实验室照明设计控制系统论文

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1系统方案设计

系统采用以单片机为核心，设计外围控制电路，构成控制系统。除单片机外，系统还包括红外检测模块，光照检测模块，报警声光模块，以及照明设备控制模块。将教室划分4个区域，分别由4个热释红外线传感器模块监测，为单片机提供每个区域是否有人作业的信息。当探测到某个区域有人作业时，启动光照强度检测，以判断是否开启照明设备，若需开起照明设备，在根据光照强弱来调节灯照亮度，提高教室的照明。

2硬件设计系统

硬件包括电源，单片机AT89C51，热释红外线传感器模块，光照检测电路，照明设备控制电路，警示电路六个部分。

2.1单片机选型与基本电路ATMEL公司的AT89C51芯片指令集和芯片引脚与Intel公司的8051兼容；具有4KB片内在系统可编程Flash程序存储器，128字节片内随机读写存储器（RAM）；4个准通用输入输出口；2个16位定时/计数器；6个中断源，2级优先级；1个全双工串行通信接口；时钟频率可达33MHz。上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。单片机的RST复位引脚是高电平有效的，高电平有效的持续时间应为24个振荡周期以上。

2.2红外检测模块热释红外线传感器通过检测人体辐射的红外能量，而感应人体，它具有灵敏度高，体积小，抗干扰能力强等特点，因此迅速得到了广泛的应用。它由敏感单元，阻抗变换和滤光窗三个部分组成。热释电红外人体传感器的结构决定了它只对温度变化敏感，当环境温度变化时，做在同一硅晶片上的两个温度敏感单元所产生的及形象感，能量相等的光电流在内部回路中相互抵消，传感器无信号输出。HR-SR501是基于红外线技术的自动头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式。当人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

2.3光照检测电路光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的，在光的作用下，其电阻值一般随光照增强而减小。随光照减弱而增大。利用光敏电阻的这一特性，可以制作各种光控开关等电子电路。RP和R2组成分压器，当RP随着光照的变化而改变阻值时，其分压器输出的电压也随之改变，然后将这个变化的电压送到ADC0832进行模数转换送到单片机进行数据分析和处理，用以确定自然光照的强度来作为照明设备强弱调节的依据。

2.4照明设备控制电路该电路的功能是依据单片机发出的指令完成对照明设备的控制。由于该电路是利用单片机的弱电信号控制市电，需要将强弱电隔离，避免强电串入弱电而损坏单片机及外围电路。采用光耦和可控硅配合控制照明设备，能够有效解决电压隔离的问题。MOC3041内部含有过零检测电路，当输入引脚1输入15mA的电流，输出端6引脚、4引脚之间的电压稍过零时，内部双向晶闸管导通，触发外部晶闸管导通，当MOC3041输入引脚输入电流为0时，内部双向晶闸管关断，从而外部晶闸管也关断，其调光控制电路如图5所示：

2.5声光报警电路声光报警模块的功能是发出响亮的报警声和引人注意的灯光提示。一般简单的蜂鸣器即可完成声音报警功能，通过单片机控制蜂鸣器每次鸣叫时间，发出短促的报警声，引起有关人员注意。灯光报警电路应产生闪烁的有颜色的灯光，这样的电路对环境产生明显的影响才可以引起注意。

3软件设计

系统启动后首先进行一些必要的初始化，接着通过热释红外线传感器检测实验室是否有人员在作业，如果有人则检测自然光的光照强度，检测教室光照是否足够，若足够则关闭灯光，否则调用灯光控制子程序。

作者：周永强单位：四川师范大学成都学院