校园照明系统节能设计

摘 要 随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯节能和科学管理提出了更高的要求，特别是校园建设管理智能化的引入，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在大学新校区的建设热潮中，各大高校的建设者也意识到了智能照明的重要性。

关键词 节能照明；声控；光控；人体感应；触控

中图分类号TU113 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）52-0158-01

为了高效节约高校照明用电，本文设计一种基于单片机的节能照明控制系统，通过光电检测模块、声音控制模块、触控模块和人体红外检测模块来分别采集学校的光照强度和各区域人数的分布情况,实现灯的自动开关控制,进而达到节能目的。它是集声控、光控、人体感应以及触控于一体的多功能节能控制系统，可广泛应用于走廊、教室、校园路灯等智能控制。根据照明控制系统的设计，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平，将是未来校园节能领域的首选。

1 系统总体设计

以一栋楼宇的照明作为实验对象，包括室内照明、走廊楼梯照明，还有楼宇外的路灯照明。我们的控制方案为：路灯控制采用光控，选择合适的感光元件，感受开关周围自然光的亮度。当白天开关周围的亮度足够高时，灯一直熄灭状态，可以充分利用自然光，只有到了晚上，灯才会亮。房间内采用光、声、红外同时控制，保证控制精度，充分体现控制器的优点，更加节能。走廊和楼梯可采用光和声相结合。我们采用51单片机控制技术为核心开发新型照明控制器，由于单片机的接口数量有限，不能满足如此多的信号输入和输出，所以必须对单片机接口进行扩展。如图1所示。

图1 系统框图

2 硬件部分

光控模块是由一些常用的光敏器件和晶体管组成。用于探测自然光的有无及强弱，为控制器提供灯亮、灭的依据。在本控制系统中，所选用的光控传感器是光敏电阻。入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。如图2所示。

图2 光控模块 图3 声控模块

声控模块是使用与人类耳朵相似具有频率反应的电麦克风。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。如图3所示，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的动作。即声源产生的声音信号，经声电转换器转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成控制信号。

人体红外线检测模块是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号，对温度敏感的传感器。由于当模块检测到人体在感应范围内活动时以电平信号输出，可方便与各类电路实现对接。具体电路不做详细说明。

触控模块电路原理如图4所示。电路中的主要元器件是使用了能够定延时，消抖动，分频，脉冲输出的集成芯片NE555，电路结构简单，工作可靠性高。整个电路的功能就是将人体电流信号处理后，变为电子开关的动作。

3 软件设计

软件设计的指导思想是在自然光充足时，系统会关闭所有的照明灯，无论外界有无声音、有无人员，光感应器一直检测判断光照强度是否适合；当自然光不充足时，声控传感器、触控传感器、人体感应探头开启接收信号，检测信号输入，判断是否能够开启电灯；一旦触发电灯工作，又由延时部件控制其工作时间；最后又回转检测自然光是否充足。软件流程如图5所示。

图4 触控模块 图5 软件流程

4 结论

设计的节能照明控制器电路的特点是结构简单、制作容易、使用方便。经多次使用，性能良好。作为一个智能化节能照明控制系统，能在光、声、触、人体感应的控制下实现电路的导通与截止；能够根据不同的外界环境自动开启/关闭教室灯、走廊灯和路灯；响应时间较快。由此说明，设计的这种控制器基本符合节能要求。

参考文献

[1]李晋阳.智能型教室管理系统的设计与研究[J].电子测量技术，2008.

[2]孔谋夫.选用单片机的教室节能控制器的设计与实现[J]，电子技术，2007.

[3]赵燕.传感器原理及应用[M].2版.北京：北京大学出版社，2008.