高校教室照明节能系统的设计

高校教室照明节能系统的设计

摘要:本文实现教室照明节能系统的设计,采用STC-AT89C52RD 单片机实现控制系统的设计。该系统主要由传感器电路、控制电路、数码显示及模拟灯等部分组成。系统采用红外对射式传感器检测教室人数,通过单片机控制点亮相应照明灯的个数。该系统能精确检测人的通过,并可判断人是进入教室还是离开教室,为精确实时控制照明灯提供可靠依据。系统采用两键控制,以适应在不同场合下应用,并可应对意外情况的需求。

关键词:单片机红外传感器人数检测节能照明

近年来,能源需求大大增加,能源供需矛盾愈加突出,节能减排已然成为了哥本哈根世界气候大会的核心话题,同时也被纳为“十二五”规划中的一项重要工作。高校教室是高校中人员流动性较大的场合,通常一个教学楼负责照明控制的工作人员很有限,对照明的节能控制显得力不从心。本文针对这种情况设计了一种基于红外对射式传感器和单片机控制的室内照明节能系统,它能依据教室人数智能控制室内灯的通断的个数。从而达到节能的目的。

1 系统模块

本系统共由5部分组成如图1所示,其控制核心是STC-AT89C52RD。前端是传感器部分,采用红外对射式光电传感器,利用障碍物对光的遮挡,传感器检测人的进出并发出信号给单片机,单

片机对信号进行分析处理后,最后由数码管显示人数,同时点亮相应个数的模拟灯。本系统的难点设计在于传感器单元的精确检测与系统的程序控制部分。

1.1 传感器模块

本系统采用的是对射式红外光电传感器。该传感器分为发射器和接收器两部分。系统通过红外线传感器实现对人员进出的智能判断,从而得知当前被测场所的人数。

红外线发射电路主要由一块时基集成电路NE555为主构成,电位器用于调整红外线遥控发射器的振荡频率和信号的占空比。用NE555定时器连接2个占空比可调电路,通过两个NE555分别产生一个38kHz的红外线发射电路和100左右的调制电路。由于实际信号频率与理论计算值有偏差,电路中的固定电阻用电位器来代替,通过电位器的调节可以明显改善感应效果。

接收电路用的接收元件是2个红外一体接收头。检测到有障碍物通过时,障碍物遮挡了接收头接收的信号,接收头发出的是高电平。电路中使用了反相器74LS00作为对输出信号的一个滤波,使得输出信号更加稳定。为了便于观察在反相器出来的引脚上也分别接了发光二

极管,在调试的过程中能直接明了的看到信号变化。本系统采用两个红外接收头,当人进出方向不同时,可通过两个接收头的信息综合判断人在教室的进出方向,并可准确检测是人通过,避免了有人在系统附近造成的检测失误,提高了系统的检测精度,为教室人数的准确检测提供可靠依据。

1.2 单片机以及外围控制电路

系统中采用STC-AT89C52RD单片机作为控制模块,采用74ls248译码器与数码管作为显示单元。控制任务由软件程序实现。为了加强可操作性,适应在不同大小的场合的相应情况,以及应对意外情况的需求。系统设置了两个按键为系统预设,人为控制提供必要的输入选择,同时增加系统的灵活性。

系统的工作流程描述如下:当有人进入教室,两个传感器接收头通过检测障碍物的先后顺序给出电平,单片机执行判断程序,实现人数累加;当有人出教室,单片机执行判断程序,并实现人数递减。两个按键可实现对环境人数,亮灯设置的预设。单片机根据教室人数的多少,控制点亮灯的个数。数码管单元用于显示教室人数。

2 软件设计

软件主要由人数检测、扫描显示、控制单元组成。本系统程序由

单片机C语言编写,具有模块化,易扩展等优点。控制主程序描述如下。

void main()

{ void control();

char num=0,ren=0;

while (1)

{if (ren<1) ren=0;

if (ren>all_p) ren=all_p-1;

num=(ren+l_p-1)/l_p;

P0=deng[num];

if (open_1==0||open_all==0) ren+=deng_1 ();

if (zj==0||js==0) ren+=donw ();

prt (ren);}

}

3 系统调试

发射电路用示波器观察两个占空比可调电路的输出信号,调整电位器,使输出的频率分别在38kHz和116Hz左右。在近距离内将红外发射器和接收器对准放置,开通电源后,按复位键,使灯和数码管都清零。用障碍物代替人经过检测区,单片机通过检测引脚接收到信号的先后顺序将作出判断人数是增加还是减少,数码管显示人数,另外根据人数将计算出亮灯数,把信号送给发光二极管。

传感器两个接收头距离再35cm时,发射端到接收端的距离为30cm～210cm,可以通过调节电位器改变接收有效距离。

4 结语

本系统电路结构相对简单,节约硬件设备。目前,在市场上没有这种照明节能系统规范设计的产品。该作品的优点就在于考虑到很多实际问题。尤其是在红外接收电路的设计中,连接了两个红外一体接收头,是针对很多实际中检测遇到的问题而设置的。

本系统应用于实际生活中,需要通过继电器弱电控制强电,使单片机能够控制强电流电压驱动的照明灯。经测试本系统具有易操作,性能可靠,成本低廉,功耗低等优点,可扩展使用。

参考文献

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