教室燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)

摘要 系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外傳感器檢測(cè)人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開(kāi)燈的條件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室照明回路的智能控制，避免了用電浪費(fèi)。
關(guān)鍵詞 教室燈光控制；熱釋紅外傳感器；光敏電阻；AT89C52

    當(dāng)今許多教室采用傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)：主電源經(jīng)過(guò)配電箱分出多個(gè)支路，這些支路再分別向燈具供電，然后再通過(guò)串接在照明中的單雙極開(kāi)關(guān)來(lái)通斷供電線路，所以該控制系統(tǒng)只能通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制燈具，無(wú)法實(shí)現(xiàn)比較人性化、多功能化的系統(tǒng)管理。系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器和光敏三極管感知人體信息和外部光照環(huán)境改變，并通過(guò)單片機(jī)及軟件編程的技術(shù)實(shí)現(xiàn)燈光系統(tǒng)的控制，達(dá)到了部分智能化的控制。

1 教室燈光自動(dòng)控制整體描述
1．1 燈光控制總體思想
    該系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測(cè)人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開(kāi)燈的條件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室照明回路的智能控制。整體系統(tǒng)由人體傳感器感應(yīng)信號(hào)，再送入單片機(jī)進(jìn)行處理，再由單片機(jī)控制控制教室燈光。同時(shí)將環(huán)境亮度檢測(cè)、人工控制、報(bào)警控制等功能加入到系統(tǒng)中。
1．2 燈光控制方案分析
    本電路具有對(duì)教室內(nèi)的人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對(duì)光照情況進(jìn)行鑒定的功能，并對(duì)燈光進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，達(dá)到方便和節(jié)約能源的目的。電路有兩種控制方式：自動(dòng)控制狀態(tài)和強(qiáng)制執(zhí)行狀態(tài)。
    自動(dòng)控制狀態(tài)：電路上點(diǎn)復(fù)位后自動(dòng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)，當(dāng)環(huán)境光照充足時(shí)且教室光照強(qiáng)度大于設(shè)定值時(shí)，不管有沒(méi)有人，燈都不亮。若教室光照強(qiáng)度小于設(shè)定值，控制會(huì)根據(jù)人數(shù)多少來(lái)確定燈的開(kāi)關(guān)，如果有人進(jìn)入教室，紅外傳感器感應(yīng)到后把信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離緩沖送到CPU且數(shù)碼顯示電路顯示人數(shù)為1，同樣再有人進(jìn)出則顯示器上數(shù)字自動(dòng)加減1。
    強(qiáng)制執(zhí)行狀態(tài)：在電路正常工作的情況下，按下強(qiáng)制開(kāi)關(guān)可以通過(guò)人對(duì)教室燈進(jìn)行強(qiáng)行控制，再通過(guò)按下此按鈕也可以恢復(fù)到自動(dòng)控制狀態(tài)。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 控制核心模塊
    采用STC89C52單片機(jī)處理芯片，其特點(diǎn)是外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，雖然此款單片機(jī)的工作頻率相對(duì)較低，但設(shè)計(jì)對(duì)頻率要求不高，能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。另外此款單片機(jī)有32個(gè)I／O端口，方便了設(shè)計(jì)需要。因?yàn)?1單片機(jī)的P0口驅(qū)動(dòng)電流小，因此需要外加上拉電阻。單片機(jī)最小系統(tǒng)主要還有晶振電路以、復(fù)位電路、及報(bào)警電路。由于蜂鳴器需要的驅(qū)動(dòng)電流較大，單片機(jī)I／O端口不能直接驅(qū)動(dòng)，所以通過(guò)一個(gè)三極管進(jìn)行電流放大。當(dāng)教室里面沒(méi)有人時(shí)系統(tǒng)會(huì)通過(guò)熱釋電紅外感應(yīng)無(wú)人信息，傳遞給單片機(jī)進(jìn)行處理后使教室里的燈全部關(guān)閉。直到下次有人進(jìn)來(lái)時(shí)才點(diǎn)亮。
2．2 教室人數(shù)檢測(cè)模塊
    熱釋電紅外傳感器采集到的信號(hào)首先由BISS0001芯片在不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下經(jīng)一、二級(jí)運(yùn)算放大器、雙向鑒幅器、延時(shí)器等處理后變成比較標(biāo)準(zhǔn)的高低電平后，將此標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接到單片機(jī)上的P2口上，并對(duì)相應(yīng)引腳通過(guò)軟件方法對(duì)引腳信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)來(lái)統(tǒng)計(jì)進(jìn)入教室的學(xué)生人數(shù)。另外也可以將它接到中斷引腳采用外部中斷的方法將采集到得信號(hào)轉(zhuǎn)化成統(tǒng)計(jì)的進(jìn)入到教室里的人數(shù)。系統(tǒng)采用普通引腳信號(hào)檢測(cè)的方法用兩個(gè)熱釋電紅外傳感器：一個(gè)放在前門用于感應(yīng)進(jìn)來(lái)教室的人體信號(hào)；另一個(gè)放在后門用來(lái)感應(yīng)從教室出去的人體信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出教室的人數(shù)的檢測(cè)。
2．3 教室光照強(qiáng)度檢測(cè)模塊
    此部分由一個(gè)滑動(dòng)變阻器、A／D轉(zhuǎn)換芯片(ADC0808)構(gòu)成，由滑動(dòng)變阻器來(lái)模擬光線的強(qiáng)弱控制，通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換后將模擬量轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以處理的數(shù)字量并且信號(hào)通過(guò)P1口來(lái)傳遞給AT89C52單片機(jī)進(jìn)行處理。

2．4 燈控模擬模塊
    本控制系統(tǒng)用4個(gè)按鈕分別來(lái)表示進(jìn)出門情況、強(qiáng)制開(kāi)關(guān)、模式開(kāi)關(guān)。強(qiáng)制控制與自動(dòng)控制模式的轉(zhuǎn)換按鈕功能如下：先按下MODE再對(duì)FORCE鍵進(jìn)行控制，當(dāng)按下MODE后第一次按下FORCE時(shí)燈控區(qū)有一半的燈亮；第二次按下FORCE時(shí)燈控區(qū)燈全亮；第三次按下FORCE時(shí)燈控區(qū)的燈全部熄滅；當(dāng)你再次按下MODE鍵時(shí)FORCCE鍵就失效了，只有再次按下MODE它才可以控制。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要完成采集紅外傳感器的信號(hào)和根據(jù)當(dāng)前設(shè)置狀態(tài)自動(dòng)對(duì)教室內(nèi)燈光系統(tǒng)進(jìn)行控制。主要包括處理、鍵盤掃描、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果顯示。

4 結(jié)束語(yǔ)
    通過(guò)對(duì)目前教室燈光控制的發(fā)展趨勢(shì)和控制管理需求的分析，介紹了基于STC89C52單片機(jī)的燈光智能控制系統(tǒng)的軟硬件組成，對(duì)傳統(tǒng)的燈光控制系統(tǒng)進(jìn)行了智能優(yōu)化改進(jìn)。其主要特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠且成本相對(duì)比低。