目前我國高校的教學樓和學生宿舍的照明系統(tǒng)大多采用定時方式控制，存在電能的大量浪費和照明模式不靈活等問題。本文基于51單片機，通過設(shè)置時間、感應(yīng)光照與聲音，針對教學樓和宿舍的不同需求設(shè)定照明狀態(tài)，實現(xiàn)對照明系統(tǒng)智能動態(tài)的控制。測試結(jié)果表明該系統(tǒng)可以在不同條件下改變照明狀態(tài)，適應(yīng)不同場所的需求，達到智能控制的目的。
在當今經(jīng)濟快速發(fā)展的社會，電力能源大量地消耗使其已成為緊缺資源，如何節(jié)能降耗成為近年來照明系統(tǒng)研究的熱點。目前我國高校的教學樓和學生宿舍的照明系統(tǒng)大多采用定時方式控制，雖然控制簡單且易于實現(xiàn)，但同時存在很多問題：在夜間人流量很少時，燈具全部點亮將造成電能的大量浪費；此外，定時照明方式使照明系統(tǒng)工作狀態(tài)不能靈活調(diào)整，尤其在雷雨和霧霾天氣時，帶來安全隱患。本文所設(shè)計的智能照明控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)學校不同區(qū)域的不同功能需求，設(shè)置照明模式與照明時間，實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的動態(tài)智能化管理。
1 系統(tǒng)硬件模塊
本系統(tǒng)的設(shè)計是基于51系列單片機，由7個硬件模塊構(gòu)成，分別為控制、定時、光控、聲控、按鍵、顯示、照明。其中光控、聲控模塊實現(xiàn)對外界光、聲信號的采集與判斷；定時實現(xiàn)照明系統(tǒng)的照明時間控制；控制模塊采用STC89C52單片機，根據(jù)外界光、聲及定時信號控制照明電路，切換不同的工作狀態(tài)以適應(yīng)外界需求。照明系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
1.1 控制模塊
本文采用STC89C52單片機，具有8位CPU和系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，是一種低功耗、高性能微控制器。在本文的設(shè)計中，控制模塊接收定時模塊的時間及外部環(huán)境的光、聲信號，通過判斷照明級別，控制照明燈的工作狀態(tài)，實現(xiàn)照明系統(tǒng)的智能動態(tài)化管理。
1.2 輸入模塊
1.2.1 定時模塊
定時模塊采用了DS1302芯片，用于給整個系統(tǒng)提供日期與時間信息，它不僅功耗低，高性能，還具有掉電走時的功能，即使在單片機斷電的情況下它也不會停止計時。同時也便于系統(tǒng)對于當前是否到達設(shè)定的夜間時間進行判斷。
1.2.2 光控模塊
光控模塊中使用光敏電阻來采集光信號，并使用LM393比較器對光信號強度進行判斷。圖2為光控電路，比較器的同相輸入和反相輸入端連有電位器，在沒有自然光照的情況下調(diào)整電位器，將兩個輸入端的電位保持一致，此時比較器會輸出低電平信號。當光敏電阻被自然光照射時，其阻值會大幅度的減小，從而使得比較器的同相輸入端電位升高，比較器輸出高電平信號。通過比較器輸出信號至單片機P1.4端口，單片機可以判斷外界光強是否到達閾值強度，以此來控制照明模塊工作狀態(tài)的改變。
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照明控制系統(tǒng)設(shè)計方案" src="http://data.51spec.com:88/51spec/202002/13/222845371.jpg" width="390"/>
1.2.3 聲控模塊
聲控模塊中采用駐極體話筒(圖3中用R6電阻替代)采集聲信號，它是電容話筒的一種，靈敏度高。聲信號強度的判斷采用LM393，原理同光控電路，最后信號輸出至單片機P1.3端口，如圖3所示。
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照明控制系統(tǒng)設(shè)計方案" src="http://data.51spec.com:88/51spec/202002/13/222845691.jpg" width="390"/>
1.3 輸出模塊
1.3.1 顯示模塊
如圖4所示，顯示電路采用LCD1602液晶顯示當前的日期與時間，LCD1602液晶可以顯示兩行，每行16個字符，外加的電位器可以隨時調(diào)節(jié)液晶顯示屏的對比度。
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照明控制系統(tǒng)設(shè)計方案" src="http://data.51spec.com:88/51spec/202002/13/222845451.jpg" width="390"/>
1.3.2 照明模塊
如圖4所示，照明模塊是用2排8個LED燈來模擬照明燈的3種工作狀態(tài)：熄滅、間隔亮與全亮。當工作在熄滅或全亮狀態(tài)時，8個LED燈全部熄滅或點亮；當需要間隔亮時，2排LED燈亮起1排，提供強度相對較小的照明。
