【正文】 要是以人力來管理的，很容易造成白天關(guān)燈，晚上長(zhǎng)明的現(xiàn)象，不同的是智能照明控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的情況采用不同的方案來選擇照明的時(shí)間、日光燈的數(shù)量，可以將不必要的照明關(guān)掉，在需要燈光時(shí)自動(dòng)開啟，從而達(dá)到良好的節(jié)能效果。并且可以有效的控制和調(diào)節(jié)各種場(chǎng)合的光照強(qiáng)弱，還可以為不同的人群、不同的需求提供滿意的服務(wù)。根據(jù)一般辦公大樓的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，節(jié)能效率可以達(dá)到 40%以上，一般的商場(chǎng)、酒店、地鐵站等，節(jié)能效率也就能達(dá)到 25%— 30%；由于我國(guó)以前的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式已經(jīng)導(dǎo)致資源匱乏，所以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力推廣智能照明具有重大意義。教室檢測(cè)控制單元、樓層顯示控制單元、中央計(jì)算機(jī)單元的設(shè)計(jì)是采用北京亞控公司提供的組態(tài)王 ，在組態(tài)王提供的編程環(huán)境下編制了上位機(jī)監(jiān)控程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)的教室檢測(cè)控制單元所采集到的信息接收和處理，并且組態(tài)王 還可以為我們提供一個(gè)全中文，圖形化，動(dòng)態(tài)化的監(jiān)控界面。 教室檢測(cè)控制單元 每個(gè)教室安裝的教室檢測(cè)控制單元是以單片機(jī) MSP430 為核心的數(shù)據(jù)采集和控制裝置。同時(shí)為了便于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作，在每個(gè)教室安裝一個(gè)控制 面板，其布局如圖 所示。 5 圖 樓層控制器的組成框圖 中央計(jì)算機(jī)單元 中央控制計(jì)算機(jī)采用常用 PC 機(jī)，在 PC 機(jī)上配置 CAN 總線配卡 ， 用于同 CAN總線相連。 智能教室控制系統(tǒng)的最終目的就是為了實(shí)現(xiàn)教室的節(jié)能、改善教學(xué)管理。 顯示功能 可以將采集到的數(shù)據(jù)最終顯示在中央計(jì)算機(jī)控制單元，組態(tài)王 實(shí)行的是全中文化、圖形化、動(dòng)態(tài)的監(jiān)控界面。第二部分是主控上位機(jī)數(shù)據(jù)的采集、處理。 教室檢測(cè)控制單元主要功能： （ 1） 教室檢測(cè)控制單元實(shí)現(xiàn)了對(duì) 教室內(nèi)溫度、光線強(qiáng)度、學(xué)生人數(shù)等信息的采 集，通過數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理，可以 傳送到樓層顯示單元和中央計(jì)算機(jī)單元。 （ 5） 通過 RS485 總線完成與樓層顯示控制單元的通訊。稱之為混合信號(hào)處理器，是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微小處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供單片機(jī)解決方案。 16位的數(shù)據(jù)寬度、 40ns 的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加運(yùn)算）相配合，能實(shí)現(xiàn) 數(shù)字信號(hào)處理 的某些算法（如 FFT 等）。 其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。并且這 些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。 （ 4） 片內(nèi)資源豐富 MSP430 系列單片機(jī)的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。另外， MSP430 系列單片機(jī)的 中斷 源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。這種方式只需要一臺(tái) PC 機(jī)和一個(gè) JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和 編程器 。同時(shí)，通過該通訊接口，教室檢測(cè)控制單元接收樓層顯示控制單元和中央計(jì)算機(jī)單元的控制指令，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制命令操作。 工作原理 ： 光傳感器是利用光敏 元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，它的敏感波長(zhǎng)在可見光波長(zhǎng)附近，包括紅外線波長(zhǎng)和紫外線波長(zhǎng)。 應(yīng)用領(lǐng)域 ： 光敏傳感器主要應(yīng)用于太陽能草坪燈、光控小夜燈、照相機(jī)、監(jiān)控器、光控玩具、聲光控開關(guān)、攝像頭、防盜錢包、光控音樂盒、生日音樂蠟燭、音樂杯、人體 感應(yīng)燈、人體感應(yīng)開關(guān)等電子產(chǎn)品光自動(dòng)控制領(lǐng)域。 教室光照強(qiáng)度是控制教室內(nèi)用電設(shè)備開或關(guān)的重要因素，也是節(jié)約電能 的手段之一，下面對(duì)光敏傳感器的研究做具體介紹。此外，相鄰兩個(gè)區(qū)域安置的探測(cè)范圍都有一定的重疊以確保當(dāng)有人在兩個(gè)區(qū)域中間學(xué)習(xí)時(shí)能夠 得到足夠的光亮。圖 則體現(xiàn)了考慮教室的走向與太陽光的夾角的不同而造成亮暗區(qū)位置不同對(duì)光電探測(cè)裝置布局造成的影響。負(fù)載電流與光敏電阻無關(guān)，近似常熟。 ○ 3當(dāng) R=RO 時(shí)，表示負(fù)載匹配，探測(cè)器輸出功率最大。 11 圖 光照采集流程圖 紅外數(shù)據(jù)的采集與處理 紅外技術(shù) 發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代科技、國(guó)防科技和工農(nóng)業(yè)科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 大氣衰減 ： 待測(cè)目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時(shí)，由于氣體分子和各種氣體以及各種膠 粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。對(duì)來自待測(cè)目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位信息，并 可濾除大面積的 干擾信號(hào) 。此類探測(cè)器可分為光子探測(cè)器和 熱敏感探測(cè)器兩大類型。將探測(cè)的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，并從這些信號(hào)中提取出信息。常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。本紅外傳感器將紅外接收管與放大電路集成在一起，封裝在一個(gè)屏蔽盒里，具有與體積小、密封性好、靈敏度和抗干擾能力強(qiáng)、耐低溫和使用方便等特點(diǎn)，主要用于來探測(cè)人體發(fā)射出的紅外線能量。脈沖振蕩器由 555 定 時(shí)器，電阻，電容組成，用來產(chǎn)生 38KHZ 的脈沖序列作為載波信號(hào)。為了保證紅外接收模塊的準(zhǔn)確性，要求紅外發(fā)送端載波信號(hào)的頻率盡可能的接近38KHZ，因此，再設(shè)計(jì) 555 定時(shí)器構(gòu)成的脈沖振蕩器時(shí)注意選用精密元器件并保證電源電壓的穩(wěn)定。當(dāng)數(shù)碼管 的 顯示統(tǒng)計(jì)的人數(shù)小于 50時(shí)，傳送給上位機(jī)的信息為當(dāng)前教室內(nèi)人數(shù)為空狀態(tài)。具有充裕的 64 字節(jié)的發(fā)送接收緩沖區(qū)，內(nèi)置 CRC 協(xié)處理器，靈活的中斷 模式。除了通用的 4條 SPI 信號(hào)線以外， RC522 要求額外的兩個(gè)引腳 I2C 和 EA 分別接低電壓和高電平，這兩個(gè)引腳不參與 SPI 總線傳輸，只起到設(shè)定 RC522 數(shù)字界面采用 SPI 接口的作用。主要包括：請(qǐng)求喚醒、防重疊、選擇卡片、密碼認(rèn)證、讀寫操作。則讀卡器將會(huì)檢測(cè)到比特流的沖突位置；然后重新啟動(dòng)另一個(gè)與卡的通訊過程，在過程中將沖突位置上的比特值 ， 置為確定值（一般為 1）后展開二進(jìn)制搜索，直到?jīng)]有沖突錯(cuò)誤被檢測(cè)到為止。 ○3Select（選擇卡片） 將 Anticolision 操作讀取的序列 SN4 個(gè)字節(jié)還有異或的校驗(yàn)碼發(fā)送到MifareIS50 卡上，卡片接收后與自身 SN及校驗(yàn)碼核 對(duì)，只有完全一樣才能選定卡片。通過 Access Bits 設(shè)置密碼 方式和數(shù)據(jù)塊類型。 MIFARE 卡內(nèi)部存儲(chǔ)是由 E2PROM 組成的，共劃分為 16 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū) 4個(gè)塊，每塊 16 個(gè)字節(jié)，對(duì) E2PROM 的讀寫都以塊為單位進(jìn)行，即每次讀 /寫 16 個(gè)字節(jié)。 讀卡指令格式如下： 命令碼（ 0X30） 塊地址 若執(zhí)行成功，則 MIFARE 卡返回 18 字節(jié)應(yīng)答比特。這位用戶實(shí)現(xiàn) 了 1卡通 功能 ， 提供了便利，用戶可以在不同的扇區(qū)內(nèi)采用不同的加密方式互不干擾的存在各種目的應(yīng)用數(shù)據(jù)。在這里簡(jiǎn)要說明按鍵對(duì)用電設(shè)備的控制。同理，利用 K3 與 K1 按鍵可以開啟或者關(guān)閉教室內(nèi)的風(fēng)扇。 18 圖 按鍵原理圖 本章根據(jù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)和需要，繪制了單片機(jī) MSP430F449 及其外圍電路，單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，日歷時(shí)鐘芯片 DS1302，液晶顯示模塊 OCMJ4x8B 等的電路原理圖和系統(tǒng)總圖及印制板圖，編寫了單片機(jī)初始化，溫度傳感器復(fù)位、讀寫子程序，日歷時(shí)鐘芯片和液晶顯示模塊的寫入等子程序，并對(duì)程序進(jìn)行了調(diào)試。當(dāng)需要查看某一路的溫度時(shí)，只需按下對(duì)應(yīng)的按鍵，即可在顯示器上顯示出所選路數(shù)及其溫度值，此時(shí)定時(shí)器 A 關(guān)閉，時(shí)間和溫度循環(huán)顯示停止。 芯片原理圖 如圖 所示為 MSP430F449 芯片及其外圍電路原理圖。當(dāng)需要使用時(shí)，通過發(fā)送匹配 ROM 命令并發(fā)送對(duì)應(yīng)器件的 64bit 序列號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)器件的操作。 鍵盤掃描接口電路P4.2P4.1P4.0P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P6.4P6.5P6.6P P4.7P4.6P4.5P4.4P4.3C 406uFC 416uFX T A L 4V C CR 40100KR 41100KR 42 100KR 43 100KR 44 100KR 45 100KR 46 100KR 47 100KS1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8V C C+5R 2510KR 30R 31R 32R 33R 34R 35R 36R 37+5V C CGNDB1B2B3B4B5B6B7B8A1A2A3A4A5A6A7A8D I RGV C C74LS2451122334455667788991010111112121313141415151616171718181919202074 L S 24 874 L S 24 5GNDB1B2B3B4B5B6B7B8A1A2A3A4A5A6A7A8D I RGV C C74LS2451122334455667788991010111112121313141415151616171718181919202074 L S 24 974 L S 24 5O C M J 4* 8BL E D L E D +V s sV ddI R 2I R 1NCR E SR E QD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7B U S Y123456789101112131415161718O C M J 48 BO C M J 48 BD S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U7D S 18 B 20D S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U8D S 18 B 20D S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U9D S 18 B 20D S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U 10D S 18 B 20D S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U 11D S 18 B 20D S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U 12D S 18 B 20D S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U 13D S 18 B 20D S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U 14D S 18 B 20D S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U 15D S 18 B 20D S 18 B 20VCCDQ GND1 2 3U 16D S 18 B 20DS1302VCC2X1 X2 GNDCE/RST I/OSCLKVCC11 2 3 45678D S 13 02D S 13 02V C C 圖 液晶顯示電路原理圖 DS1302 日歷時(shí)鐘芯片電路原理圖 DS1302的 VCC2在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供電能并為低電源提供低 功率的電池備份。當(dāng)小于時(shí)， DS1302 由 VCC1 供電。 21 鍵盤掃描接口電路P4 . 2P4 . 1P4 . 0PPPPPPPPPPPPPPPPPPPP6 . 4P6 . 5P6 . 6PP4 . 7P4 . 6P4 . 5P4 . 4P4 . 3C406uFC416uFXTAL4VCCR40100KR41100KR42100KR43100KR44100KR45100KR46100KR47100KS1S2S3S4S5S6S7S8VCC+5R2510KR30R31R32R33R34R35R36R37+5VCCGNDB1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8DIRGVCC7 4 L S2 4 5112233445566778899101011111212131314141515