阅览室照明控制系统设计

毕业设计（论文）题目：阅览室照明控制系统设计学习中心：重庆信息工程专修学院奥鹏学习中心年级专业： 0409级电气工程及自动化学生姓名：王雅学号： 0451480372 指导教师：韩亚军职称：讲师导师单位：重庆信息工程专修学院中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间：年月日毕业设计（论文）任务书发给学员王雅1．设计论文题目：阅览室照明控制系统设计2．学生完成设计论文期限：年月日至年月日3．设计论文课题要求：完成阅览室照明的智能控制，通过室内光线的强弱，再根据室内人数的多少，来控制开灯的数目，从而达到节能的目的，减少管理人员的工作量。

4．实验（上机、调研）部分要求内容：5．文献查阅要求：. CMOS集成电路原理及应用[M].北京:光明日报出版社,1987[2] 蔡雅铮.计数器及其逻辑设计[M].北京:高等教育出版社,1985[3] 黎民.数字计数器的制作与使用[M].香港:香港万里出版社,1982[4] 朱达斌.模拟集成电路的特性及应用.北京:航空工业出版社,19946．发出日期：年月日7．学员完成日期： 2007 年 12 月 23 日指导教师签名：学生签名：在阅览室的门上安置一个光电可逆计数器，记录在阅览室内的人数，进一个人计数器加一，出一个人减一，当人数为0的时候，电灯在任何情况下都不会被点亮。

2，在窗口附近，安装一个亮度传感器，测自然光亮度。

当人数大与0时，如果室内光照达到预先设置的值（晴朗的白天），室内的灯全灭。

当室内光强达不到预先设置的值时（夜晚或阴天），判断人数，亮灯个数基数+变数。

本系统通过判断人的进出情况，把自习室当前的人数同过LED数码管动态显示出来。

并综合人数和室内亮度判断亮灯的情况。

学校图书馆的阅览室，自习室以及书库等地是出入人数较多的地方。

因此，这些地方的灯光照明几乎是从上班开始直到下班为止，不管这些地方是否有人，也不管有多少人。

当日照满足照明度要求时，把灯熄灭，一旦自然光照度难以满足人的需要时，不能及时打开灯光，给人的视力带来损害。

显然这种照明方式，从照明的角度上来说是非节能的；从人的角度来看，根本不能满足人的基本的照明要求。

科技以人为本，从人的需求出发：即在有人活动的地方必须有足够的照度（无论是日照还是人工照度）；没有人的区域，应该熄灭灯光，以节约能源。

关键：校园智能照明系统光控灯光电可逆计数 LED显示屏i目录ii第1章前言 1第2章智能照明控制系统 32.1 智能照明控制系统的优越性 3 3率 3 实现多种的照明效果 3 提高管理水平 32.2 校园照明控制系统的基本组成部分 4 照明控制器 4 可编程开关 4 照度传感器 42.3 图书馆 4第3章光控灯 63.1工作原理 63.2 制作与使用9第4章光电可逆计数器114.1光电可逆计数器系统的原理114.2器件选型12 接收电路 12 放大整形电路13 计数器13 译码器144.3设计15 电源的制作15 光信号的放大整形电路制作15 十进制计数单元的连接 16 与显示器的连接 17第5章 LED显示屏及转换185.1 LED的优点185.2 LED显示屏18 LED 点阵电子显示屏18 系统硬件设计19 显示与控制的设计205.3 单片机动态显示控制215.4 PC机控制程序22第6章结论25致谢26参考文献27第1章前言新校园的建设也要适应这个网络时代的发展，引入智能化的概念。

在传统的楼宇自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路电视监控等子系统。

但近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。

而在大学新校区的建设热潮中，各大高校和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。

相对商业楼宇而言，大学校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多。

使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。

随着经济的发展，我国的智能建筑发展很快，对智能建筑的内涵理解为通过综合配置建筑物内的各功能子系统，以综合布线为基础，以计算机网络为桥梁，全面实现对通讯系统、办公室自动化系统、大楼内设备的综合管理。

为了节能，其照明系统已控制到假设15分钟内一个办公区域的全部员工仅操作电脑，而不出现人员走动，那么，该区域内的照明系统就将其感应为无人工作而自动熄灭灯光。

为此，本文设计了一种节能照明系统，该系统用于图书馆的照明，亦可以用于学校教室等地。

学校图书馆的阅览室，自习室以及书库等地是出入人数较多的地方。

因此，这些地方的灯光照明几乎是从上班开始直到下班为止，不管这些地方是否有人，也不管有多少人。

当日照满足照明度要求时，把灯熄灭，一旦自然光照度难以满足人的需要时，不能及时打开灯光，给人的视力带来损害。

显然这种照明方式，从照明的角度上来说是非节能的；从人的角度来看，根本不能满足人的基本的照明要求。

科技以人为本，从人的需求出发：即在有人活动的地方必须有足够的照度（无论是日照还是人工照度）；没有人的区域，应该熄灭灯光，以节约能源。

根据满足人的基本照明的要求，必须有两种传感器：一是探测人体活动区域的传感器，一是照度传感器。

为了让灯光控制自动化，必须进行联动，使用微处理。

第2章智能照明控制系统2.1 智能照明控制系统的优越性节能节能是照明控制系统的最大优势。

传统的楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天开灯，晚上关灯。

而采用了智能照明控制系统后，我们可以根据不同的人流量把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。

同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。

控制系统实现了阅览室高效照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯的寿命。

提高效率良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。

合理地选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。

智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可以有效地控制照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。

同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自动调节照度。

实现多种的照明效果智能照明控制方式可以有效地控制照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。

同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自动调节照度。

提高管理水平智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。

在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能。

既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况出现。

2.2 校园照明控制系统的基本组成部分 照明控制器智能照明控制系统的核心部分，由控制模块电路、驱动模块电路、照明专用自锁继电器组成。

每个照明控制器均可独立工作，也可以由计算机中心控制。

主控中心停止工作或通讯中断不影响控制器的正常运行。

控制器有多种规格，单个控制器最多可控制48个回路。

一个系统内最多可连接500个控制器。

可编程开关智能的弱电开关，有1~8键等各种规格，开关本身使用24V安全电压，不会有漏电的危险，开关操作时也不会出现打火和拉弧，确保安全。

可编程开关上的每一个按键所控制的回路均由计算机编程设定，单键可控制多个回路，可根据情况变化随意更改组合，使用起来灵活、方便。

照度传感器核心部件是光电耦合器，通过感应外部自然光源的照度来调节室内照明的亮度，实现智能探测和智能调节的功能。

2.3 图书馆大学城某学校图书馆，共六层，每层均分为A、B、C三个大区。

首层是计算机中心、书库，并有一个150座位报告厅；二至五层是图书阅览室，六层的A、B区是阅览室，C区是资料库。

大阅览室照明使用三管日光灯，阅览区平均照度300lux，藏书区照度200lux。

照明控制方式采用开关控制方式，根据区域和隔灯方式划分回路。

每个阅览室设一个照明控制器，与照明配电箱一起安放在服务台旁，以便管理。

门口安装可编程开关，开关控制的回路由编程确定，其中每个开关均设定其中一键控制整个阅览室灯具。

书库和计算机中心考虑到书籍保护和计算机使用的要求，照度相对较低，控制方法与大阅览室相同。

第3章光控灯光控灯应用范围很广，如自动路灯，走廊灯……图3-1就是一个简单实用的光控灯电路，利用光敏电阻Rp感光效应（光越强阻值越小）控制Q1 Q2的导通与截止，实现灯（此处用LED，当然读者也可以用小灯泡，也能加可控硅或继电器去驱动日光灯）的亮灭自动开关。

图 3-1 光控灯图3.1工作原理当有光照射到光敏电阻时，其阻值减小（几十K左右），Q1基极电压被拉低而截止，Q2基极电压升高Q2截止，LED灭；反之光敏电阻没有光照时，其阻值增大（几M），Q1基极电压升高并使其导通，Q2基极电压降低，Q2饱和导通，LED得电发光。

光控灯工作时间的控制，如图3-2，3-3在一定的光亮度下发光，差分放大电路具有很大的灵敏度，其发射极电流为1uA，此后接BCY58X作进一步的放大。

图 3-2 工作原理图图 3-3 亮灯时间和电流关系图光控灯开关的电路如图3--4虚线框内所示。

VS是普通单向晶闸管，其触发信号由电阻器R和光敏电阻器RL对220V交流电的分压（忽略电灯丝电阻）得到。

VD是普通二极管，主要用于防止RL两端反向电压对VS控制极的损坏。

白天，环境自然光线较强，RL呈低阻值（≤2kΩ，RL两端交流电压小于VD和VS控制极的导通电压（约0.65V ＋0.65V 1.3V），VS处于阻断状态，电灯H不亮；夜晚，环境自然光线变暗，RL呈高阻值（＞1MΩ），VS从RL两端获得足够触发电压而导通，H通电自动点亮。

由于每次夜幕降临电灯点亮时，灯的亮度是随着外界自然光线的减弱而逐渐由暗变最亮的，故避免了使用普通机械开关时，每次开灯瞬间比正常时大10倍以上的强电流对灯丝的冲击，有效防止了灯丝的过电流速损；另外，H工作时加在它两端的是半波脉冲电压，实测直流平均电压约99V，灯泡实际功率仅为标称功率的30%左右，这不仅节电，而且还能有效防止因夜深电网电压升高而造成的灯丝过电压速损，使得灯泡使用寿命大大延长。

笔者单位厕所里的照明电灯，在使用本开关之前，每月要更换2－3只白炽灯泡，现在使用本开关一年多时间，尚未更换过一只灯泡。

该开关在白天自身耗电甚微，实测总电流＜22μA。

图 3-4 光控灯开关图VS选用MCR100-8（1A、600V）或BT169D（1A、400V）型普通塑封单向晶闸管，要求控制极（也叫门极）触发电流Ig＜20μA。

VD用1N4004型硅整流二极管。

RL用MG45-12型非密封光敏电阻器，其它亮阻≤2kΩ、暗阻≥1MΩ的光敏电阻器也可代用。

R采用RTX-1/8W型碳膜电阻器。

注意事项: 1.尽量按电路图中元件位置按从左到右自上而下的顺序插接这样可以减少误连和错连，同时也方便调试和检查.从一开始我们就养成良好的习惯.2.本电路中用到特殊器件----光敏电阻 Rp 用之前可先用万用表测试其在受光时的电阻和背光时的电阻因为光敏电阻对光异常敏感所以使用本机时要避开日光灯当然是指晚上了直接照射否则本电路将失控.动手实践：从元件库中找出相应元件，按图插好，接上电源，即可实现白天灭晚上亮之功能。