浪費(fèi);同時(shí)本系統(tǒng)加入了時(shí)間控制參數(shù)，使辦公場(chǎng)所里的燈光控制更加符合工作作息時(shí)間。

［1］李衛(wèi)東.智能照明控制系統(tǒng)在體育場(chǎng)館中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2011(9):36－42.

［2］徐華.淺談?wù)彰骺刂萍爸悄苷彰骺刂葡到y(tǒng)［J］.低壓電器，2008，31(3):5 －10.

［3］陸瑞良.光敏三極管［J］.集成電路應(yīng)用，1988，8(3):31－33.

［4］繆曉波.智能傳感器·網(wǎng)絡(luò)傳感器·信息傳感器［J］.傳感器世界，2000，28(6):12 －16.

［5］孟祥忠，宋保業(yè)，許琳，等.熱釋電紅外傳感器及其典型應(yīng)用［J］.儀器儀表用戶，2007(11):48－50.

［6］王建仲.基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電腦編程技巧與維護(hù)，2010，3(9):43 －44.