单片机在高校教室灯光控制系统中的应用.pdf

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1、万方数据126福建电脑2011年第2期单片机在高校教室灯光控制系统中的应用王静，詹迎建，朱泰隆，李振宇，张宾(河南师范大学计算机与信息技术学院河南新乡453007)【摘要】：在本文中，针对高校教室的照明现状设计了一个基于单片机的自动照明控制系统。通过调研河南师范大学的自习室使用情况。以单片机作为控制装置的智能部件，结合使用红外对射探测器和光敏电阻，探测教室实际人数以及照度，实现智能控制灯具，设计一个基于单片机的自动照明控制系统。【关键词】：单片机；高校教室；人数统计；灯光控制1．引言随着经济的快速增长．能源供需矛盾日益突出。在电能方面。虽然近

2、年来我国的电力工业发展很快，但是电力消费市场的发展速度更是惊人，”计划用电”、”拉闸限电”已成为人们生活当中的热门话题。众所周知．教室供电是全国各地高校后勤管理工作的一个重要组成部分．然而由于大学开放型的管理模式。以及部分人员的节能意识的淡薄，在高校教室内照度很高的情况下。仍然普遍存在开灯作业，长明灯比比皆是。这种有形和无形的浪费，给校方的水电支出带来了沉重的负担。针对这种现象，我们采用调查问卷、走访等形式对河南师范大学教室使用情况进行调查．以河南师范大学教室照明为基础．设计并研发了一套基于单片机的高校教室灯光控制系统。该系统是在传统的教室智

3、能照明控制系统基础上．利用单片机得到的系统反馈信息。在总机上进行整体规划，对所有教室进行统一管理、统一控制，使节电控制更加科学化、合理化、人性化．从而达到节能目的。2．基本理论2．1单片机单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。现代的单片机普遍具备通信接口．可以很方便地与计算机进行数据通信。为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的硬件基础．因此本系统采用MCS一5l单片机。数据存储及整理更为方便。2．2光照强度光照强度测量仪主要根据光敏电阻的特性制作。将光敏

4、电阻接入电路中．不同光照强度导致光敏电阻值变化。随着电路的输出电压而变化。根据这一特性，结合光照强度和输出模拟电压之间的关系．得到某一光强度下对应的模拟电压．将模拟电压通过AD转化器转换为数字电压。通过VC语言编程，将其集于单片机中，进行控制和处理．最后再将数字电压转换成光照度。3．数据采集当进行实时数据采集时。会存在各种各样于扰。如电磁于扰(EMll．这些于扰会使传输的信号或数据波形畸变、失真，数字信号的高低电平改变．致使所采集到的值不是采样点的实际值。对于软件控制系统．将控制条件的一次采样值．改为循环采样．用同功能冗余减少软件判断失误。同

5、时在微机系统内的某些内存单元设置状态标志，利用自检程序。在运行中不断循环测试。以保证系统中信息存储、传输运算的高可靠性。对于室内滞留人数统计．我们运用主动红外对射入侵探测器．由主动红外发射机和主动红外接收机组成．当发射机与接收机之间的红外光束被完全遮断或按给定百分比遮断时能产生信号。根据红外对射原理，当有人进出时．红外线被阻断。进出人次被保存到单片机中。在单片机中嵌入减法程序。进入教室人数减去出教室人数，即为教室内现留人数。4．单片机在高校教室灯光控制系统4．1教学楼系统在单个教室内．本系统基于红外对射技术原理．采用DSP时序测定和非被测物体

6、排除技术．对进出教室人次进行统计。对于整栋楼。具体示意图如图1：图1在此图中，将各个教室数据统一集成到总机中，总机可以通过485转换器和总线上的任何一台设备进行通讯，即可以进行多台设备的联网控制，目前高校的教万方数据2011年第2期福建电脑127室主要有上课、自习以及考试等三种使用状态。本教室智能控制终端根据其输入参数f主要是教室的使用情况、人数统计信号和环境光信号等的外界因素1列出自习教室的使用情况．然后通过LED显示屏展示给大家．方便同学们使用自习室．从而有效降低同学们寻找空余自习室的时间。4．2系统原理该终端选用51系列单片机作为控制装

7、置的智能器件．并通过主机和各个单片机进行数据传输，以此确定教室的使用状态(上课、考试、自习等)：采用成本低、性能可靠的红外对射方式来识别教室每个人口的人员通过情况，实现对教室人数的统计；采用线性光敏电阻构成的电路检测环境光的强度．在开、关灯点光敏值的设定上实现了智能化。根据教室合理的开灯条件，系统通过对教室使用状态、室内人数和环境光信号的识别和智能判断。确定室内灯光系统开启的状态，实现最佳的节电效果。整个系统程序主流程框图如图2所示：图2该系统软件以C语言编制。采用模块化结构设计．条理清晰、通用性好，便于系统的改进与扩充。整个软件设计由初始化

8、模块、光照度检测模块、人数统计模块、开启灯数控制模块和定时控制模块五个模块组成。单片机作为系统控制核心。负责整个系统的逻辑运算，完成各种参数的采集、处理和控制，它是