高校教室照明節能系統的設計

　　摘要：本文實現教室照明節能系統的設計，采用STC-AT89C52RD單片機實現控制系統的設計。該系統主要由傳感器電路，控制電路、數碼顯示及模擬燈等部分組成。系統采用紅外對射式傳感器檢測教室人數，通過單片機控制點亮相應照明燈的個數。該系統能精確檢測人的通過，并可判斷人是進入教室還是離開教室，為精確實時控制照明燈提供可靠依據。系統采用兩鍵控制，以適應在不同場合下應用，并可應對意外情況的需求。
　　關鍵詞：單片機 紅外傳感器 人數檢測 節能照明
　　中圖分類號：TP361.7文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　近年來，能源需求大大增加，能源供需矛盾愈加突出，節能減排已然成為了哥本哈根世界氣候大會的核心話題，同時也被納為“十二五”規劃中的一項重要工作。高校教室是高校中人員流動性較大的場合，通常一個教學樓負責照明控制的工作人員很有限，對照明的節能控制顯得力不從心。本文針對這種情況設計了一種基于紅外對射式傳感器和單片機控制的室內照明節能系統，它能依據教室人數智能控制室內燈的通斷的個數。從而達到節能的目的。
　　
　　1系統模塊
　　本系統共由5部分組成如圖1.1所示，其控制核心是STC-AT89C52RD。前端是傳感器部分，采用紅外對射式光電傳感器，利用障礙物對光的遮擋，傳感器檢測人的進出并發出信號給單片機，單片機對信號進行分析處理后，最后由數碼管顯示人數，同時點亮相應個數的模擬燈。本系統的難點設計在于傳感器單元的精確檢測與系統的程序控制部分。
　　
　　1.1傳感器模塊
　　本系統采用的是對射式紅外光電傳感器。該傳感器分為發射器和接收器兩部分。系統通過紅外線傳感器實現對人員進出的智能判斷，從而得知當前被測場所的人數。
　　紅外線發射電路主要由一塊時基集成電路NE555為主構成，電位器用于調整紅外線遙控發射器的振蕩頻率和信號的占空比。用NE555定時器連接2個占空比可調電路，通過兩個NE555分別產生一個38kHz的紅外線發射電路和100左右的調制電路。由于實際信號頻率與理論計算值有偏差，電路中的固定電阻用電位器來代替，通過電位器的調節可以明顯改善感應效果。
　　接收電路用的接收元件是2個紅外一體接收頭。檢測到有障礙物通過時，障礙物遮擋了接收頭接收的信號，接收頭發出的是高電平。電路中使用了反相器74LS00作為對輸出信號的一個濾波，使得輸出信號更加穩定。為了便于觀察在反相器出來的引腳上也分別接了發光二極管，在調試的過程中能直接明了的看到信號變化。本系統采用兩個紅外接收頭，當人進出方向不同時，可通過兩個接收頭的信息綜合判斷人在教室的進出方向，并可準確檢測是人通過，避免了有人在系統附近造成的檢測失誤，提高了系統的檢測精度，為教室人數的準確檢測提供可靠依據。
　　1.2單片機以及外圍控制電路
　　系統中采用STC-AT89C52RD單片機作為控制模塊，采用74ls248譯碼器與數碼管作為顯示單元。控制任務由軟件程序實現。為了加強可操作性，適應在不同大小的場合的相應情況，以及應對意外情況的需求。系統設置了兩個按鍵為系統預設，人為控制提供必要的輸入選擇，同時增加系統的靈活性。
　　
　　系統的工作流程描述如下：當有人進入教室，兩個傳感器接收頭通過檢測障礙物的先后順序給出電平，單片機執行判斷程序，實現人數累加；當有人出教室，單片機執行判斷程序，并實現人數遞減。兩個按鍵可實現對環境人數，亮燈設置的預設。單片機根據教室人數的多少，控制點亮燈的個數。數碼管單元用于顯示教室人數。
　　
　　2軟件設計
　　軟件主要由人數檢測、掃描顯示、控制單元組成。本系統程序由單片機C語言編寫，具有模塊化，易擴展等優點。
　　
　　3 系統調試
　　發射電路用示波器觀察兩個占空比可調電路的輸