基于單片機的樓宇燈控系統的設計與仿真

趙凡如，檀偉，張揚，彭國斌

（安徽科技學院電氣與電子工程學院，鳳陽 233100）

0 引言

社會在進步，科技在進步，同時在計算機方面，信息的傳遞、交流、管理與控制等技術的發展也愈發的成熟和先進，整個世界越來越智能。但就目前照明這一塊，高能耗、低效率屢見不鮮，且管理混亂。很多教室無人看管，電燈一直處于打開狀態[1]。這種混亂的管理系統和人們節能意識的淡薄，不僅造成了巨大的支出負擔，還降低了工作人員的工作積極性和工作效率，同時縮短了燈具的使用壽命。在各大高校的擴招下，學校的學子也較以前更多了，而很多高校的管理系統還是原來的，所以無論就商業抑或管理效率、節約能源等各個方面，我們都應該改革創新。使用高效的燈控系統，不僅可以降低能耗、節省支出，還能很大程度上提高管理水平，穩定社會秩序，從而給人們創造出一個更好的生活環境。

1 系統構成

本系統主要分為上位機、狀態切換模塊、LCD顯示模塊和樓宇燈模塊。上位機包括狀態監控界面、個別教室控制界面、通信協議；狀態切換模塊包括自動人工切換模塊、定時模塊。

LCD顯示模塊包括狀態顯示模塊、時間顯示模塊、亮燈數量顯示模塊。樓宇燈控系統使用C語言和匯編語言進行編程。

1.1 上位機

上位機界面如圖1所示：窗口的上面顯示的是端口配對。中間顯示的是樓道與廁所電燈開關狀態情況，下面顯示的是教室電燈開關狀態情況。

圖1 上位機運行主界面

1.2 狀態切換模塊

狀態切換模塊界面如圖2所示：第一個按鍵的作用是自動與人工兩種工作模式的切換；第二個按鍵的作用是設置當前時間。

圖2 狀態切換模塊

1.3 LCD顯示模塊

LCD顯示模塊如圖3所示，此模塊可以顯示當前時間和當前工作狀態。

圖3 LCD顯示模塊

1.4 樓宇燈模塊

樓宇燈模塊如圖4所示，此模塊用來模擬教室電燈的工作狀態。

圖4 樓宇燈模塊

2 設計原理

系統電路圖如圖5所示，系統有兩種控制方式：自動控制和人工控制[2]。在自動控制的狀態下，學生可以直接手動打開和關閉教室的電燈，同時在監控室，管理人員可以觀察到各個教室的電燈開關狀態。在人工控制的狀態下，當學生按下電燈的開關時，教室的電燈不會亮，而是會發出請求指令到監控室，在監控室的電腦上會彈出窗口，來告訴管理人員哪個教室申請開燈，此時管理人員可以點擊同意按鈕，也可以選擇拒絕開燈。當管理人員點擊同意按鈕時，相應的教室的電燈會自動打開，如果管理人員點擊否時，則教室的電燈將不會打開。

圖5 系統電路圖

該系統同時也具有定時開關功能。假設我們設置的開關時間是晚上六點到十點，則表示，當時間到了晚上六點時，所有教室的電燈將會自動打開，而到了十點時電燈將會全部關閉，實現教室燈光的自動開關控制。

3 系統仿真

3.1 上位機的連接

（1）下載VSPD軟件并安裝，安裝后上位機工作界面如圖6所示。

圖6 VSPD軟件界面

（2）添加COM4和COM5串口對

（3）點擊打開仿真圖并雙擊仿真圖里面的串口座，把端口修改為COM4/COM5，波特率9600，其余的設置為默認。

3.2 自動工作模式下的仿真

打開燈控系統，此時默認為自動工作模式，在自動工作模式下，系統主要起監控作用[4]。當處于自動工作模式下時，學生打開教室電燈時，電燈會自動打開。燈控系統的LCD顯示模塊會顯示當前時間，工作模式以及當前不同教室的工作電燈數量，如打開教室的一號電燈，LCD顯示模塊如圖7所示：

圖7 自動工作模式下LCD顯示情況

3.3 人工工作模式下的仿真

在人工工作模式下，學生打開教室電燈時，電燈不會打開，會在監控電腦上彈出請求開燈窗口，如圖8所示，表示1號教室請求開燈，當管理人員同意開燈時，點擊“是”按鈕，此時一號教室電燈會亮，如果管理人員不同意開燈，則在接下來一分鐘內，管理人員將收不到此教室的開燈申請。

3.4 開關燈時間自動運行的仿真

通過設置燈控系統的開關燈時間，燈控系統將在設定的時間節點上自動打開教室燈光，在設定的時間節點上關閉教室燈光。

4 結語

本文設計了一種基于單片機的樓宇燈控系統，系統由單片機AT89C52、交流變壓器、繼電器、電位器、聲控開關、LCD液晶顯示屏等部件構成；采用自動和和人工兩種控制模式，通過上位機與下位機之間的信息傳遞實現了樓宇燈控系統的設計。系統設計簡單、實用，還具有節能環保等優點，適用于學校、工廠等大型場所。通過Proteus軟件對燈控系統進行了仿真，深入分析燈控系統各方面應用的可行性和有效性，仿真結果表明：燈控系統能大大提高節能效果，實現教室燈光系統的自動控制，達到了設計的要求。