基于单片机的楼宇灯控系统的设计与仿真

赵凡如，檀伟，张扬，彭国斌

（安徽科技学院电气与电子工程学院，凤阳 233100）

0 引言

社会在进步，科技在进步，同时在计算机方面，信息的传递、交流、管理与控制等技术的发展也愈发的成熟和先进，整个世界越来越智能。但就目前照明这一块，高能耗、低效率屡见不鲜，且管理混乱。很多教室无人看管，电灯一直处于打开状态[1]。这种混乱的管理系统和人们节能意识的淡薄，不仅造成了巨大的支出负担，还降低了工作人员的工作积极性和工作效率，同时缩短了灯具的使用寿命。在各大高校的扩招下，学校的学子也较以前更多了，而很多高校的管理系统还是原来的，所以无论就商业抑或管理效率、节约能源等各个方面，我们都应该改革创新。使用高效的灯控系统，不仅可以降低能耗、节省支出，还能很大程度上提高管理水平，稳定社会秩序，从而给人们创造出一个更好的生活环境。

1 系统构成

本系统主要分为上位机、状态切换模块、LCD显示模块和楼宇灯模块。上位机包括状态监控界面、个别教室控制界面、通信协议；状态切换模块包括自动人工切换模块、定时模块。

LCD显示模块包括状态显示模块、时间显示模块、亮灯数量显示模块。楼宇灯控系统使用C语言和汇编语言进行编程。

1.1 上位机

上位机界面如图1所示：窗口的上面显示的是端口配对。中间显示的是楼道与厕所电灯开关状态情况，下面显示的是教室电灯开关状态情况。

图1 上位机运行主界面

1.2 状态切换模块

状态切换模块界面如图2所示：第一个按键的作用是自动与人工两种工作模式的切换；第二个按键的作用是设置当前时间。

图2 状态切换模块

1.3 LCD显示模块

LCD显示模块如图3所示，此模块可以显示当前时间和当前工作状态。

图3 LCD显示模块

1.4 楼宇灯模块

楼宇灯模块如图4所示，此模块用来模拟教室电灯的工作状态。

图4 楼宇灯模块

2 设计原理

系统电路图如图5所示，系统有两种控制方式：自动控制和人工控制[2]。在自动控制的状态下，学生可以直接手动打开和关闭教室的电灯，同时在监控室，管理人员可以观察到各个教室的电灯开关状态。在人工控制的状态下，当学生按下电灯的开关时，教室的电灯不会亮，而是会发出请求指令到监控室，在监控室的电脑上会弹出窗口，来告诉管理人员哪个教室申请开灯，此时管理人员可以点击同意按钮，也可以选择拒绝开灯。当管理人员点击同意按钮时，相应的教室的电灯会自动打开，如果管理人员点击否时，则教室的电灯将不会打开。

图5 系统电路图

该系统同时也具有定时开关功能。假设我们设置的开关时间是晚上六点到十点，则表示，当时间到了晚上六点时，所有教室的电灯将会自动打开，而到了十点时电灯将会全部关闭，实现教室灯光的自动开关控制。

3 系统仿真

3.1 上位机的连接

（1）下载VSPD软件并安装，安装后上位机工作界面如图6所示。

图6 VSPD软件界面

（2）添加COM4和COM5串口对

（3）点击打开仿真图并双击仿真图里面的串口座，把端口修改为COM4/COM5，波特率9600，其余的设置为默认。

3.2 自动工作模式下的仿真

打开灯控系统，此时默认为自动工作模式，在自动工作模式下，系统主要起监控作用[4]。当处于自动工作模式下时，学生打开教室电灯时，电灯会自动打开。灯控系统的LCD显示模块会显示当前时间，工作模式以及当前不同教室的工作电灯数量，如打开教室的一号电灯，LCD显示模块如图7所示：

图7 自动工作模式下LCD显示情况

3.3 人工工作模式下的仿真

在人工工作模式下，学生打开教室电灯时，电灯不会打开，会在监控电脑上弹出请求开灯窗口，如图8所示，表示1号教室请求开灯，当管理人员同意开灯时，点击“是”按钮，此时一号教室电灯会亮，如果管理人员不同意开灯，则在接下来一分钟内，管理人员将收不到此教室的开灯申请。

3.4 开关灯时间自动运行的仿真

通过设置灯控系统的开关灯时间，灯控系统将在设定的时间节点上自动打开教室灯光，在设定的时间节点上关闭教室灯光。

4 结语

本文设计了一种基于单片机的楼宇灯控系统，系统由单片机AT89C52、交流变压器、继电器、电位器、声控开关、LCD液晶显示屏等部件构成；采用自动和和人工两种控制模式，通过上位机与下位机之间的信息传递实现了楼宇灯控系统的设计。系统设计简单、实用，还具有节能环保等优点，适用于学校、工厂等大型场所。通过Proteus软件对灯控系统进行了仿真，深入分析灯控系统各方面应用的可行性和有效性，仿真结果表明：灯控系统能大大提高节能效果，实现教室灯光系统的自动控制，达到了设计的要求。