基于单片机的校园教室分区域照明控制系统研究

滕海坤，梁欣欣，蒋翊彬

（黑河学院 计算机与信息工程学院，黑龙江 黑河 164300）

基于单片机的校园教室分区域照明控制系统研究

滕海坤，梁欣欣，蒋翊彬

（黑河学院 计算机与信息工程学院，黑龙江 黑河 164300）

针对高校教室照明用电浪费严重的问题，提出了基于单片机的教室分区域照明控制系统的设计方案，该系统根据人、光线等因素，可分区域智能化控制教室灯的状态，起到节能的效果。当检测到教室内有人时，可继续检测光照强度。如果光线较弱，则根据人所在的位置点亮该区域的灯，否则保持熄灭状态。此外，可根据个体对光照强度的不同要求，系统通过手动方式控制灯的状态；当人离开教室后，系统自动将灯熄灭。

分区域照明；单片机；传感器；控制系统

英国第二次工业革命的伟大成功使人类迈入“电气时代”，中国的改革开放使电设备进入中国，迅速推广使用。随着用电设备的增多，用电需求不断增大，进而造成用电浪费。我国提出了可持续发展战略，以节约资源，降低用电的电负荷。有关资料统计，目前，我国高校都采用手动开关，即使加强了用电管理，也不能避免用电浪费的现象出现，进而造成电力资源的浪费。为了解决上述问题，本文提出了分区域智能化照明控制系统，将照明分区域化，既方便了学校的管理，也更加高效地达到了节能、环保的目的。

1 系统介绍

本文分区域照明控制系统由Risym光敏电阻传感器发射光强度信号，可感应光线强度，再利用HR-SR501人体感应传感器发射人体红外线信号，感应教室里是否有人体信号。在确定有人的情况下，再将这些信息经数模转换传送到控制单片机中心，通过设定的控制程序对照明线路的用电器进行智能控制系统，只有在光线暗，同时又有人体存在条件下，才启动照明系统，继而由STC89C52单片机发射灯控制信号、状态信号给继电器和液晶显示屏。当检测到两边都无人活动或自然光照强度大时，就会切断照明电路，达到节能的目的。系统总体组成框图如图1所示。

图1 系统总体组成框图

2 系统设计

本控制系统中利用HR-SR501人体感应传感器，当检测到室内有人发射热释电红外线信号时，转换传至单片机；同时，触发Risym光敏传感器检测当前室内光照强度，通过转换芯片转换传至单片机，判断光照强度的强弱，如果光照强度低于初始设定值，使单片机给照明控制电路发出控制信号，打开室内照明灯。

2.1 中心控制模块

单片机先对模数转换芯片进行初始化，当可见光探测组件探测到光照强度达到预先设定值时，通过转换芯片将数据传送给单片机，单片机存储该信息；再通过热释电传感器及处理电路感应教室内是否有人体存在，并将信息数据传送至单片机，单片机存储该信息；当光照强度和人在教室内两个条件同时满足单片机的要求时，单片机发出控制信号打开室内照明灯。然而，本系统本身是为节能而设计的，所以需要选择单片机中低功耗的类型，而STC单片机具有速度快、可靠性高、功耗低、价格低等优点，所以，本系统控制选用STC89C52为主控处理器。

2.2 HR-SR501人体感应模块

HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高、可靠性强，具有超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。

具有全自动感应：人进入其感应范围，则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

温度补偿：在夏天当环境温度升高至30～32℃时，探测距离稍变短，并进行一定的性能补偿。

两种触发方式：①不可重复的触发方式，即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平；②可重复触发方式，即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直至人离开后才延时将高电平变为低电平。感应范围及外部电路图如图2所示。

2.3 Risym光敏电阻模块

本制作中用到的光敏传感器为可见光光敏电阻，通过光敏电阻对可见光照强度不同时的阻性不同，可得到随光照强度变化的电压变化，但这只是模拟的电压变化，不能被单片机所兼容。所以，用模数转换芯片，可将信号发送至单片机。图3为光敏电阻原理电路图。

3 软件设计

对各芯片初始化，光敏元件采集光照参数，给定的数值比较中，如果光照参数大于设定参数，则返回重新采集；如果小于，则等待红外检测是否有人。如果有人，则发出中断并检测人所处的位置，程序判断点亮灯并照相所属区域；如果无人则返回。此外，系统会周期性地检测是否有人，系统控制过程程序流程图如图4所示。

4 结束语

照明节能是一项绿色环保的工程，意义较为深远，有广阔的发展空间。本文中所述的教室分区域照明控制系统适用于学校等大型室内场所的照明智能控制，可以有效地对教室照明灯分区域智能控制，减少电能浪费，提高资源利用率。

图2 感应范围

图3 光敏电阻原理电路图

图4 程序流程图

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TM923

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.022

2095－6835（2017）21－0022－02

〔编辑：张思楠〕