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智能照明控制系統(tǒng)用于小型辦公場(chǎng)所的設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2012-11-20 責(zé)任編輯:echotang

【導(dǎo)讀】:本系統(tǒng)主要是以采集人存在信號(hào)和辦公場(chǎng)所室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)弱信號(hào)作為輸入?yún)?shù),當(dāng)室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí),無論有人存在與否都不開燈,當(dāng)室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)度低于某一設(shè)定閥值且在有人存在并超過一定時(shí)間范圍時(shí)才允許開燈,直到人離開后再延時(shí)一定時(shí)間后才關(guān)燈,用這種雙鑒控制方式來對(duì)辦公場(chǎng)所照明進(jìn)行智能控制,可以達(dá)到節(jié)能的目的。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,國內(nèi)外均已在使用智能照明控制裝置。我國的智能照明裝置普遍應(yīng)用在走廊和樓道領(lǐng)域中。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使辦公樓數(shù)目增加,導(dǎo)致一些辦公場(chǎng)所在光線足夠強(qiáng)時(shí)依然還開著燈工作的現(xiàn)象普遍存在,加之一些員工節(jié)能意識(shí)的淡薄,造成了不必要的電能浪費(fèi),同時(shí)也影響了各種照明燈具的使用壽命。這種浪費(fèi)現(xiàn)象與當(dāng)今世界提倡節(jié)約能源的理念是相違背的。因此,基于這樣的現(xiàn)象,設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心,根據(jù)室內(nèi)環(huán)境光亮度和人體存在與否來實(shí)現(xiàn)智能控制照明是具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要以AT89S52單片機(jī)為主控核心,其外圍電路由:供電電源電路、照明燈控制電路、看門狗、時(shí)鐘電路、傳感器等組成。

其工作原理是:本系統(tǒng)主要是以采集人存在信號(hào)和辦公場(chǎng)所室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)弱信號(hào)作為輸入?yún)?shù),當(dāng)室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí),無論有人存在與否都不開燈,當(dāng)室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)度低于某一設(shè)定閥值且在有人存在并超過一定時(shí)間范圍時(shí)才允許開燈,直到人離開后再延時(shí)一定時(shí)間后才關(guān)燈,用這種雙鑒控制方式來對(duì)辦公場(chǎng)所照明進(jìn)行智能控制,可以達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí),該系統(tǒng)還可以按上班時(shí)間進(jìn)行控制,當(dāng)夜晚超過一定時(shí)間后,人是否存在都要關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行,改由手動(dòng)控制,以解決因特殊情況下,自動(dòng)控制器不能人性化工作的原因。

2數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)

辦公場(chǎng)所室內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)弱信號(hào)和人體存在與否是本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對(duì)象,也是主要的輸人參數(shù)。是決定室內(nèi)開關(guān)燈的重要條件,是對(duì)電能的有效節(jié)約。其中對(duì)光信號(hào)敏感的傳感器主要有光敏電阻和光敏三極管,光敏電阻受溫度的影響大,而光敏三極管受光照溫度影響小,所以根據(jù)需求,選用光敏三極管作為室內(nèi)環(huán)境光采集傳感器,也是室內(nèi)的探測(cè)器。對(duì)于檢測(cè)人體存在與否的傳感器則需要求靈敏度高、可靠性強(qiáng)的器件,所以采用AS081型號(hào)的人體熱釋紅外傳感器。2.1室內(nèi)環(huán)境光采集電路

室內(nèi)環(huán)境光采集電路如圖2所示。工作原理為當(dāng)辦公場(chǎng)所室內(nèi)自然光光照強(qiáng)度高于一定程度時(shí)(即設(shè)定參數(shù)),則光敏三極管D5呈現(xiàn)低阻狀態(tài)即小于1kΩ,三極管Q1的基極電壓將增大,使三極管Q1飽和導(dǎo)通,就會(huì)使三極管Q1集電極輸出低電平,不參與其工作。當(dāng)辦公場(chǎng)所室內(nèi)自然光光照強(qiáng)度小于一定程度時(shí)(即設(shè)定參數(shù)),則光敏三極管D5呈現(xiàn)高阻狀態(tài)大于100kΩ,使三極管Q1截止,Q1的集電極輸出高電平,參與其電路工作。其中可變電阻R24是作為調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境光光照強(qiáng)弱靈敏度參數(shù)的器件,其阻值的大小,將會(huì)是三極管Q1在不同的室內(nèi)環(huán)境光照強(qiáng)度參數(shù)下導(dǎo)通,而R3、C1組成的電路是防止外界干擾而設(shè)計(jì)的,具有防干擾的作用。

2.2人體信號(hào)采集電路

探測(cè)人體是否在辦公場(chǎng)所室內(nèi)時(shí),探測(cè)人體是否存在的熱釋電紅外傳感器要具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)、具有延時(shí)性好的功能,選取時(shí)應(yīng)根據(jù)辦公場(chǎng)所的工作時(shí)間等因素而定,通常選用HT-208型號(hào)的熱釋電紅外傳感器,根據(jù)此芯片的功能特點(diǎn)設(shè)計(jì)的人體信號(hào)采集電路如圖3所示。其中的熱釋電紅外傳感器的1號(hào)端引腳外接電源信號(hào),2號(hào)端引腳外接采集信號(hào),常要接一個(gè)電容量為6800pF的電容器與3號(hào)端引腳相連接,而3號(hào)端引腳是外接地的,所以熱釋電紅外傳感器是用2號(hào)端引腳與單片機(jī)AT89S52的P3.3引腳端相連接的,而為了增強(qiáng)信號(hào)采集的穩(wěn)定性即熱釋電紅外傳感器探測(cè)的穩(wěn)定可靠,常在單片機(jī)的引腳端口處再接一個(gè)100kΩ的上拉電阻。

3看門狗電路

在該電路中有看門狗定時(shí)器、自動(dòng)復(fù)位、電壓門限監(jiān)測(cè)的功能,在系統(tǒng)上電、掉電和供電電壓不足時(shí),單片機(jī)和總線邏輯狀態(tài)是不確定的,會(huì)使MAX705芯片的RESET引腳端輸出復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)使單片機(jī)維持在復(fù)位狀態(tài),以避免控制的錯(cuò)誤。電路如圖4所示。為了使復(fù)位更加可靠,在復(fù)位輸出端外接一個(gè)10k的上拉電阻,并與AT89C52的復(fù)位端相連。所以在VCC端的電壓低于復(fù)位電壓時(shí),系統(tǒng)就保持在復(fù)位狀態(tài)。為檢測(cè)電源電壓將電源Vin與PFI引腳端相連接,在PFI端的電壓低于1.24V時(shí),就由PFO端輸出示警信號(hào),而WDI端是由內(nèi)部定時(shí)器控制,當(dāng)WDI為低電平時(shí),為該系統(tǒng)提供保護(hù),才可避免因死機(jī)、程序跑飛、死鎖等情況的發(fā)生,使系統(tǒng)正常工作。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件總設(shè)計(jì)分為主程序和子程序的設(shè)計(jì),在各個(gè)模塊中運(yùn)用此設(shè)計(jì)思路。即在主程序運(yùn)行任務(wù)時(shí)滿足設(shè)定條件就調(diào)用子程序來執(zhí)行,同時(shí)一個(gè)主程序可以調(diào)用多個(gè)子程序同時(shí)并行執(zhí)行,而對(duì)于單片機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)資源是有限的,在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)主程序通常是反復(fù)調(diào)用子程序來執(zhí)行的過程。

而對(duì)于子程序主要是分為中斷子程序和功能子程序,它們之間是可以互相嵌套和調(diào)用的,以此來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的相應(yīng)功能,它們總是把每個(gè)部分相連接起來構(gòu)成一個(gè)周而復(fù)始且有選擇執(zhí)行能力的循環(huán)過程。所以在軟件設(shè)計(jì)的過程中,盡可能地將各個(gè)模塊的功能設(shè)計(jì)成子程序的形式,方便主程序在執(zhí)行中調(diào)用實(shí)現(xiàn)該模塊相應(yīng)的功能。所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總框圖為如圖5所示。

5結(jié)束語

本系統(tǒng)是以AT89S52單片機(jī)為主控核心,以環(huán)境光強(qiáng)弱信號(hào)、人體存在狀況為主要的輸入?yún)?shù),通過相關(guān)電路的驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)辦公場(chǎng)所照明日光燈的智能控制,它比傳統(tǒng)人式的人工管理辦公場(chǎng)所的燈光更加合理、更有效地提高了自然光在辦公場(chǎng)所里的利用,避免了電能源浪費(fèi);同時(shí)本系統(tǒng)加入了時(shí)間控制參數(shù),使辦公場(chǎng)所里的燈光控制更加符合工作作息時(shí)間。

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