【正文】 8T、 LM8365 等，這些芯 片的引腳太多，體積大，占用的口線多。其電路原理圖如圖 36. 圖 36 人體傳感器電路圖 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時(shí)間的控制，控制系統(tǒng)的時(shí)間應(yīng)符合學(xué)校的作息時(shí)闖。 人體傳感器 HP208 型號(hào)的正視圖如圖 35 所示： 基于單片機(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究 12 圖 35 人體傳感器 HP208型號(hào) 人體傳感器的 1 號(hào)引腳為電源信號(hào)端， 3號(hào)引腳為地信號(hào)端， 2 號(hào)引腳為采集信號(hào)輸出端。和 +700176。 人體存在信號(hào)采集電路 人體傳感器 HP208 是 深圳市浩博特電子有限公司研發(fā)和生產(chǎn)的基于紅外線技術(shù)的智能產(chǎn)品，它的主要特性如下： (1) 感應(yīng)為全自動(dòng)方式，人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)輸出高電平 (高 ），人離開(kāi)感 應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平 (低 )，其高低電平利于采集； (2) 采用可重復(fù)觸發(fā)方式。 人體傳感器透鏡的信號(hào)采集敏感區(qū)示意圖如圖 34， 基于單片機(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究 11 圖 34 信號(hào)采集敏感區(qū) 有人進(jìn)入時(shí)，移動(dòng)人體發(fā)出的紅外線被紅外傳感器接收，則人體存在被感應(yīng)，并輸出 高電平。并被人體存在傳 感器的熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵 消， 經(jīng)信號(hào)處理而輸出有人體存在的信號(hào)。 3) 人體存在的探測(cè)，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個(gè)電 極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋 電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。 1) 這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的，所以熱 釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為 10μ M左右的 紅外輻射非常敏感。人體發(fā)射的 10μM叫左右的紅外線通過(guò)菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。 其原因?yàn)椋孩俦粶y(cè)對(duì)象自身發(fā)射紅外線，可不必另設(shè)光源；②大氣對(duì) 、 351LM、 81411M 三個(gè)被稱為 “ 大氣窗口 ” 的特定光通量的紅外線吸收甚少，可非 常容易被檢測(cè)； ③ 中、遠(yuǎn)紅 外線不受可見(jiàn)光影響，可不分晝夜進(jìn)行檢測(cè)。量子型與熱型 的特點(diǎn)相反，而且要求冷卻條件。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型 和量子型兩類，熱型紅外傳感器也稱熱釋電紅外傳感器或被動(dòng) 紅外傳感器。這種 CS控制作用允許在同時(shí)使用多片 TLc549 時(shí)，共用 I／ OcLOCK，以減少多路 (片 )A／ D 使用時(shí)的 I／ O 控制端口。它的工作原理是TLC549 帶有片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘，該時(shí)鐘與 I／ O CLOCK 是獨(dú)立工作的，無(wú)需特殊的速度或相位匹配。 TLC549 采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，由于其 VREF接地時(shí)， (VREF+)(VREF)≥1 V，故可用于較小信號(hào)的采樣，此外，該芯片還單電源 3～ 6v 的供電范圍。總失調(diào)誤差最大為177。 TLC549 是采用 IinCMOSTM 技術(shù)并以開(kāi)關(guān)電容逐次逼近原理工作的 8 位串行A／ D 芯片，可與通用微處理器、控制器通過(guò) I／ O CLOCK、 CS、 DATA OUT 三條口線進(jìn)行串行接口。傳感器選擇光 敏電阻，用精密電阻與之串聯(lián)分壓得到一電壓信號(hào)送給 A／ D 如圖 32。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。 表 31 P3口特殊功能 口引腳 功能特性 RXD（串行輸入口） 基于單片機(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究 8 TXD（串行輸出口） INT0 （外中斷 0） 1INT （外中斷 1） T0（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0外部輸入） T1（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1外部輸入） AT89C2051 的 P3 口只有 7 個(gè)引腳， 沒(méi)有引出。當(dāng) P1 口引入腳寫(xiě)入“ 1”時(shí)可以作輸入端，當(dāng)引腳 用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。 AT89C2051 的 P1 是一組 8 位雙向 I/O 口， 提供內(nèi)部上拉電阻， 和 內(nèi)部無(wú)上拉電阻。 AT89C2051 的 CPU有兩種節(jié)電工作方式既空閑和掉電方式，遙控器采用了空閑節(jié)電方式。其主要特點(diǎn)為：（ 1） MCS51 產(chǎn)品完全兼容；（ 2） 2K字節(jié)可編程閃爍內(nèi)存；（ 3）編程次數(shù)可達(dá) 1000 次；（ 4）兩級(jí)程序加密防盜；（ 5）15 個(gè)可編程 I/O 口、 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、可直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示， 5個(gè)中斷源； （ 6）二級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)、全雙工串行口。 AT89C2051 只有 20 個(gè)引腳， 15個(gè) I/O 口（其中 P1 是個(gè)完整的 8 位雙向 I/O 口）， 2 個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器， 2 個(gè)全雙向串行通信口， 1 個(gè)模擬比較放大器。 基于單片機(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究 6 3．系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 考慮到本系統(tǒng)所安裝的環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設(shè)備中的人體存在傳感器等經(jīng)常會(huì)園環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，電子元器件 的選用、線路布置和設(shè)備的安放要充分考慮到抗干擾問(wèn)題。硬件部分是前提 ,是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ) ,它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。同時(shí)，還要按作息時(shí)間來(lái)控制，夜晚超過(guò) 12 點(diǎn)，若還有人存在，則關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改用遙控器或機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)手動(dòng)控制，以解決因特 殊情況下，自動(dòng)控制器的不人性化運(yùn)行。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光 線足夠時(shí)，無(wú)論人是否存在，都不開(kāi)燈 。 系統(tǒng)控制方案的分析 所研制的控制器以自然光強(qiáng)度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)。其輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號(hào)和環(huán)境光 信號(hào)等的外界因素，環(huán)境光的強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)不開(kāi)燈 ,環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且有人存在時(shí)開(kāi)燈，理論和實(shí)驗(yàn)證明用這種方式來(lái)對(duì)教室燈進(jìn)行智能控制 可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。 (2) 調(diào)研教室燈光照明需求以及環(huán)境光強(qiáng)弱與開(kāi)、關(guān)燈的關(guān)系； (3) 研究人體存在探測(cè)技術(shù)，探測(cè)角度與范圍； (4) 研究傳感器在教室分布、安放問(wèn)題，是否一燈一個(gè)傳感器或多燈公用傳感器等； (5) 研究確定人體傳感器的有關(guān)參數(shù)； (6) 研究燈光控制器電源問(wèn)題； (7) 研究控制器參數(shù)值設(shè)定的要求及方案； (8) 研究人工設(shè)置參數(shù)、掉電保存參數(shù)的問(wèn)題； (9) 研究使用遙控器控制燈光控制器技術(shù)； (10) 研究與現(xiàn)有教室照明相兼容，易替代，不易被偷盜、被仿制，易于維護(hù)、維修等控制技術(shù)； (11) 研究報(bào)警等附加功能問(wèn)題 研究目標(biāo) 研究的教室燈光控制系統(tǒng)能用于現(xiàn)有教室照明系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)燈光控制相兼容，以降低成本；通過(guò) 反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，最終達(dá)到可靠性、實(shí)用性、推廣性較好的目標(biāo)?；谝陨戏N種原因，提高教室用電效率就成為學(xué)校節(jié)能的重要且主要的措施之一，因此 節(jié)能技術(shù)的重要手段之一就是教室燈關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無(wú)疑就成為其中一項(xiàng)重要課題。由此可見(jiàn)，節(jié)能照明用電，對(duì)節(jié)能具有重要的意義?！督ㄗh》還 強(qiáng)調(diào)了能源建設(shè)要發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高利用效率，加強(qiáng)環(huán)境保 護(hù)。 我們黨在 2021 年 10 月 11 日黨第十五屆中央委員會(huì)第五次會(huì)議通過(guò) 的《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃的建議》中明確指出： “加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是今后五年至十年一項(xiàng)十分重要的任 務(wù)。政府已經(jīng)在商廈、學(xué)校、醫(yī)院等更換 24 萬(wàn)只節(jié)能燈具。 目前，我國(guó)照明用電約占社會(huì)總用電量 12%，采用高效照明產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低效照明產(chǎn)品可節(jié)電 60%80%。上海、河北等一些地方采取政府對(duì)節(jié)能燈大宗采購(gòu)每只補(bǔ)貼 3 至 4 元的方式進(jìn)行推廣。此外，能源問(wèn)題不僅關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境生態(tài)，在特定情況下還會(huì)對(duì)社會(huì)穩(wěn)定有很大影響。能源問(wèn)題已成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵 問(wèn)題。 中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)多年的高速發(fā)展讓能源問(wèn)題日益突出。飛利浦照明公司推出 的陶瓷金鹵燈代替過(guò)去的鹵鎢燈，可節(jié)能 60%的電能。其節(jié)能項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)在歐盟國(guó)家中廣為流傳。丹麥政府很重視住房空同用電的節(jié)簏，并設(shè)立了對(duì)新建房屋節(jié)能的諸多要求。兩且，他們盡可能的有效利用資源。他們不斷地提供一些節(jié)能供熱系統(tǒng)。丹麥總的能源消費(fèi)量并沒(méi)有增加。 國(guó)內(nèi)外教室燈光控制器研究的現(xiàn)狀及其存在的問(wèn)題 世界各地發(fā)電的主要原料是煤炭、石油和天然氣，面丹麥在能源利用方面的成功經(jīng)驗(yàn)提供了很好的借鑒。所有這些使得教室燈光控制也應(yīng)該朝著智能的方向發(fā)展。再者，現(xiàn)代自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。 目前對(duì)燈光的智能控制，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)始采用，但對(duì)教室燈光的控制，尤其是我國(guó)教室燈光的智能控制尤為缺乏和不完善，依然是傳統(tǒng)式的人工管理。而此問(wèn) 題對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)尤為嚴(yán)重。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便 ,可靠性高，專用性強(qiáng)，性價(jià)比合理等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各類大、中專院校教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。系統(tǒng)還具有多種報(bào)警功能；同時(shí)還采用了軟／硬件的 “ 看門狗 ” 技術(shù)等抗干擾措旅?；趩纹瑱C(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究 I 基于單片機(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究 摘 要 本研究針對(duì)教室燈光的控制方法，尤其是教室燈光的智能控制方面的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了教室燈光智能控制的原理和實(shí)現(xiàn)方法，提出了基于單片機(jī)的教室燈光智能控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了智能控制系統(tǒng)的硬件裝置和相應(yīng)軟件。 該系統(tǒng)以 AT89C2051 單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測(cè)人體的存在，采用 TLC549 構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開(kāi)燈的條件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室 照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。單片機(jī)軟件采用匯編語(yǔ)言編制，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、條理清晰、通用性好，便于改進(jìn)和擴(kuò)充。 關(guān)鍵詞 紅外傳感器 單片機(jī) 熱釋電 基于單片機(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究 II ABSTRACT Based on the method of controlling the lamplight, especially in the light of the status quo of the development of intelligent control are analyzed, the lamplight of intelligent control principle and realization method, is proposed based on singlechip classroom light intelligent control system design, and on the basis of the intelligent control system is developed and the corresponding software, hardware device. This system to control device of AT89C2051 single chip microputer as intelligent parts, using thermal infrared detection sensor measuring interpretation of human body, using light activated triode circuit testing environment of light intensity, According to the condition of lights, rational system of human existence by ambient light signals and the recognition and intelligent signal to the classroom, lighting circuit intelligent control, avoid the waste of a classroom. System also has many alarm functions, Also in soft/hardware in the watchdog technique etc. Singlechip microputer software antiinterference measures adopted assembly language, modular structure design, good clear, generality, and to improve and expand. This system has the advantages of small size, high reliability and easy control, the price is re