高校教室燈光節(jié)能控制系統(tǒng)的設計

1 引言

　　隨著社會經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展，人類社會的進步越來越依賴于資源的開發(fā)與利用，然而與日俱增的能源需求和有限的資源數(shù)量形成了巨大的矛盾。

　　在尋找替代品、提高能源利用率和節(jié)約能源等幾種緩解能源危機的途徑中，節(jié)能無疑是符合可持續(xù)發(fā)展要求且“可以從身邊做起”的選擇。據(jù)統(tǒng)計2005年，我國全社會的總用電量約為24000 億kW·h，照明用電量約為3000 億kW·h，且每年以13% ～ 14%的速度遞增，預計到2010 年，照明用電量將超過5000 億kW·h，新增照明用電2000 億kW·h。對高等院校，據(jù)測算，其照明耗電占本單位所有耗電的40% 左右，可見在保證照明質(zhì)量的前提下，對教室燈光進行自動控制，其節(jié)能效益和經(jīng)濟效益都是相當可觀的。

　　基于以上情況，本設計根據(jù)時間、照度、人員分布情況等對教室燈具進行自動控制，采用集成光頻轉(zhuǎn)換器TSL230 對照度進行較為準確檢測; 在人數(shù)探測上引入模糊人數(shù)和人數(shù)閾值，不再單一的依靠人體存在信號進行開關燈控制，增強了節(jié)能效果，進一步完善控制方法，使設備的性能更加穩(wěn)定可靠;多模式控制且各模式之間自動切換，使系統(tǒng)使用更加靈活，便捷。

　　2 系統(tǒng)設計

　　該系統(tǒng)采用主從結(jié)構，由上位機和下位機兩個部分組成。

　　2. 1 上位機

　　上位機主要實現(xiàn)以下功能:

　　(1) 通過鍵盤完成設定密碼、初始化時間、設置照度人數(shù)閾值和設置工作時間等任務。

　　(2) 通過信號探測器判斷控制模式。

　　(3) 根據(jù)接收到的下位機數(shù)據(jù)，及內(nèi)部存儲的照度閾值和人數(shù)閾值計算控制燈組，并向相應下位機發(fā)出開關燈指令。

　　(4) 通過LCD 顯示當前工作狀態(tài)和工作模式。

　　上位機由5V 穩(wěn)壓電源模塊、微控制器STC89C54、時鐘模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊、485 通訊模塊、自動/ 強制開關以及由中斷擴展的按鍵模塊( 其中包括確認鍵，增減鍵和移動光標鍵) 組成( 如圖1)。

圖1 上位機硬件圖

　　2. 2 下位機

　　下位機的主要功能如下:

　　(1) 通過紅外熱釋電傳感器和光頻轉(zhuǎn)換器實時采集人體存在信號、模糊人數(shù)和照度信號，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給主機。

　　(2) 依據(jù)主機發(fā)回的命令對燈組進行開關控制。

　　下位機主要包括: 中心處理芯片AT89C2051、5V 穩(wěn)壓器、光頻轉(zhuǎn)換模塊、紅外熱釋電模塊、地址選擇器、看門狗電路、485 通訊模塊以及固態(tài)繼電器組成的功率器件等( 如圖2)。

圖2 下位機硬件圖

　　3 硬件部分

　　3. 1 主從機中心處理芯片

　　選用STC89C54、AT89C2051 單片機， 其價位低，可多次擦寫，應用范圍廣泛。單片機在系統(tǒng)中與其他電路模塊配合完成如上所述的上、下位機功能。