摘要：在能源日益緊張的今天，節能減排已經凸顯得尤為重要了。為了倡導這一理念而設計了一款教室照明控制系統。本系統以STC89C51單片機為控制核心，采用熱釋電紅外傳感器、光強檢測模塊、計數模塊作為前端信號采集單元。單片機會根據輸入的紅外信號、光強信號和人數信號綜合控制教室中日光燈的亮暗，以達到節能減排的目的。

　　大家在生活中或許見到過各種各樣的節能產品，比如節能燈、變頻空調、太陽能路燈、低耗電的液晶電視等。但是對于學生來說，校園中的節能應用似乎很少。再加上粗放式的用電管理模式，電能的浪費現象就處處可見了。教室照明用電占據了校園用電的多半部分，因此考慮如何將教室照明用電降至最低，就是要考慮如何實現教室照明的節能控制。

　　單片機以其低廉的價格和可靠的運行，取代計算機而成為了新一代的自動控制核心。該系統就是以單片機作為主控核心，應用熱釋電紅外傳感器、光電檢測模塊和計數模塊作為前端信號采集，經過單片機的邏輯判斷進而輸出信號驅動繼電器實現對日光燈的控制。

　　1 系統總體設計

　　該系統由7個部分組成。光強檢測模塊、熱釋電紅外傳感器和人數檢測模塊作為前端信號采集單元，將信號輸入到單片機內部，經過單片機的邏輯判斷輸出信號控制繼電器，進而控制日光燈的亮暗。如果在緊急的情況下，需要將所有的燈都熄滅或者是點亮，可以按下強制按鈕令所有燈全亮或者全滅。并且該強制按鈕不會影響到系統的正常運行。系統總體框圖如圖1所示。

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圖1 系統總框圖
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　　1.1 光強檢測電路

　　光敏電阻是一種隨著外部光照強度的改變其阻值也發生相應變化的一種元器件。光照增強，阻值減小，反之將會增大。光強檢測電路就是利用光敏電阻的這一特性設計而成。光照亮時，三極管導通，輸出低電平，反之輸出高電平。光照檢測電路如圖2所示。

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圖2 光照檢測電路原理圖
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　　1. 2 紅外信號檢測電路

　　熱釋電紅外傳感器作為該系統的人員位置信號檢測器，采用了熱釋電紅外處理芯片BISS0001.該芯片具有較高性能的傳感信號集成處理能力。配以熱釋電紅外傳感器和少量元器件構成被動式的熱釋電紅外測模塊。加上菲涅爾透鏡后，能夠探測150 度的圓錐范圍，直線探測距離是5 米左右。

　　1. 3 計數電路

　　為了判斷學生是進入教室還是走出教室，該計數電路采用了兩套信號模塊。一個裝在門外墻壁上，一個安裝在門內墻壁上。安裝方向和墻面平行。這樣只要檢測哪一個傳感器先發出信號，再去檢測另外一個傳感器有無信號，就可實現計數。如果是門外的先有信號，門內的后來信號，則說明有人進入到教室； 反之說明有人走出教室。記得的人數寄存在單片機內部待用。

　　該電路采用一個激光頭和一套光強檢測電路搭配組成計數模塊，讓激光頭發出的光直射在光強檢測電路的光敏電阻上。如果有人通過門的話，就會遮擋激光頭發出的激光，使光敏電阻上的光照強度發生改變，從而產生信號供給單片機。原理示意圖如圖3 所示。

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圖3 計數器安裝示意圖
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　　1. 4 輸出驅動電路

　　要控制交流220 V 的日光燈，必須利用繼電器將強弱電隔離開，以確保安全。繼電器的工作電壓是直流12 V.為了防止驅動部分工作時對單片機系統產生的干擾，在輸出緩沖單元74HC244 后加光電隔離。繼電器工作線圈在斷電時會產生反電動勢，需加續流二極管防止有可能對系統造成的干擾。

　　1. 5 電源模塊

　　該系統的電源電路由于技術比較成熟，所以只做簡要介紹。交流電220 V 通過變壓器降至交流15 V 和6 V，然后經過整流橋變成直流，再通過電容濾波和LM317 穩壓到直流5 V 和直流12 V 供單片機和繼電器使用。