高校教室灯光节能控制系统的设计

《高校教室灯光节能控制系统的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高校教室灯光节能控制系统的设计来源：大比特商务网摘要：在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求且“可以从身边做起”的选择。关键字：稳压器,芯片,能源,探测器1引言随着社会经济和科学技术的发展，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发与利用，然而与日俱增的能源需求和有限的资源数量形成了巨大的矛盾。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求且“可以从身边做起”的选择。据统计2005年，我国全社会的总用电量约为24000亿kW·h，照明用电量约为3000亿kW·

2、h，且每年以13%～14%的速度递增，预计到2010年，照明用电量将超过5000亿kW·h，新增照明用电2000亿kW·h。对高等院校，据测算，其照明耗电占本单位所有耗电的40%左右，可见在保证照明质量的前提下，对教室灯光进行自动控制，其节能效益和经济效益都是相当可观的。基于以上情况，本设计根据时间、照度、人员分布情况等对教室灯具进行自动控制，采用集成光频转换器TSL230对照度进行较为准确检测;在人数探测上引入模糊人数和人数阈值，不再单一的依靠人体存在信号进行开关灯控制，增强了节能效果，进一步完善控制方法，使设备的性能更加稳定可靠;多模式控制且各模式之间

3、自动切换，使系统使用更加灵活，便捷。2系统设计该系统采用主从结构，由上位机和下位机两个部分组成。2.1上位机上位机主要实现以下功能:(1)通过键盘完成设定密码、初始化时间、设置照度人数阈值和设置工作时间等任务。(2)通过信号探测器判断控制模式。(3)根据接收到的下位机数据，及内部存储的照度阈值和人数阈值计算控制灯组，并向相应下位机发出开关灯指令。(4)通过LCD显示当前工作状态和工作模式。上位机由5V稳压电源模块、微控制器STC89C54、时钟模块、液晶显示模块、数据储存模块、485通讯模块、自动/强制开关以及由中断扩展的按键模块(其中包括确认键，增减键和

4、移动光标键)组成(如图1)。图1上位机硬件图2.2下位机下位机的主要功能如下:(1)通过红外热释电传感器和光频转换器实时采集人体存在信号、模糊人数和照度信号，将采集到的数据发送给主机。(2)依据主机发回的命令对灯组进行开关控制。下位机主要包括:中心处理芯片AT89C2051、5V稳压器、光频转换模块、红外热释电模块、地址选择器、看门狗电路、485通讯模块以及固态继电器组成的功率器件等(如图2)。图2下位机硬件图3硬件部分3.1主从机中心处理芯片选用STC89C54、AT89C2051单片机，其价位低，可多次擦写，应用范围广泛。单片机在系统中与其他电路模块配

5、合完成如上所述的上、下位机功能。3.2显示模块和按键模块为了便于对系统进行初始化、参数设置和模式选择，主机配置了LCD显示屏和由四个按键组成的按键模块。显示部分选用带中文字库的液晶显示模块LM3033。四个按键由一个外部中断扩展而成。由于液晶显示字数和版面的限制，系统采用分屏显示，需要用按键控制光标移动进行选屏;并在参数设置时，使用按键对数值进行增减控制。通过可视化界面对系统的照度阈值，人员阈值和工作时间进行设置，使用户可以根据实际情况和需要灵活的设置参数，在增强系统可用性的同时，扩大了系统的应用范围。加入密码控制界面，增强系统运行的安全性，明确了用户的设

6、置权限。3.3光频转换模块系统选用可编程光频转换器TSL230作为光频转换模块的主芯片。TSL230是新一代集成化的智能传感器，它将可配置的光电二极管阵列和电流/频率转换器等集成在单片集成电路中，无需外接元件即可完成高分辨率的光照度/频率转换，输出较高精度的数字信号，是一种高性能、低价位的智能传感器。其输出为占空比50%的方波，且输出频率与照度成线性关系，灵敏度可调。3.4红外热释电人体探测模块红外热释电模块由红外探头和信号处理芯片LP0001组成。LP0001是一款高性能的传感信号处理集成电路，具有独立的高输入阻抗运算放大器，内部的双向鉴幅器可有效抑制干

7、扰，内设延迟时间定时器和封锁时间定时器。该芯片可以对信号进行放大，鉴相，整形及展宽，其静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式的热释电红外传感器。另外，系统选用MAX485芯片实现主机与多个从机之间的数据传输与命令控制。选用MAX813芯片对下位机进行监控，在系统出现故障时对下位机进行复位。用拨码开关对多个从机进行地址设置，方便设备的安装和使用。4软件部分4.1设计总体思想时间、光照度和人员分布构成了系统控制依据的三大要素。将时间作为控制依据之一是为了进一步加强对节能的监管，使工作时间与非工作时间的界限具体化。根据教室光照明暗分布和

8、红外热释电模块的探测范围，将教室划分成方形区域(如图3)进行控制。