探討STC89C51的教室照明節(jié)能控制系統(tǒng)

　　節(jié)能：大家在生活中或許見到過各種各樣的節(jié)能產(chǎn)品，比如節(jié)能燈、變頻空調(diào)、太陽能路燈、低耗電的液晶電視等。但是對于學(xué)生來說，校園中的節(jié)能應(yīng)用似乎很少。再加上粗放式的用電管理模式，電能的浪費(fèi)現(xiàn)象就處處可見了。教室照明用電占據(jù)了校園用電的多半部分，因此考慮如何將教室照明用電降至最低，就是要考慮如何實(shí)現(xiàn)教室照明的節(jié)能控制。

　　單片機(jī)以其低廉的價(jià)格和可靠的運(yùn)行，取代計(jì)算機(jī)而成為了新一代的自動(dòng)控制核心。該系統(tǒng)就是以單片機(jī)作為主控核心，應(yīng)用熱釋電紅外傳感器、光電檢測模塊和計(jì)數(shù)模塊作為前端信號采集，經(jīng)過單片機(jī)的邏輯判斷進(jìn)而輸出信號驅(qū)動(dòng)繼電器實(shí)現(xiàn)對日光燈的控制。

　　1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)由7個(gè)部分組成。光強(qiáng)檢測模塊、熱釋電紅外傳感器和人數(shù)檢測模塊作為前端信號采集單元，將信號輸入到單片機(jī)內(nèi)部，經(jīng)過單片機(jī)的邏輯判斷輸出信號控制繼電器，進(jìn)而控制日光燈的亮暗。如果在緊急的情況下，需要將所有的燈都熄滅或者是點(diǎn)亮，可以按下強(qiáng)制按鈕令所有燈全亮或者全滅。并且該強(qiáng)制按鈕不會影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)總框圖

　　1.1光強(qiáng)檢測電路

　　光敏電阻是一種隨著外部光照強(qiáng)度的改變其阻值也發(fā)生相應(yīng)變化的一種元器件。光照增強(qiáng)，阻值減小，反之將會增大。光強(qiáng)檢測電路就是利用光敏電阻的這一特性設(shè)計(jì)而成。光照亮?xí)r，三極管導(dǎo)通，輸出低電平，反之輸出高電平。光照檢測電路如圖2所示。

　　圖2 光照檢測電路原理圖

　　1.2紅外信號檢測電路

　　熱釋電紅外傳感器作為該系統(tǒng)的人員位置信號檢測器，采用了熱釋電紅外處理芯片BISS0001.該芯片具有較高性能的傳感信號集成處理能力。配以熱釋電紅外傳感器和少量元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外測模塊。加上菲涅爾透鏡后，能夠探測150度的圓錐范圍，直線探測距離是5米左右。

　　1.3計(jì)數(shù)電路

　　為了判斷學(xué)生是進(jìn)入教室還是走出教室，該計(jì)數(shù)電路采用了兩套信號模塊。一個(gè)裝在門外墻壁上，一個(gè)安裝在門內(nèi)墻壁上。安裝方向和墻面平行。這樣只要檢測哪一個(gè)傳感器先發(fā)出信號，再去檢測另外一個(gè)傳感器有無信號，就可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)。如果是門外的先有信號，門內(nèi)的后來信號，則說明有人進(jìn)入到教室；反之說明有人走出教室。記得的人數(shù)寄存在單片機(jī)內(nèi)部待用。

　　該電路采用一個(gè)激光頭和一套光強(qiáng)檢測電路搭配組成計(jì)數(shù)模塊，讓激光頭發(fā)出的光直射在光強(qiáng)檢測電路的光敏電阻上。如果有人通過門的話，就會遮擋激光頭發(fā)出的激光，使光敏電阻上的光照強(qiáng)度發(fā)生改變，從而產(chǎn)生信號供給單片機(jī)。原理示意圖如圖3所示。

　　圖3 計(jì)數(shù)器安裝示意圖

　　1.4輸出驅(qū)動(dòng)電路

　　要控制交流220V的日光燈，必須利用繼電器將強(qiáng)弱電隔離開，以確保安全。繼電器的工作電壓是直流12V.為了防止驅(qū)動(dòng)部分工作時(shí)對單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾，在輸出緩沖單元74HC244后加光電隔離。繼電器工作線圈在斷電時(shí)會產(chǎn)生反電動(dòng)勢，需加續(xù)流二極管防止有可能對系統(tǒng)造成的干擾。