教室灯光自动控制系统设计

2019.12设计与研发教室灯光自动控制系统设计王嘉仪，胡凡，赵永安，梁计锋，江帅，刘昊达，董克毫（西安翻译学院，陕西西安，710105）摘要：针对学校教室电能浪费严重的情况，设计一种教室灯光智能控制系统。其体积小，控制方便，可靠性高，特异性高、价格合理的优势使该系统满足大，中等学校或工厂室内对灯光亮度的控制要求，尽可能降低电能的浪费，最大程度的达到节能的目的。关键词：光敏电阻；AT89S5Design of Automatic Control System for Classroom LightingWang Jiayi，Hu Fan，Zhao Yongan，Liang Jifeng，Jiang Shuai，Liu Haoda，Dong Kehao(Xi An Institute of Translation,Xian Shaanxi,710105）Abstract: Aiming at the serious waste of power in school classrooms, a classroom lighting intelligent control system is designed. Its small size, convenient control, high reliability, high specificity, reasonable price advantages so that the system to meet the large, secondary or factory indoor lighting brightness control requirements, as far as possible to reduce the waste of electrical energy, the greatest extent to achieve the purpose of energy saving. Key words: photoresistor; AT89S51 教室灯光自动控制系统的发展现状

现阶段，我国的各级各类高校中，各高校的招生人数不断扩大，教室数量也在不断增多，但学生的节能意识较弱。提高教室电源的智能控制或电能利用率成为学校节能的切入点和途径，教室灯光自动控制系统的应用研究将是重要课题。

装置主要是光电传感器，其包括光电二极管、光电晶体管和光敏电阻。此外，人体传感器要求灵敏度高、可靠性强。本系统采用hp-208型人体状态传感器，逻辑电平输出。2.1.1 环境光采集电路

对于光强度的采集，使用光敏电阻。光敏电阻又称导光器，通常由硫化镉、硫化铝、硒、硫化铋和硫化铅组成。光敏电阻会在一定频率的光线下其电阻迅速减小或增大。这是由于光所产生的能量使电阻内的电子在外加电场的作用下做漂移或扩散运动,与电源提供的电子运动方向相反或相同，从而迅速改变了光敏电阻的阻理，获取具体阻值，电路如图2所示。2.1.2 人体采集电路

人体在正常温度下，一般在37℃左右，因此具有特定的波长（包括10米左右的红外，被动红外传感器依靠对人体的探测（包括10米左右的红外和功），人体发出的约10米的红外光线通过细滤器进行增大强度，统一集中在红外线的波长

图2 环境光采集电路

2 本系统控制模块的硬件构成分析

本系统主要由单片机，光敏电阻、晶振电路，人体采集电路，直流电源，灯控电路，报警电路等7个部分组成，结构如图1系统控制模块。芯片内存容量为128字节，EEPROM为4KB。由于芯片内RAM空间的没有扩展的片外RAM，合理安排，使得电路结构简单方便。

值。利用变化了的阻值表示光线的变化，利用串联分压的原

图1 系统控制模块

范围内。用热释电元件作为红外感应源，当接收人体温度红外辐射光线并转化为向外释放的电荷，从而使热释电阻失去电荷平衡，引起阻值的变化。后续电路经检测到变化的阻值进而进行处理后可感知人体内存在的信号。当有人进入时，

2.1 数据采集电路

该数据采集电路的主要作用是检测环境光线强度和人员数量及位置，此部分是整个电路的基础。常见的光线采集

基金项目：西安翻译学院大学生创新训练项目（X201712714036）。

25设计与研发红外感应源接收到人体发出的热红外线，信号采集电路将输出一个高电平，根据电平的强弱判断人员的多少。红外感应源的1脚为电源端，2引脚为信号输出端，3引脚为接地端子。在设计电路中，为了使人员采集信息更加准确敏感，红外感应源信号之间的针脚2和3接地信号针脚与一个6800 pf的电容器之间，另一人体传感器信号针脚被连接到单片机P3.3的针脚2、P3.3的针脚后又有一个l00kΩ的上拉电阻，提高了可靠性。人体存在传感器输出信号，电路原理图如图3所示。图4 仿真结果2019.12和“save”，文件扩展名是.uv2；（2）选择所需的单片机；（3）在项目中创建新的程序文件；（4）将C程序文件添加到项目中。现在它将被编译并运行。默认情况下，它无法生成我们需要的text.hex；（5）在project->build target中，如果出现下图：说已经成功编译通过了，在项目目录中，已经生成了测试。十六进制文件，然后点击“确定”即可进行模拟，模拟结果如图4所示。

4 结束语

图3 人体采集电路

本研究适用于室内智能照明控制系统。该系统可以通过感应环境光线和人员的数量与位置，自动控制室内灯光的亮度和开关。比起现在人工手动控制教室系统的模式更智能与合理，并且较好的实现了节能的目的。电路元器件都比较常用，价格便宜，设计简单，并且单片机I/O端口预留充足，为系统的进一步扩展留下了空间。

该系统设计采用多任务的编写形式实现自动控制功能，减少了程序执行的延时，提高了系统执行效率。该设计仿真实验证明，该方案可行，设计合理，结果达到预期。

2.2 电源电路

该电路电源采用5V直流电源。为了获得+5V直流电压，采用基本的稳压直流电源。其采用了9V的变压器交流变压输出。如何经过整流桥全波整流、电容滤波（电解电容C1和C2滤波器），再经过LM7805稳压器稳压，理论即可获得+5V直流电压。为了减少负载突变对电源产生影响，提高暂态响应时间，输出端加了隔离电容器C3、C4，最后得到+5V的直流稳压电压。

3 仿真与调试

编译的目的是将能理解的编程语言转换为上述机器语言，即。十六进制文件。

步骤:设置第一个C项目（1）点击文件菜单，在弹出的下拉菜单中选择新项目，如图5-1所示。这里，我们使用“test”

参考文献

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系统的投入使用，提高了我方测试效率，同时也发现了电源中存在的问题，将问题反馈给供应商进行整改后，电源的稳定性和可靠性得以提高，推进了粒子源的开发。

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