教室灯光自动控制系统

摘要 系统以AT89C52单片机作为控制装置的智能部件，采用热释红外传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制，避免了用电浪费。
关键词 教室灯光控制；热释红外传感器；光敏电阻；AT89C52

    当今许多教室采用传统的照明系统：主电源经过配电箱分出多个支路，这些支路再分别向灯具供电，然后再通过串接在照明中的单双极开关来通断供电线路，所以该控制系统只能通过开关来控制灯具，无法实现比较人性化、多功能化的系统管理。系统采用热释电红外传感器和光敏三极管感知人体信息和外部光照环境改变，并通过单片机及软件编程的技术实现灯光系统的控制，达到了部分智能化的控制。

1 教室灯光自动控制整体描述
1．1 灯光控制总体思想
    该系统以AT89S52单片机作为控制装置的智能部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制。整体系统由人体传感器感应信号，再送入单片机进行处理，再由单片机控制控制教室灯光。同时将环境亮度检测、人工控制、报警控制等功能加入到系统中。
1．2 灯光控制方案分析
    本电路具有对教室内的人数进行统计和对光照情况进行鉴定的功能，并对灯光进行实时控制，达到方便和节约能源的目的。电路有两种控制方式：自动控制状态和强制执行状态。
    自动控制状态：电路上点复位后自动处于自动控制状态，当环境光照充足时且教室光照强度大于设定值时，不管有没有人，灯都不亮。若教室光照强度小于设定值，控制会根据人数多少来确定灯的开关，如果有人进入教室，红外传感器感应到后把信号经过隔离缓冲送到CPU且数码显示电路显示人数为1，同样再有人进出则显示器上数字自动加减1。
    强制执行状态：在电路正常工作的情况下，按下强制开关可以通过人对教室灯进行强行控制，再通过按下此按钮也可以恢复到自动控制状态。

2 硬件电路设计
2．1 控制核心模块
    采用STC89C52单片机处理芯片，其特点是外围电路简单，价格低廉，虽然此款单片机的工作频率相对较低，但设计对频率要求不高，能够满足设计的要求。另外此款单片机有32个I／O端口，方便了设计需要。因为51单片机的P0口驱动电流小，因此需要外加上拉电阻。单片机最小系统主要还有晶振电路以、复位电路、及报警电路。由于蜂鸣器需要的驱动电流较大，单片机I／O端口不能直接驱动，所以通过一个三极管进行电流放大。当教室里面没有人时系统会通过热释电红外感应无人信息，传递给单片机进行处理后使教室里的灯全部关闭。直到下次有人进来时才点亮。
2．2 教室人数检测模块
    热释电红外传感器采集到的信号首先由BISS0001芯片在不可重复触发工作方式下经一、二级运算放大器、双向鉴幅器、延时器等处理后变成比较标准的高低电平后，将此标准信号接到单片机上的P2口上，并对相应引脚通过软件方法对引脚信号进行检测来统计进入教室的学生人数。另外也可以将它接到中断引脚采用外部中断的方法将采集到得信号转化成统计的进入到教室里的人数。系统采用普通引脚信号检测的方法用两个热释电红外传感器：一个放在前门用于感应进来教室的人体信号；另一个放在后门用来感应从教室出去的人体信号，实现对进出教室的人数的检测。
2．3 教室光照强度检测模块
    此部分由一个滑动变阻器、A／D转换芯片(ADC0808)构成，由滑动变阻器来模拟光线的强弱控制，通过A／D转换后将模拟量转化为单片机可以处理的数字量并且信号通过P1口来传递给AT89C52单片机进行处理。

2．4 灯控模拟模块
    本控制系统用4个按钮分别来表示进出门情况、强制开关、模式开关。强制控制与自动控制模式的转换按钮功能如下：先按下MODE再对FORCE键进行控制，当按下MODE后第一次按下FORCE时灯控区有一半的灯亮；第二次按下FORCE时灯控区灯全亮；第三次按下FORCE时灯控区的灯全部熄灭；当你再次按下MODE键时FORCCE键就失效了，只有再次按下MODE它才可以控制。

3 系统程序设计
    系统软件设计主要完成采集红外传感器的信号和根据当前设置状态自动对教室内灯光系统进行控制。主要包括处理、键盘扫描、数据处理、结果显示。

4 结束语
    通过对目前教室灯光控制的发展趋势和控制管理需求的分析，介绍了基于STC89C52单片机的灯光智能控制系统的软硬件组成，对传统的灯光控制系统进行了智能优化改进。其主要特点是电路结构简单、工作稳定可靠且成本相对比低。