基于51系列单片机的智能照明控制系统设计方案

2016年04月06日 作者:蓝小喵儿

目前我国高校的教学楼和学生宿舍的照明系统大多采用定时方式控制,存在电能的大量浪费和照明模式不灵活等问题。本文基于51单片机,通过设置时间、感应光照与声音,针对教学楼和宿舍的不同需求设定照明状态,实现对照明系统智能动态的控制。测试结果表明该系统可以在不同条件下改变照明状态,适应不同场所的需求,达到智能控制的目的。

在当今经济快速发展的社会,电力能源大量地消耗使其已成为紧缺资源,如何节能降耗成为近年来照明系统研究的热点。目前我国高校的教学楼和学生宿舍的照明系统大多采用定时方式控制,虽然控制简单且易于实现,但同时存在很多问题:在夜间人流量很少时,灯具全部点亮将造成电能的大量浪费;此外,定时照明方式使照明系统工作状态不能灵活调整,尤其在雷雨和雾霾天气时,带来安全隐患。本文所设计的智能照明控制系统,能够根据学校不同区域的不同功能需求,设置照明模式与照明时间,实现对照明系统的动态智能化管理。

1 系统硬件模块

本系统的设计是基于51系列单片机,由7个硬件模块构成,分别为控制、定时、光控、声控、按键、显示、照明。其中光控、声控模块实现对外界光、声信号的采集与判断;定时实现照明系统的照明时间控制;控制模块采用STC89C52单片机,根据外界光、声及定时信号控制照明电路,切换不同的工作状态以适应外界需求。照明系统架构如图1所示。

1.1 控制模块

本文采用STC89C52单片机,具有8位CPU和系统内可编程Flash,是一种低功耗、高性能微控制器。在本文的设计中,控制模块接收定时模块的时间及外部环境的光、声信号,通过判断照明级别,控制照明灯的工作状态,实现照明系统的智能动态化管理。

1.2 输入模块

1.2.1 定时模块

定时模块采用了DS1302芯片,用于给整个系统提供日期与时间信息,它不仅功耗低,高性能,还具有掉电走时的功能,即使在单片机断电的情况下它也不会停止计时。同时也便于系统对于当前是否到达设定的夜间时间进行判断。

1.2.2 光控模块

光控模块中使用光敏电阻来采集光信号,并使用LM393比较器对光信号强度进行判断。图2为光控电路,比较器的同相输入和反相输入端连有电位器,在没有自然光照的情况下调整电位器,将两个输入端的电位保持一致,此时比较器会输出低电平信号。当光敏电阻被自然光照射时,其阻值会大幅度的减小,从而使得比较器的同相输入端电位升高,比较器输出高电平信号。通过比较器输出信号至单片机P1.4端口,单片机可以判断外界光强是否到达阈值强度,以此来控制照明模块工作状态的改变。

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