孫 蔚

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院 712000）

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)的控制核心是MCS51單片機(jī)，可應(yīng)用性較大。2例感光模塊對區(qū)域不同地方的光照強(qiáng)度進(jìn)行感知，當(dāng)有充足的光照時禁止開燈，讓缺乏充足的光照時允許開燈，從而對具有充足的光照而打開日光燈的現(xiàn)象進(jìn)行有效的預(yù)防和避免。在區(qū)域前后安裝的4例紅外測量人數(shù)模塊對區(qū)域內(nèi)的實際人數(shù)進(jìn)行動態(tài)統(tǒng)計。人數(shù)顯示模塊能夠?qū)^(qū)域內(nèi)的實際人數(shù)直觀地顯示出來。日光燈驅(qū)動模塊將區(qū)域內(nèi)的日光燈分為8個控制區(qū)域，使不同地方的燈具隨著區(qū)域內(nèi)人數(shù)的增加而開通，隨著區(qū)域內(nèi)人數(shù)的減少而關(guān)斷，從而對人少多開燈、無人也開燈的情況進(jìn)行有效的預(yù)防和避免[1]。系統(tǒng)結(jié)果如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

各模塊分布格局如圖2所示。系統(tǒng)包含兩種模式，即自動控制和手動控制。手動控制模式有利于在特殊情況下進(jìn)行人性化控制。

圖2 控制系統(tǒng)分布格局

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

通過紅外測量人數(shù)模塊，控制系統(tǒng)在工作后不斷對前后方的紅外傳感器輸出信號進(jìn)行檢測，從而對區(qū)域內(nèi)的人數(shù)進(jìn)行實時的統(tǒng)計。同時，對區(qū)域內(nèi)的光照度進(jìn)行檢測，將模塊的輸出信號測量出來，區(qū)域內(nèi)具有充足的光照無需開燈的條件是P3.2引腳是高電平；區(qū)域內(nèi)光照欠佳，依據(jù)區(qū)域內(nèi)的實際人數(shù)對相應(yīng)區(qū)域的日光燈進(jìn)行開啟或關(guān)閉的條件是P3.2引腳是低電平[9]。比如，可以將一款軟件設(shè)置出來，使區(qū)域內(nèi)人數(shù)在1～10人之間時只將區(qū)域1中的日光燈開啟；當(dāng)區(qū)域內(nèi)人數(shù)在11～20人時將區(qū)域2中的日光燈開啟，依據(jù)該種方法對各區(qū)域中的日光燈進(jìn)行依次的開啟。而當(dāng)區(qū)域內(nèi)的人數(shù)在70人一下時，將區(qū)域8中的日光燈關(guān)閉；當(dāng)區(qū)域內(nèi)的人數(shù)在60人一下時，將區(qū)域7中的日光燈關(guān)閉，依據(jù)該種方法對區(qū)域中的日光燈進(jìn)行依次的關(guān)閉。當(dāng)區(qū)域內(nèi)最后1人離開時，區(qū)域1中的日光燈在3s后關(guān)閉。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換模塊

如果區(qū)域的電壓為220V，那么供電電路運用15V變壓器TRI降壓處理，然后通過全波整流橋BRI將直流電計算出來，并通過三端穩(wěn)壓器件7812將+12V直流電壓計算出來，提供給電磁繼電器使用（A點）。通過三端穩(wěn)壓器件7805將+5V直流電源計算出來提供給單片機(jī)系統(tǒng)使用（B點）[2]。電源轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換模塊

3.2 區(qū)域光照度感應(yīng)模塊設(shè)計

本系統(tǒng)分別在區(qū)域的兩側(cè)安置，運用的是兩路感光傳感電路，對不同地方的光照度進(jìn)行感測。光敏電阻的管腳間的電阻密切聯(lián)系著照射到器件表面的光強(qiáng)，作為一種光電傳感器極為常見，其阻值隨著光強(qiáng)的增大而減小，隨著光強(qiáng)的減小而增大[3]。電路通過將一個比較器添加在光敏電阻上，構(gòu)成一個簡單使用的光控開關(guān)，系統(tǒng)在比較器輸出低電平是允許開燈。比較器的輸出連接到單片機(jī)的P3.2口的途徑是71LS08，從而對兩個位置的其中一個位置進(jìn)行檢測，如果缺乏充足的光線，則允許開燈。光敏電阻感光電路如圖4所示。

圖4 光敏電阻光電路

3.3 紅外線測量人數(shù)模塊

在TSAL6200紅外發(fā)射二極管和TSOP1838紅外接收器的基礎(chǔ)上對紅外測量人數(shù)模塊進(jìn)行設(shè)計。紅外發(fā)射電路作為振蕩器產(chǎn)生脈沖信號的途徑是NE555，對紅外發(fā)光二極管TSAL6200進(jìn)行驅(qū)動的途徑是三極管Q9，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的38kHz頻率的紅外光的途徑是調(diào)節(jié)變阻器RV3。紅外接收電路經(jīng)非門74LS04輸入單片機(jī)的P1口的途徑是TSOP1838接收器和相應(yīng)的調(diào)理電路[4]。TSOP1838在沒有接受到紅外光的情況下輸出高電平，經(jīng)過非門之后轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑到y(tǒng)通過對單片機(jī)相應(yīng)引腳的檢測對人進(jìn)入?yún)^(qū)域與否的情況進(jìn)行判斷。本系統(tǒng)運用思路檢測電路，在單片機(jī)的P1.0、1.1、1.2、1.3引腳分別接入輸出信號。在區(qū)域前方放置兩路紅外傳感，此時輸出信號已經(jīng)將P1.0、1.1引腳輸入其中；而在區(qū)域后方放置兩路紅外傳感，此時輸出信號已經(jīng)將P1.2、1.3輸入其中。實現(xiàn)動態(tài)統(tǒng)計區(qū)域人數(shù)的方法是對前后方的傳感信號進(jìn)行分別的檢測[5]。紅外發(fā)射和接受測量電路如圖5所示。

圖5 紅外發(fā)射和接受測量電路

3.4 人數(shù)顯示模塊

該模塊能夠?qū)^(qū)域內(nèi)的人數(shù)直觀地顯示出來。人數(shù)顯示電路運用兩個74LS74譯碼器，連接的途徑是14個220Ω的限流電阻和2個共陽極數(shù)碼管。其中，電極片的PO口連接著2個譯碼器的數(shù)據(jù)輸入口，成為人數(shù)信號的輸入端。人數(shù)顯示電路如圖6所示。

圖6 人數(shù)顯示電路

3.5 燈光驅(qū)動模塊

8路模塊共同構(gòu)成了燈光驅(qū)動模塊，對區(qū)域內(nèi)的8個地點的燈光的亮滅進(jìn)行控制。單片機(jī)的控制信號傳輸?shù)饺龢O管驅(qū)動電磁繼電器上的途徑是通過P2口，經(jīng)過限流電阻，從而實現(xiàn)對日光燈的開啟或關(guān)斷。電磁繼電器在P2口輸出低電平時動作，電磁繼電器運用的電源為+12V的直流電源[6～8]。在系統(tǒng)運行的過程中，隨著區(qū)域內(nèi)實際人數(shù)的增加將1～8區(qū)域中的日光燈依據(jù)點亮，隨著區(qū)域內(nèi)實際人數(shù)的減少將1～8區(qū)域中的日光燈依次關(guān)閉，

圖7 燈光驅(qū)動電路

在測試系統(tǒng)仿真和單片機(jī)焊接成的實際電路時運用Proteus軟件，表明系統(tǒng)可以將預(yù)期功能較好地完成，對燈具的開啟和關(guān)閉進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，使電能得到了有效的節(jié)約，同時促使燈具使用壽命的顯著延長，實用價值極高，可以廣泛應(yīng)用于各個場所，為提高社會整體經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益做出了積極的貢獻(xiàn)。作為相關(guān)研究人員，我們應(yīng)該繼續(xù)深入研究該領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，從而推動社會更好更快地發(fā)展與進(jìn)步。

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