滕海坤，梁欣欣，蔣翊彬

（黑河學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，黑龍江 黑河 164300）

基于單片機(jī)的校園教室分區(qū)域照明控制系統(tǒng)研究

滕海坤，梁欣欣，蔣翊彬

（黑河學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，黑龍江 黑河 164300）

針對高校教室照明用電浪費(fèi)嚴(yán)重的問題，提出了基于單片機(jī)的教室分區(qū)域照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，該系統(tǒng)根據(jù)人、光線等因素，可分區(qū)域智能化控制教室燈的狀態(tài)，起到節(jié)能的效果。當(dāng)檢測到教室內(nèi)有人時，可繼續(xù)檢測光照強(qiáng)度。如果光線較弱，則根據(jù)人所在的位置點(diǎn)亮該區(qū)域的燈，否則保持熄滅狀態(tài)。此外，可根據(jù)個體對光照強(qiáng)度的不同要求，系統(tǒng)通過手動方式控制燈的狀態(tài)；當(dāng)人離開教室后，系統(tǒng)自動將燈熄滅。

分區(qū)域照明；單片機(jī)；傳感器；控制系統(tǒng)

英國第二次工業(yè)革命的偉大成功使人類邁入“電氣時代”，中國的改革開放使電設(shè)備進(jìn)入中國，迅速推廣使用。隨著用電設(shè)備的增多，用電需求不斷增大，進(jìn)而造成用電浪費(fèi)。我國提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，以節(jié)約資源，降低用電的電負(fù)荷。有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前，我國高校都采用手動開關(guān)，即使加強(qiáng)了用電管理，也不能避免用電浪費(fèi)的現(xiàn)象出現(xiàn)，進(jìn)而造成電力資源的浪費(fèi)。為了解決上述問題，本文提出了分區(qū)域智能化照明控制系統(tǒng)，將照明分區(qū)域化，既方便了學(xué)校的管理，也更加高效地達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保的目的。

1 系統(tǒng)介紹

本文分區(qū)域照明控制系統(tǒng)由Risym光敏電阻傳感器發(fā)射光強(qiáng)度信號，可感應(yīng)光線強(qiáng)度，再利用HR-SR501人體感應(yīng)傳感器發(fā)射人體紅外線信號，感應(yīng)教室里是否有人體信號。在確定有人的情況下，再將這些信息經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換傳送到控制單片機(jī)中心，通過設(shè)定的控制程序?qū)φ彰骶€路的用電器進(jìn)行智能控制系統(tǒng)，只有在光線暗，同時又有人體存在條件下，才啟動照明系統(tǒng)，繼而由STC89C52單片機(jī)發(fā)射燈控制信號、狀態(tài)信號給繼電器和液晶顯示屏。當(dāng)檢測到兩邊都無人活動或自然光照強(qiáng)度大時，就會切斷照明電路，達(dá)到節(jié)能的目的。系統(tǒng)總體組成框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體組成框圖

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本控制系統(tǒng)中利用HR-SR501人體感應(yīng)傳感器，當(dāng)檢測到室內(nèi)有人發(fā)射熱釋電紅外線信號時，轉(zhuǎn)換傳至單片機(jī)；同時，觸發(fā)Risym光敏傳感器檢測當(dāng)前室內(nèi)光照強(qiáng)度，通過轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換傳至單片機(jī)，判斷光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱，如果光照強(qiáng)度低于初始設(shè)定值，使單片機(jī)給照明控制電路發(fā)出控制信號，打開室內(nèi)照明燈。

2.1 中心控制模塊

單片機(jī)先對模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行初始化，當(dāng)可見光探測組件探測到光照強(qiáng)度達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時，通過轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)存儲該信息；再通過熱釋電傳感器及處理電路感應(yīng)教室內(nèi)是否有人體存在，并將信息數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)，單片機(jī)存儲該信息；當(dāng)光照強(qiáng)度和人在教室內(nèi)兩個條件同時滿足單片機(jī)的要求時，單片機(jī)發(fā)出控制信號打開室內(nèi)照明燈。然而，本系統(tǒng)本身是為節(jié)能而設(shè)計(jì)的，所以需要選擇單片機(jī)中低功耗的類型，而STC單片機(jī)具有速度快、可靠性高、功耗低、價格低等優(yōu)點(diǎn)，所以，本系統(tǒng)控制選用STC89C52為主控處理器。

2.2 HR-SR501人體感應(yīng)模塊

HC-SR501是基于紅外線技術(shù)的自動控制模塊，采用德國原裝進(jìn)口LHI778探頭設(shè)計(jì)，靈敏度高、可靠性強(qiáng)，具有超低電壓工作模式，廣泛應(yīng)用于各類自動感應(yīng)電器設(shè)備，尤其是干電池供電的自動控制產(chǎn)品。

具有全自動感應(yīng)：人進(jìn)入其感應(yīng)范圍，則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。

溫度補(bǔ)償：在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至30～32℃時，探測距離稍變短，并進(jìn)行一定的性能補(bǔ)償。

兩種觸發(fā)方式：①不可重復(fù)的觸發(fā)方式，即感應(yīng)輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變成低電平；②可重復(fù)觸發(fā)方式，即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動，其輸出將一直保持高電平，直至人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖?。感?yīng)范圍及外部電路圖如圖2所示。

2.3 Risym光敏電阻模塊

本制作中用到的光敏傳感器為可見光光敏電阻，通過光敏電阻對可見光照強(qiáng)度不同時的阻性不同，可得到隨光照強(qiáng)度變化的電壓變化，但這只是模擬的電壓變化，不能被單片機(jī)所兼容。所以，用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，可將信號發(fā)送至單片機(jī)。圖3為光敏電阻原理電路圖。

3 軟件設(shè)計(jì)

對各芯片初始化，光敏元件采集光照參數(shù)，給定的數(shù)值比較中，如果光照參數(shù)大于設(shè)定參數(shù)，則返回重新采集；如果小于，則等待紅外檢測是否有人。如果有人，則發(fā)出中斷并檢測人所處的位置，程序判斷點(diǎn)亮燈并照相所屬區(qū)域；如果無人則返回。此外，系統(tǒng)會周期性地檢測是否有人，系統(tǒng)控制過程程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)束語

照明節(jié)能是一項(xiàng)綠色環(huán)保的工程，意義較為深遠(yuǎn)，有廣闊的發(fā)展空間。本文中所述的教室分區(qū)域照明控制系統(tǒng)適用于學(xué)校等大型室內(nèi)場所的照明智能控制，可以有效地對教室照明燈分區(qū)域智能控制，減少電能浪費(fèi)，提高資源利用率。

圖2 感應(yīng)范圍

圖3 光敏電阻原理電路圖

圖4 程序流程圖

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TM923

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.022

2095－6835（2017）21－0022－02

〔編輯：張思楠〕