屈 瑩，黃倩倩，楊 起，秦 鋒

(貴州師范大學機械與電氣工程學院，貴州 貴陽 550059)

在生活中我們見到過各種各樣的節(jié)能照明產(chǎn)品，比如節(jié)能燈、太陽能路燈、聲控燈等。雖然節(jié)能產(chǎn)品日益增多，但是能廣泛應用于學校的卻是寥寥無幾。每當學校的晚自習結(jié)束后，教室的燈還是一直亮著的，有些教室只有少數(shù)人或者根本沒有人在自習。夏天在光線較強的環(huán)境能正常學習時，教室的燈也都是亮著的。這樣長年累月下來浪費掉的電能是非常巨大的。很多學校對用電的管理模式不夠科學規(guī)范，這種浪費現(xiàn)象就數(shù)見不鮮了。所以，我們考慮有必要在以保證用電質(zhì)量為前提，最大幅度地降低用電的浪費，從而使電能得到充分的利用。

目前國內(nèi)大多數(shù)學校教室的照明燈具控制一般都采用普通開關，需要專門的人員進行照明管理，這樣檢查和控制的時間及工作量很大，而且要額外支付聘請費用?，F(xiàn)有的聲控燈的控制需要一定分貝的聲音來觸發(fā)燈的控制部分使燈點亮，這樣產(chǎn)生的噪聲會影響室內(nèi)學生的正常學習。

1 系統(tǒng)設計方案

圖1 系統(tǒng)設計流程圖

1.1 AT89S52 單片機簡介

AT89S52 是一種高性價比的單片機，它具有8KB 的片內(nèi)ROM 和256 字節(jié)RAM 使其應用靈活有效［1］。

它的指令可以兼容80C51 單片機的大部分產(chǎn)品。其片內(nèi)程序存儲器在線編程較靈活且可以重復編程，其功能相當于高效的微型計算機且使用范圍廣，性價比高。

1.2 光照強度信號采集部分

不同的地方對光強的要求有不同的標準:

客房、臥室、走廊等簡單視覺工作場所需要的照度為30LX～75LX;辦公室、教室、商場等連續(xù)視覺工作場所需要的照度為200LX～500LX;營業(yè)廳、閱覽室、繪圖室等需集中注意力的視覺工作場所需300LX～750LX［2］。(附:是指單位面積上所照射的光通量，照度單位為lux，符號為lx。)

光敏電阻是利用光電導效應制作的元件，其工作原理是內(nèi)光電效應。當光照強度變強，其電阻值就變小。光敏電阻是沒有極性的純電阻器件，在兩端施加電壓后，會由于自然光強度的變化，電阻兩端的電流也隨之變化，繼而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。基于以上的優(yōu)點本系統(tǒng)選用光敏電阻實現(xiàn)對教室光照強度的采集和處理。

圖2 光照強度采集電路圖

1.3 紅外信號檢測部分

紅外信號檢測部分主要由傳感器及檢測模塊組成。系統(tǒng)采用光電傳感器。其原理是將光信號轉(zhuǎn)換成為電信號，再將檢測到的變化量轉(zhuǎn)換成電信號的變化量，以便于使用電子技術實現(xiàn)控制和檢測。其工作原理是:直射式光電傳感器是將傳感器的發(fā)射源與接收端部位對直，如果接收端應接收的紅外信號被人進門途中擋住，即削減了光通量，繼而將相應的脈沖信號施加給外電路，最后通過放大器放大使計數(shù)器記下削減的次數(shù)［3］。

2 系統(tǒng)電路圖

圖3 系統(tǒng)總電路圖

3 軟件設計

3.1 光照強度采集模塊設計

該模塊主要在于通過光敏電阻對教室內(nèi)的自然光照度進行采集，進而運用采集電路動態(tài)分析，傳送信號至單片機進行處理。其步驟如圖4 所示。

圖4 光照強度采集模塊圖

3.2 人數(shù)檢測模塊軟件設計

采用光電傳感器測量教室內(nèi)的實時學生學習人數(shù)，不僅具有成本低、電路結(jié)構清晰簡單等特點;光電傳感器價格低廉，采用非接觸式測量，穩(wěn)定性較強，壽命相對較長。將檢測電路與單片機相連，在門的里外兩邊各安裝一個光電傳感器，在兩個傳感器發(fā)射出紅外光被遮擋的先后順序中，如果是進入教室則門里面的傳感器先發(fā)出脈沖信號，顯示人數(shù)－1，反之人數(shù)顯示+1。光通量變化被檢測到后再通過單片機的加減運算得到教室里的總?cè)藬?shù)。

3.3 人數(shù)檢測及光照強度采集模塊軟件設計

將計數(shù)電路部分與紅外信號檢測部分配合使用，其具體軟件流程如圖5 所示。

圖5 紅外信號檢測及光照強度采集模塊流程圖

4 結(jié)論

本設計對教室照明的控制部分進行了研究。以自然光照度、人數(shù)等外界條件為控制器的輸入?yún)?shù)，比傳統(tǒng)的人工管理更方便，并且節(jié)約了電能，降低了教室燈光的資源浪費，同時還加入了人數(shù)檢測技術，使教師能更快捷方便地了解出勤人數(shù)。該系統(tǒng)設計對于各類學校的教室照明控制具有重要的意義，便于推廣應用。

［1］高惠芳.單片機原理與應用技術［M］.北京:科學出版社，2010.

［2］JGJ 16-2008，民用建筑電氣設計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［3］江曉軍.光電傳感與檢測技術［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2011.

［4］李永忠.微機原理與接口技術［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2013.