【導讀】:本系統(tǒng)主要是以采集人存在信號和辦公場所室內(nèi)環(huán)境光強弱信號作為輸入?yún)?shù),當室內(nèi)環(huán)境光強度達到一定值時,無論有人存在與否都不開燈,當室內(nèi)環(huán)境光強度低于某一設(shè)定閥值且在有人存在并超過一定時間范圍時才允許開燈,直到人離開后再延時一定時間后才關(guān)燈,用這種雙鑒控制方式來對辦公場所照明進行智能控制,可以達到節(jié)能的目的。
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步,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用在走廊和樓道領(lǐng)域中。經(jīng)濟的快速發(fā)展使辦公樓數(shù)目增加,導致一些辦公場所在光線足夠強時依然還開著燈工作的現(xiàn)象普遍存在,加之一些員工節(jié)能意識的淡薄,造成了不必要的電能浪費,同時也影響了各種照明燈具的使用壽命。這種浪費現(xiàn)象與當今世界提倡節(jié)約能源的理念是相違背的。因此,基于這樣的現(xiàn)象,設(shè)計以單片機為核心,根據(jù)室內(nèi)環(huán)境光亮度和人體存在與否來實現(xiàn)智能控制照明是具有很重要的現(xiàn)實意義。
1系統(tǒng)總體設(shè)計
本系統(tǒng)主要以AT89S52單片機為主控核心,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和辦公場所室內(nèi)環(huán)境光強弱信號作為輸入?yún)?shù),當室內(nèi)環(huán)境光強度達到一定值時,無論有人存在與否都不開燈,當室內(nèi)環(huán)境光強度低于某一設(shè)定閥值且在有人存在并超過一定時間范圍時才允許開燈,直到人離開后再延時一定時間后才關(guān)燈,用這種雙鑒控制方式來對辦公場所照明進行智能控制,可以達到節(jié)能的目的。同時,該系統(tǒng)還可以按上班時間進行控制,當夜晚超過一定時間后,人是否存在都要關(guān)閉自動控制器的運行,改由手動控制,以解決因特殊情況下,自動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
辦公場所室內(nèi)環(huán)境光強弱信號和人體存在與否是本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對象,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,是對電能的有效節(jié)約。其中對光信號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)的探測器。對于檢測人體存在與否的傳感器則需要求靈敏度高、可靠性強的器件,所以采用AS081型號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。工作原理為當辦公場所室內(nèi)自然光光照強度高于一定程度時(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飽和導通,就會使三極管Q1集電極輸出低電平,不參與其工作。當辦公場所室內(nèi)自然光光照強度小于一定程度時(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)境光光照強弱靈敏度參數(shù)的器件,其阻值的大小,將會是三極管Q1在不同的室內(nèi)環(huán)境光照強度參數(shù)下導通,而R3、C1組成的電路是防止外界干擾而設(shè)計的,具有防干擾的作用。
2.2人體信號采集電路
探測人體是否在辦公場所室內(nèi)時,探測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、具有延時性好的功能,選取時應根據(jù)辦公場所的工作時間等因素而定,通常選用HT-208型號的熱釋電紅外傳感器,根據(jù)此芯片的功能特點設(shè)計的人體信號采集電路如圖3所示。其中的熱釋電紅外傳感器的1號端引腳外接電源信號,2號端引腳外接采集信號,常要接一個電容量為6800pF的電容器與3號端引腳相連接,而3號端引腳是外接地的,所以熱釋電紅外傳感器是用2號端引腳與單片機AT89S52的P3.3引腳端相連接的,而為了增強信號采集的穩(wěn)定性即熱釋電紅外傳感器探測的穩(wěn)定可靠,常在單片機的引腳端口處再接一個100kΩ的上拉電阻。
3看門狗電路
在該電路中有看門狗定時器、自動復位、電壓門限監(jiān)測的功能,在系統(tǒng)上電、掉電和供電電壓不足時,單片機和總線邏輯狀態(tài)是不確定的,會使MAX705芯片的RESET引腳端輸出復位信號給單片機使單片機維持在復位狀態(tài),以避免控制的錯誤。電路如圖4所示。為了使復位更加可靠,在復位輸出端外接一個10k的上拉電阻,并與AT89C52的復位端相連。所以在VCC端的電壓低于復位電壓時,系統(tǒng)就保持在復位狀態(tài)。為檢測電源電壓將電源Vin與PFI引腳端相連接,在PFI端的電壓低于1.24V時,就由PFO端輸出示警信號,而WDI端是由內(nèi)部定時器控制,當WDI為低電平時,為該系統(tǒng)提供保護,才可避免因死機、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
系統(tǒng)軟件總設(shè)計分為主程序和子程序的設(shè)計,在各個模塊中運用此設(shè)計思路。即在主程序運行任務時滿足設(shè)定條件就調(diào)用子程序來執(zhí)行,同時一個主程序可以調(diào)用多個子程序同時并行執(zhí)行,而對于單片機內(nèi)的系統(tǒng)資源是有限的,在系統(tǒng)運行時主程序通常是反復調(diào)用子程序來執(zhí)行的過程。
而對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,以此來實現(xiàn)系統(tǒng)的相應功能,它們總是把每個部分相連接起來構(gòu)成一個周而復始且有選擇執(zhí)行能力的循環(huán)過程。所以在軟件設(shè)計的過程中,盡可能地將各個模塊的功能設(shè)計成子程序的形式,方便主程序在執(zhí)行中調(diào)用實現(xiàn)該模塊相應的功能。所以系統(tǒng)設(shè)計的總框圖為如圖5所示。
5結(jié)束語
本系統(tǒng)是以AT89S52單片機為主控核心,以環(huán)境光強弱信號、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,實現(xiàn)辦公場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所的燈光更加合理、更有效地提高了自然光在辦公場所里的利用,避免了電能源浪費;同時本系統(tǒng)加入了時間控制參數(shù),使辦公場所里的燈光控制更加符合工作作息時間。