基于单片机的教室智能灯光控制系统的设计

摘 要：本文设计了基于单片机的教室智能灯光控制系统，提出了一种有效的节能控制方法。本设计选用了AT89C52芯片作为整个系统的微处理器，配合光敏电阻、ADS转换芯片、红外传感信号处理器等元件，对教室内的人体存在信息和光照强度信息进行监控。该系统采用主从式结构，利用光度参数和红外检测参数来实现对教室灯光照明的控制，从而达到节能的目的。

关键词：单片机;主从式结构;智能灯光

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.120

0 绪论

随着我国教育事业的蓬勃发展，大中专院校已成为重要的用电大户，国内高校教室照明基本采用开放式和传统的人工管理模式，节能规划极为缺乏;同学们的节能意识相对比较淡薄，电能浪费的现象比较严重。因此为了有效地克服传统教室容易出现的“长明灯”现象，并且尽可能地降低人工管理的工作量，提高室内用电效率就成为学校节能的重要措施之一。那么设计一种更为智能的教室灯光控制系统变得十分紧迫[1]。

1 系统的整体设计方案

该智能灯光控制系统由主机和从机两个部分组成。在本设计中，主机具有举足轻重的特殊地位，是整个系统的大脑中枢。对整个系统的工作进行控制和监管。管理员在主机上可以根据实际要求灵活调节设置系统阈值，系统的光照阈值实时显示在主机的数码管上，使管理员对系统的操作情况一目了然。主机的可靠性和稳定性决定着整个系统能否正常运行，所以在主机的元器件的选择和电路设计时，需综合考虑，慎之又慎。主机主要由以下几个部分构成，包括单片机，无线传输，显示电路以及其他指示电路等。主机的组成框图及实物图如图1所示。

（1）单片机的选择：本着经济适用的原则，主机所选用的是STC89C52型单片机。该型号处理器价格便宜，功率消耗低，性能稳定度高，并且自带8K字节的可在线编程Flash存储器，对于在线编程要求高的系统可以极大地得到满足[2，3]。

（2）系统中主机和从机之间的通信是靠无线通信来完成，主机通过该传输光照度信息和控制指令。经调研论证，最终选择了WSN-31无线数传模块，该传输模块稳定性性价比高、功耗低，可实现数据的无线微功率透明收发，工作频段是433MHz。

（3）显示电路：主要利用数码管来实现实时显示光照度阈值的功能[4]，管理员可以根据不同场景，直接通过主机按键来灵活调节系统的光照度阈值。

从机在整个系统中扮演着神经触角的重要角色。首先从机需要捕获所在相应区域内是否有人存在，如果有，则继续搜集光照度信息并利用AD芯片将其转换为数字量，通过无线通信模块将该数字量传递给主机，主机处理完成后，接收主机传送回的判决结果。从机的组成框图及实物图如图2所示，从机主要由红外热释电模块和光探测电路组成，各部分的器件选取原则如下所示：

（1）红外热释电模块主要由红外探测和红外处理两部分组成。红外探测功能由红外热释电传感器来实现，人体的正常体温一般是在37°，此时人体会产生大约为10μm左右的红外射线，当人体进入红外热释电传感器的感应范围时，利用人体发出的红外线，传感器探测到人体红外光谱的变化，自动接通输出电路，打开相应负载，人一离开，输出自动关闭。红外信号处理部分由传感信号处理集成芯片BISS0001来实现，此芯片具有价格低廉，静态工作电流极小，应用电路簡单的特点[5]。

（2）光探测电路：由于光敏电阻在不同光照度情况下具有不同的电阻值，本文选用光敏电阻来实现光探测功能。

2 结论

该智能教室灯光系统采用主从式结构，利用光度参数和红外检测参数来实现对教室灯光照明的控制，不仅节约了电能资源，还大大提高了教室的智能化水平，降低了人工成本，主从机通过无线通信模块有效配合，使得整个系统的可操作性更强，性能更加稳定。

参考文献：

[1]朱文海.智能教室灯光控制系统的设计[D].武汉：华中师范大学，2012.

[2]匡程，程志明.高校教师智能灯光控制系统的设计[J].江苏科技信息，2016（36）：63-65.

[3]梁佩莹，蔡忠岳.教室灯光智能控制系统的设计[J].电子测量技术，2014，37（09）：83-87.

[4]刘莹等.基于单片机的灯光控制系统的设计[J].数字产业，2014.

[5]金博.高校教室灯光的智能控制系统设计研究[J].山东工业技术，2015.

作者简介：张培培（1988-），女，山东德州人，硕士，讲师，研究方向：通信技术。