单片机控制教室照明系统.doc

基于单片机控制的教室照明节能控制系统“设计说明书”设计者：王金 吴佐龙 晏建军 张治洪指导教师：李崇华贵州师范大学机械工程学院 邮编：550059摘要：从节能角度出发，本文针对学校照明用电浪费严重的问题，提出了基于单片机的教室灯光智能控制的设计思路，文章介绍了多功能智能控制系统的硬件组成和相应软件设计该系统以单片机作为主控芯片，利用人体的恒温性，采用热释电红外人体传感器检测人体的存在，用光敏电阻及模数转换芯片来判断当前环境光照强度，最终实现智能控制照明，达到节约用电的目的关键词：单片机； 照明； 传感器； 自动控制 作品简介本作品利用光敏电阻感应教室内自然光的强度，判断是否需要启动照明电路利用热释电红外线传感器的热释电效应，感应教室里是否有人，当有人在的时候，人所在位置的上方灯就会亮当检测到两边都无人活动时或者自然光照强度大时，灯就不会亮照明时间超过一个小时以后，单片机自动进入低功耗工作模式，以达到节能的目的如果需要（如：放假、周末等）可以人为地切断模块上的总电源无论是白天还是晚上只要自然光可以照明的情况下，我们都应该利用自然光，节约用电！此控制系统，利用单片机、热释电红外线传感器等元件使教室照明电路开关人性化，更方便学校照明电路的管理，从而实现了智能控制学校教室照明。

一、 研制背景及意义低碳、环保、节能已成为当前发展的一大主题，资源的高效利用一直成为研究的热点目前，国内高校教室的照明控制大多采用手动开关，即使加强管理，仍出现忘记关灯的情况，特别是在白天情况仍然如此，从而造成大量的能源浪费为解决上述问题，实现教室照明智能化、人性化，笔者设计出基于单片机控制的教室照明节能控制系统设计智能照明控制系统具有以下优越性　 1、达到良好的节能效果，延长灯具寿命　　 2、改善工作环境，提高工作效率　　　3、提高管理水平　4、较好的投资收益效果　二、系统介绍 图1 系统总体框图1. 系统组成系统的组成结构：光照强度检测组件、热释电红外线传感器及处理电路、单片机控制电路2. 工作原理该系统以STC89C52单片机作为主控芯片，利用人体的恒温性，采用热释电红外人体传感器检测人体的存在，并且利用光敏电阻及模数转换ADC0832芯片来判断当前环境光照强度当光照强度为某一特定值时，由单片机自动对人体会发出波长为10微米左右的红外线进行检测当光照强度为临界值及以下时，若此时检测到有人靠近门口时，由单片机控制打开第一组灯，此时第一组灯亮时间开始进入延时（5分钟）阶段，安装在公共场所如教室两边的红外传感器进入检测阶段，如检测到某一边有人活动，则相应的灯就打开，当检测到两边都无人活动时，灯就不会亮，并且第一组灯在延时结束后自动熄灭。

如在此期间两边的红外传感器都没有检测到人的活动，那么第一组灯延时两分钟后自动关闭在开灯时间超过一个小时以后，单片机自动进入低功耗模式，以达到节能的目的如果需要（如：放假、周末等）可以人为地切断模块上的总电源 为达到更加节能和管理合理化，系统设定手动和自动两种控制方式当对公共场所如教室内的灯需要人为手动控制时，可以将模板上的自动手动切换开关达到手动位置，并且可以手动亮灭三组灯中的任意一组在对光照进行控制的同时，方便了人们的生活三、系统设计（一）硬件组成 1、硬件设计框图图2 硬件结构图本控制系统中，利用热释电红外线传感器，当检测到室内有人，则触发光敏传感器检测当前室内光照强度，若光照强度低于初始设定值，此时使其单片机给照明控制电路发出控制信号，打开室内照明灯 2、中心控制模块（单片机） 单片机先对模数转换芯片ADC0832进行初始化当可见光探测组件探测到光照强度达到预先设定值时，通过转换芯片将数据传送给单片机，单片机存储该信息；当热释电传感器及处理电路，感应是否有人在教室内的数据传送至单片机，单片机存储该信息当光照强度和人在教室内两个条件同时满足单片机的要求时，单片机发出控制信号，打开室内照明灯。

然而本系统本身是为节能而设计的，所以需选择单片机中低功耗的类型，而STC单片机具有如下优点，所以本系统控制选用STC89C52为主控处理器 STC89C52运行速度快、可靠性高、功耗低、价格低 3、其他硬件的介绍 A、热释电红外线传感器及处理电路：热释电红外线感应器、热释电红外线传感器的信号处理器芯片BISS0001特别说明，热释电红外线传感器感应到教室时候有人，通过信号处理芯片BISS0001，处理后传送给单片机B、可见光探测组件：光敏传感器和晶体管组成特别说明，用于探测自然光的有无及强弱，通过转换芯片ADC0832，将信号发送至单片机二）软件设计 首先，对各芯片初始化；其次，光敏元件采集光照参数与给定的数值比较：如果光照参数大于设定参数，则返回重新采集；如果小于则等待红外检测是否有人，有人则发出中断，打开室内第一组灯和时间显示窗口同时，触发另两组红外线检测模块检测是否有人：若无人则返回光采集，有则打开另外两组灯接着再检测是否有人，有人则返回，无人则关闭后两组灯，进入第一组灯延时，关闭显示窗进入初始化状态程序流程图如图所示：图3 程序流程图四、结论本设计的基于单片机控制的教室照明节能控制系统，适用于学校商场等大型室内场所的照明智能控制，可以有效地对教室照明灯具智能控制，减少了电能浪费，提高了资源利用率。

经验证，该系统稳定，有利于学校对教室照明的管理参考文献【1】 华成英，童诗白主编的模拟电子技术基础第四版高等教育出版社2006.5【2】 赵德安等主编的单片机原理与应用第二版机械工业出版社2009.4【3】 阎石主编数字电子基础第五版高等教育出版社2006.5【4】 卢胜利主编的智能仪器与实现重庆大学出版社2003.6【5】 常健生主编的检测与转换技术吉林工业大学出版社2009.6【6】 韩宝军主编的传感器原理及应用技术西安电子科技大学出版社2003.8。