自习室灯光自动控制系统

编号：2

自习室灯光自动控制系统

作者：张博泓、陈梦醒、邹小亮、方晓璐

指导老师：陆道纲

目录

一、摘要 (1)

二、概述 (2)

三、自动控制系统框架 (3)

3.1自动光控模式 (4)

3.2正常模式 (4)

四、自习室灯光自动控制系统结构 (4)

4.1微控制系统 (4)

4.2 红外线扫描 (8)

4.3智能光控系统 (9)

4.3.1电路原理 (9)

4.3.2光敏电阻的工作原理 (9)

4.3.3 LM324 (11)

4.4室内灯光控制 (12)

4.4．1 电路原理 (12)

4.4．2 元器件说明 (12)

五、后记 (14)

六、参考文献 (15)

一摘要

校园水电的浪费，特别是用在电上的浪费特别严重。如有时中午大家都去吃饭了，教室里空无一人，灯却没有关；有时候，天气特别晴朗，可是大家依然灯火通明。专门针对此种现象，我们设计了本自习室灯光自动控制系统。

本设计采用位单片机AT89C51对室内正常灯光和智能光控灯光进行控制，通过I/O接口输出的信号来控制灯泡的亮灭情况。

我们设计的课题主要分为四个部分：红外线扫描部分，微控制部分，室内灯光控制部分和智能光控部分。我们通过人工操作单刀双掷开关来给灯泡一个模式，光控模式和正常模式。在光控模式中，通过光敏电阻感受光的强度，来给比较器一个高低电压，与我们之前设定的基准电压作比较。再由微控制部分接收、判断并输出信号来控制整体日光灯或单个日光灯的亮灭情况，来完成整个工作过程。

我们的系统稍加改进的话还可以应用到办公室、实验室以及卧房等房间，具有很强的普适性与现实意义。

二概述

在生活中我们常会因为天气较亮的时候经常忘记关灯，有时为了局部需要又往往不得不大面积的开灯，因此致使大量电能被浪费。这种现象在大学自习室内特别明显，而解决这一问题较好的办法通常是采用照明自动控制系统。如采用超声波开关系统或微机自动控制系统及优化开关控制路数，以满足灯开、关的数量和事先设定的照度要求，以期合理用电，例如楼道、厕所、门厅等地方的光控、声控自动开关。在大学自习室内，有时候天气很好、室内光线充足或者是自习室仅有1个或两个人在自习，然而全部的灯都在紧张地做着无用的工作，照亮教室的每一个空洞的角落；或者几位同学零零星星的占据了各个方位，使得教室的任何一盏灯都没法休息；更令人感到心痛的是有些自习室空无一人，而电灯却在明亮的照着...这种现象造成了电能的大量浪费。根据自动灯光控制理论，我们设计了这个专门针对大学自习室的自习室灯光自动控制系统，它融合了我们日常的照明装置系统，而且更人性化的添加了自动光控系统和人体红外线扫描系统。并且还可以根据不同的环境来设置它不同的模式，例如检修的时候和上课的时候选用检正常模式。

在我们设计的课题中包括：红外线扫描部分，微控制部分，室内灯光控制部

分和智能光控部分。我们通过人工操作单刀双掷开关来给灯泡一个模式，光控模式和正常模式。在光控模式中，通过光敏电阻感受光的强度，来给比较器一个高低电压，与我们之前设定的基准电压作比较。同时安装在每个灯附近的人体红外线扫描装置扫描这个灯附近是否有人，然后再由微控制部分接收、判断并输出信号来控制整体日光灯或单个日光灯的亮灭情况。现代新型的单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展和配置打下了良好的基础。正常模式就是现在我们自习室的一般电路。

这次设计及制作过程中，我们使用了模拟电子技术、数字电子技术，单片机技术，光电检测技术等，电气控制技术以及机械等技术进行设计及制作。这些知识好多都是在我们的专业课上学不到的，但我们经过自己看书学习、讨论和陆院长的指导，我们把这些理论知识基本融合了起来，这次的参赛设计及制作对理论联系实际有了一定的作用，使我们的理论知识得到了升华，同时也提高了我们独立思考和动手能力，增强了团队合作精神，学会了与人交流沟通，我们一起发现问题，讨论问题，解决问题。

三 自动控制系统框架

图3-1 自动控制系统框架图

每个自习室有一个总开关，为单刀双掷开关。一个控制进入检修模式系统，一个控制进入自动光控系统。当开关拨向1触点时启动自动光控模式，当开关拨到2触点时启动检修模式。如此选用有三个好处：一是便于观察开关的闭合情况，

微控制器部分

外部光线感应

（智能光控） 红外线扫描

控制室内相应的灯光

二是分开独立，互不影响，三是可以定期对系统进行检修或者对坏掉的材料进行更换。

图3-2 单刀双掷开关

3.1自动光控模式

按键闭合，智能光控部分中的外部光线感应器件，感受光线的亮暗程度来调节自身的阻值的大小，即对应电压值在起变化，与我们之前设置的基准电压作比较。同时安装在每个灯附近的红外线扫描仪在此灯照明范围内自动扫描，当在扫描范围内检测到有人时，则将其信号反馈给微控制器并对其进行处理，把信号传到室内灯光控制部分，使其做出相应的响应，控制整体或部分照明灯的开关。

3.2正常模式

按键闭合，自动光控模式不起作用，类似于现在的灯光人工控制系统，这时满足了上课时的暗光线需求，同时在正常模式下检修人员可以对自习室内的照明系统进行检修。

四自习室灯光自动控制系统结构

4.1微控制系统

微控制部分选用我们常见的AT89C51,主要用来接收、判断并输出信号。AT 89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Pr ogrammable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，即单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中， AT89C51是一种高效微控制器。