高校教室節(jié)能照明系統(tǒng)

摘要：本系統(tǒng)綜合教室人數(shù)及自然光照度等因素，以達(dá)到對教室節(jié)能照明的控制。將光照強(qiáng)度采集模塊、紅外信號檢測和計(jì)數(shù)模塊作為系統(tǒng)的信號檢測，對89S52單片機(jī)程序編程使其輸出信號驅(qū)動繼電器，從而實(shí)現(xiàn)對照明燈的節(jié)能控制?，F(xiàn)如今學(xué)校對用電的管理模式不夠科學(xué)規(guī)范，這種浪費(fèi)現(xiàn)象就數(shù)見不鮮了。所以，我們考慮有必要在以保證用電質(zhì)量為前提，最大幅度地降低用電的浪費(fèi)，從而使電能得到充分的利用。

在生活中我們見到過各種各樣的節(jié)能照明產(chǎn)品，比如節(jié)能燈、太陽能路燈、聲控?zé)舻?。雖然節(jié)能產(chǎn)品日益增多，但是能廣泛應(yīng)用于學(xué)校的卻是寥寥無幾。每當(dāng)學(xué)校的晚自習(xí)結(jié)束后，教室的燈還是一直亮著的，有些教室只有少數(shù)人或者根本沒有人在自習(xí)。夏天在光線較強(qiáng)的環(huán)境能正常學(xué)習(xí)時(shí)，教室的燈也都是亮著的。這樣長年累月下來浪費(fèi)掉的電能是非常巨大的。很多學(xué)校對用電的管理模式不夠科學(xué)規(guī)范，這種浪費(fèi)現(xiàn)象就數(shù)見不鮮了。所以，我們考慮有必要在以保證用電質(zhì)量為前提，最大幅度地降低用電的浪費(fèi)，從而使電能得到充分的利用。

目前國內(nèi)大多數(shù)學(xué)校教室的照明燈具控制一般都采用普通開關(guān)，需要專門的人員進(jìn)行照明管理，這樣檢查和控制的時(shí)間及工作量很大，而且要額外支付聘請費(fèi)用?，F(xiàn)有的聲

控?zé)舻目刂菩枰欢ǚ重惖穆曇魜碛|發(fā)燈的控制部分使燈點(diǎn)亮，這樣產(chǎn)生的噪聲會影響室內(nèi)學(xué)生的正常學(xué)習(xí)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 AT89S52單片機(jī)簡介

AT89S52是一種高性價(jià)比的單片機(jī)，它具有8KB的片內(nèi)ROM和256字節(jié)RAM使其應(yīng)用靈活有效。

它的指令可以兼容80C51單片機(jī)的大部分產(chǎn)品。其片內(nèi)程序存儲器在線編程較靈活且可以重復(fù)編程，其功能相當(dāng)于高效的微型計(jì)算機(jī)且使用范圍廣，性價(jià)比高。

1.2 光照強(qiáng)度信號采集部分

不同的地方對光強(qiáng)的要求有不同的標(biāo)準(zhǔn)：

客房、臥室、走廊等簡單視覺工作場所需要的照度為30LX～75LX;辦公室、教室、商場等連續(xù)視覺工作場所需要的照度為200LX～500LX;營業(yè)廳、閱覽室、繪圖室等需集中注意力的視覺工作場所需300LX～750LX。(附：是指單位面積上所照射的光通量，照度單位為lux，符號為lx。)

光敏電阻是利用光電導(dǎo)效應(yīng)制作的元件，其工作原理是內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)光照強(qiáng)度變強(qiáng)，其電阻值就變小。光敏電阻是沒有極性的純電阻器件，在兩端施加電壓后，會由于自然光強(qiáng)度的變化，電阻兩端的電流也隨之變化，繼而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換?；谝陨系膬?yōu)點(diǎn)本系統(tǒng)選用光敏電阻實(shí)現(xiàn)對教室光照強(qiáng)度的采集和處理。

1.3 紅外信號檢測部分

紅外信號檢測部分主要由傳感器及檢測模塊組成。系統(tǒng)采用光電傳感器。其原理是將光信號轉(zhuǎn)換成為電信號，再將檢測到的變化量轉(zhuǎn)換成電信號的變化量，以便于使用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制和檢測。其工作原理是：直射式光電傳感器是將傳感器的發(fā)射源與接收端部位對直，如果接收端應(yīng)接收的紅外信號被人進(jìn)門途中擋住，即削減了光通量，繼而將相應(yīng)的脈沖信號施加給外電路，最后通過放大器放大使計(jì)數(shù)器記下削減的次數(shù)。

2 系統(tǒng)電路圖

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 光照強(qiáng)度采集模塊設(shè)計(jì)

該模塊主要在于通過光敏電阻對教室內(nèi)的自然光照度進(jìn)行采集，進(jìn)而運(yùn)用采集電路動態(tài)分析，傳送信號至單片機(jī)進(jìn)行處理。其步驟如圖4所示。

3.2 人數(shù)檢測模塊軟件設(shè)計(jì)

采用光電傳感器測量教室內(nèi)的實(shí)時(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)人數(shù)，不僅具有成本低、電路結(jié)構(gòu)清晰簡單等特點(diǎn);光電傳感器價(jià)格低廉，采用非接觸式測量，穩(wěn)定性較強(qiáng)，壽命相對較長。將檢測電路與單片機(jī)相連，在門的里外兩邊各安裝一個(gè)光電傳感器，在兩個(gè)傳感器發(fā)射出紅外光被遮擋的先后順序中，如果是進(jìn)入教室則門里面的傳感器先發(fā)出脈沖信號，顯示人數(shù)-1，反之人數(shù)顯示+1。光通量變化被檢測到后再通過單片機(jī)的加減運(yùn)算得到教室里的總?cè)藬?shù)。

3.3 人數(shù)檢測及光照強(qiáng)度采集模塊軟件設(shè)計(jì)

將計(jì)數(shù)電路部分與紅外信號檢測部分配合使用，其具體軟件流程如圖5所示。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)對教室照明的控制部分進(jìn)行了研究。以自然光照度、人數(shù)等外界條件為控制器的輸入?yún)?shù)，比傳統(tǒng)的人工管理更方便，并且節(jié)約了電能，降低了教室燈光的資源浪費(fèi)，同時(shí)還加入了人數(shù)檢測技術(shù)，使教師能更快捷方便地了解出勤人數(shù)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)對于各類學(xué)校的教室照明控制具有重要的意義，便于推廣應(yīng)用。