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      高校教室照明節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

      2011-12-31 00:00:00孫巍張磊鄭陽春楊茜張志美
      科技資訊 2011年29期


        摘要:本文實(shí)現(xiàn)教室照明節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì),采用STC-AT89C52RD單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要由傳感器電路,控制電路、數(shù)碼顯示及模擬燈等部分組成。系統(tǒng)采用紅外對射式傳感器檢測教室人數(shù),通過單片機(jī)控制點(diǎn)亮相應(yīng)照明燈的個數(shù)。該系統(tǒng)能精確檢測人的通過,并可判斷人是進(jìn)入教室還是離開教室,為精確實(shí)時控制照明燈提供可靠依據(jù)。系統(tǒng)采用兩鍵控制,以適應(yīng)在不同場合下應(yīng)用,并可應(yīng)對意外情況的需求。
        關(guān)鍵詞:單片機(jī) 紅外傳感器 人數(shù)檢測 節(jié)能照明
        中圖分類號:TP361.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)10(b)-0000-00
        
        近年來,能源需求大大增加,能源供需矛盾愈加突出,節(jié)能減排已然成為了哥本哈根世界氣候大會的核心話題,同時也被納為“十二五”規(guī)劃中的一項(xiàng)重要工作。高校教室是高校中人員流動性較大的場合,通常一個教學(xué)樓負(fù)責(zé)照明控制的工作人員很有限,對照明的節(jié)能控制顯得力不從心。本文針對這種情況設(shè)計(jì)了一種基于紅外對射式傳感器和單片機(jī)控制的室內(nèi)照明節(jié)能系統(tǒng),它能依據(jù)教室人數(shù)智能控制室內(nèi)燈的通斷的個數(shù)。從而達(dá)到節(jié)能的目的。
        
        1系統(tǒng)模塊
        本系統(tǒng)共由5部分組成如圖1.1所示,其控制核心是STC-AT89C52RD。前端是傳感器部分,采用紅外對射式光電傳感器,利用障礙物對光的遮擋,傳感器檢測人的進(jìn)出并發(fā)出信號給單片機(jī),單片機(jī)對信號進(jìn)行分析處理后,最后由數(shù)碼管顯示人數(shù),同時點(diǎn)亮相應(yīng)個數(shù)的模擬燈。本系統(tǒng)的難點(diǎn)設(shè)計(jì)在于傳感器單元的精確檢測與系統(tǒng)的程序控制部分。
        
        1.1傳感器模塊
        本系統(tǒng)采用的是對射式紅外光電傳感器。該傳感器分為發(fā)射器和接收器兩部分。系統(tǒng)通過紅外線傳感器實(shí)現(xiàn)對人員進(jìn)出的智能判斷,從而得知當(dāng)前被測場所的人數(shù)。
        紅外線發(fā)射電路主要由一塊時基集成電路NE555為主構(gòu)成,電位器用于調(diào)整紅外線遙控發(fā)射器的振蕩頻率和信號的占空比。用NE555定時器連接2個占空比可調(diào)電路,通過兩個NE555分別產(chǎn)生一個38kHz的紅外線發(fā)射電路和100左右的調(diào)制電路。由于實(shí)際信號頻率與理論計(jì)算值有偏差,電路中的固定電阻用電位器來代替,通過電位器的調(diào)節(jié)可以明顯改善感應(yīng)效果。
        接收電路用的接收元件是2個紅外一體接收頭。檢測到有障礙物通過時,障礙物遮擋了接收頭接收的信號,接收頭發(fā)出的是高電平。電路中使用了反相器74LS00作為對輸出信號的一個濾波,使得輸出信號更加穩(wěn)定。為了便于觀察在反相器出來的引腳上也分別接了發(fā)光二極管,在調(diào)試的過程中能直接明了的看到信號變化。本系統(tǒng)采用兩個紅外接收頭,當(dāng)人進(jìn)出方向不同時,可通過兩個接收頭的信息綜合判斷人在教室的進(jìn)出方向,并可準(zhǔn)確檢測是人通過,避免了有人在系統(tǒng)附近造成的檢測失誤,提高了系統(tǒng)的檢測精度,為教室人數(shù)的準(zhǔn)確檢測提供可靠依據(jù)。
        1.2單片機(jī)以及外圍控制電路
        系統(tǒng)中采用STC-AT89C52RD單片機(jī)作為控制模塊,采用74ls248譯碼器與數(shù)碼管作為顯示單元??刂迫蝿?wù)由軟件程序?qū)崿F(xiàn)。為了加強(qiáng)可操作性,適應(yīng)在不同大小的場合的相應(yīng)情況,以及應(yīng)對意外情況的需求。系統(tǒng)設(shè)置了兩個按鍵為系統(tǒng)預(yù)設(shè),人為控制提供必要的輸入選擇,同時增加系統(tǒng)的靈活性。
        
        系統(tǒng)的工作流程描述如下:當(dāng)有人進(jìn)入教室,兩個傳感器接收頭通過檢測障礙物的先后順序給出電平,單片機(jī)執(zhí)行判斷程序,實(shí)現(xiàn)人數(shù)累加;當(dāng)有人出教室,單片機(jī)執(zhí)行判斷程序,并實(shí)現(xiàn)人數(shù)遞減。兩個按鍵可實(shí)現(xiàn)對環(huán)境人數(shù),亮燈設(shè)置的預(yù)設(shè)。單片機(jī)根據(jù)教室人數(shù)的多少,控制點(diǎn)亮燈的個數(shù)。數(shù)碼管單元用于顯示教室人數(shù)。
        
        2軟件設(shè)計(jì)
        軟件主要由人數(shù)檢測、掃描顯示、控制單元組成。本系統(tǒng)程序由單片機(jī)C語言編寫,具有模塊化,易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。
        
        3 系統(tǒng)調(diào)試
        發(fā)射電路用示波器觀察兩個占空比可調(diào)電路的輸

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