張文靜 沈陽工學(xué)院

智能化室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張文靜 沈陽工學(xué)院

本研究以STC89C52單片機(jī)為主要操作核心，采用了對(duì)射光電傳感器用來檢測室內(nèi)有無人進(jìn)出；再根據(jù)本控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)到人數(shù)與實(shí)到人數(shù)進(jìn)行智能判斷，以完成對(duì)室內(nèi)照明回路智能控制，從而以達(dá)到合理節(jié)約利用電能的目的。本研究主要以結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)，具有簡潔、體積小等很多優(yōu)點(diǎn)，用來滿足本研究達(dá)到室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的要求。

智能樓宇 STC89C52 LCD液晶

在實(shí)際生活生產(chǎn)中，為了能減少能耗，很多情況下有必要對(duì)室內(nèi)燈光進(jìn)行無人、實(shí)時(shí)控制管理。例如在會(huì)議室或多人辦公場所，由于使用時(shí)間不固定，往往在用完后忽略關(guān)燈的現(xiàn)象普遍存在，造成了不必要的能源浪費(fèi)與經(jīng)濟(jì)損失。這種情況其它許多公共場所也普遍存在，為了解決這個(gè)問題，本文對(duì)基于單片機(jī)的室內(nèi)燈光進(jìn)行實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，利用光電傳感器與可編程技術(shù)設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠?qū)κ覂?nèi)燈光進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的電路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)燈光的實(shí)時(shí)控制與在場人數(shù)的統(tǒng)計(jì)，達(dá)到既方便控制又節(jié)約能源的雙重目的。

1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能化室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)主要由最小系統(tǒng)、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、對(duì)射光傳感器、LCD1602顯示與光敏傳感器構(gòu)成。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)框圖

智能化室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)是通過STC89C52RC來接收兩個(gè)對(duì)射光傳感器模塊和光敏傳感器模塊傳來的信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計(jì)與燈光控制這一功能的。通過單片機(jī)來接收兩個(gè)對(duì)射光傳感器感應(yīng)到的人員個(gè)數(shù)，如果對(duì)射光傳感器感應(yīng)到有人通過該門，那么就會(huì)在LCD1602上面顯示此刻室內(nèi)的實(shí)到人數(shù)，如果此刻有人走出該門，顯示屏上此刻的實(shí)到人數(shù)就會(huì)減少，室內(nèi)往外面走出了幾人，顯示屏上的實(shí)到人數(shù)就會(huì)減少幾個(gè)。相反如果此刻有人走進(jìn)該門，顯示屏上此刻的實(shí)到人數(shù)就會(huì)增加，走進(jìn)室內(nèi)幾個(gè)人，顯示屏上的實(shí)到人數(shù)就會(huì)增加幾個(gè)。

該系統(tǒng)不單單可以實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計(jì)，還可以實(shí)現(xiàn)某一時(shí)刻的考勤報(bào)警功能。可以在系統(tǒng)上設(shè)置某一時(shí)刻應(yīng)到人數(shù)是多少，某一時(shí)刻時(shí)間的設(shè)置與該時(shí)刻應(yīng)到人數(shù)的設(shè)計(jì)都是通過電路板上的按鍵來設(shè)置的（K1、K2、K3，K1為加鍵，K2為減鍵，K3時(shí)間設(shè)置鍵）。

設(shè)置完成應(yīng)到人數(shù)與時(shí)間之后，MCU通過比較此刻的應(yīng)到人數(shù)與實(shí)到人數(shù)的大小，如果實(shí)到人數(shù)小于應(yīng)到人數(shù)，那么說明此刻有人員缺勤，單片機(jī)此刻就會(huì)收到一個(gè)低電平0給蜂鳴器，蜂鳴器就會(huì)開始報(bào)警，如果此刻實(shí)到人數(shù)大于等于應(yīng)到人數(shù)，在LCD1602上面會(huì)顯示實(shí)到人數(shù)與應(yīng)到人數(shù)個(gè)數(shù)，蜂鳴器收到的是一個(gè)高電平1，蜂鳴器就不會(huì)響。

該系統(tǒng)還要求實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的燈光控制功能。這個(gè)功能主要是通過光敏傳感器來實(shí)現(xiàn)的。在電路板上安裝了三排小燈。在平時(shí)為了節(jié)約用電，一般表現(xiàn)都是在光線比較暗的條件下才會(huì)開燈，并且室內(nèi)人數(shù)比較多的時(shí)候就會(huì)把燈開的多一些，以便有更加充足的光線供大家使用。該系統(tǒng)也遵循了這個(gè)自然規(guī)律，提倡節(jié)約用電的良好習(xí)慣。當(dāng)光線暗的條件下，并且室內(nèi)人數(shù)少于等于十個(gè)人的時(shí)間，第一排小燈會(huì)全部亮；當(dāng)光線暗的條件下，且室內(nèi)人數(shù)大于十個(gè)小于等于二十個(gè)時(shí)兩排小燈就會(huì)全部點(diǎn)亮；當(dāng)光線暗的條件下，且室內(nèi)人數(shù)大于二十個(gè)人時(shí)，三排小燈就會(huì)全部點(diǎn)亮。該系統(tǒng)小燈點(diǎn)亮的條件是，當(dāng)給小燈輸入高電平1時(shí)，小燈點(diǎn)亮，此處小燈是共陰極接法，三排小燈并聯(lián)接入電路。

2 軟件程序設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)給予系統(tǒng)供電時(shí)，LCD1602就會(huì)進(jìn)行初始化，各個(gè)變量也就相對(duì)的進(jìn)行初始化。為了保證上一次的測試結(jié)果不對(duì)本次系統(tǒng)造成影響，最好在系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)之前，按一下單片機(jī)的復(fù)位鍵，系統(tǒng)將進(jìn)入一個(gè)嶄新的環(huán)境進(jìn)行工作。LCD1602上顯示的初始值應(yīng)到人數(shù)與實(shí)到人數(shù)都是零。應(yīng)到人數(shù)需要按鍵進(jìn)行設(shè)置。在設(shè)置應(yīng)到人數(shù)時(shí)，也要對(duì)考勤報(bào)警的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，時(shí)間設(shè)置先按下時(shí)間設(shè)置鍵K3，再按K1、K2對(duì)時(shí)間進(jìn)行精確設(shè)置，這樣才能確保那個(gè)時(shí)間進(jìn)行人數(shù)考勤，如果有缺勤人數(shù)，報(bào)警裝置就會(huì)報(bào)警。如果此刻光敏傳感器感應(yīng)到外界的光線強(qiáng)度低于其設(shè)定的閥值，光敏傳感器就會(huì)觸發(fā)，介入工作，從而觸發(fā)LED小燈點(diǎn)亮。

3 結(jié)論

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，并且具有低功耗，成本低，數(shù)據(jù)處理速度快的特點(diǎn)，可以大量推廣到實(shí)際工程中。

[1]高金蘭．大學(xué)教材全解數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．現(xiàn)代教育出版社,2014,32-40

[2]劉祖剛．模擬電子電路原理與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社,2012,50-61