[精品]教室节能照明智能控制系统硬件设计毕业论文设计(3)

2019-06-17 16:34

第一,系统设计人体红外检测电路,有进入探测范围时输出信号。 第二,系统设计自然光检测电路,对照明现场的亮度进行自动检测。虽在工作时间,但现场的亮度如果能够满足设定要求时,系统同样关闭照明设备。

第三,设计按键电路,设定强制开灯和强制关灯按键。如有需要人为开灯或灭灯,可按相应键。比如在教室内,晚上要演示幻灯片,现实条件是室内有人,自然照度不满足工作要求,按照系统的自动控制程序,是不会灭灯的,但本人们确实需要灯灭,这时就可以按下强制关灯按键[8]。

设计该系统的理念是:第一,―以人为本,人使用灯‖;第二,―节能环保‖。

2 系统方案论证

2.1节能照明实现方式方案论证

在设计最初需要一个整体的思路来确定设计的框架。首先根据设计任务来确定所需的功能模块;然后按照一定的作用顺序把各个功能模块连接起来。

本系统需要两个传感器来分别检测人体红外信号和自然光强信号,需要按键电路来强制灯的开关,还需要指示电路来指示系统的工作状态,等等[7]。

如图2.1,为该照明系统总体框图。

图2.1 系统总体框图

该照明系统总体框图,包括:系统核心AT89C51单片机,输入为两个传感器电路即人体红外检测电路和自然光检测电路,强制开关的按键电路。输出是LED指示电路以及继电器执行电路。最后由继电器电路来控制照明电路的通断,从而实现照明的自动控制。

这里的流程图是方案流程图,是提出来的思路流程图。可以提出好几种方案,来进行比较,评价,最终确定一种比较合理的方案,如下是本人提出的三种方案。

2.1.1系统最基本的实现方案

如图2.2是一种系统最基本的实现方案的流程图。

控制方案的流程图,流程经过初始化以后,先判断有无按键按下,如果有则执行相应按键处理程序。如果没有,继续判断红外检测电路有无探测到有人,无人时,灭灯并返回继续判断有无按键按下。如果探测到有人,就接着判断当前照度是否满足设定要求。若照度满足要求,继续返回灭灯程序;若不满足,就给继电器一个动作信号,使其动作,从而开启照明电路[9]。

图2.2系统最基本的实现方案流程图

在设计系统流程时,是先判断光照还是先检测是否有人是,本人遵循的原则是―以人为本,人使用灯‖。如果没有人,开关灯就无意义,所以应先判断是否有人,而不是先判断光照情况。

本方案是智能照明系统的一种最简单的流程图,表现在什么地方呢,就是它只控制灯的亮与灭,没有调光功能。后面的方案将体现方案一的这点不足。 2.1.2 教室照度可调方案

如图2.3为照明系统调节照度方案的流程图。

图2.3教室照度可调方案流程图

如果设计的照明控制系统能够调节照度,那么照明效果和节能效果将会更好。

如图2.3具有两个照明调节等级的方案。按键判断与有没有人的判断与方案一相同,可见光照度判断与方案一不同,其工作方式为:设照度X2>X1>0,当环境照度E>X2时,不需要人工照明:当X1

2.1.3系统设定调光电路工作的方案

如图2.4为照明控制系统设定调光电路工作方案的流程图。

图2.4 调光电路流程图

此方案的特别之处也在于它的可见光检测电路和调光电路。它能够监测当前照度值E1,与设定值E0作比较,当E1

这种方案对于教室,图书馆等场所,这种需要一个恒定照度的场合是非常合适的,如果希望荧光灯能实现照度调节,需要配合数字整流器。 2.1.4方案的比较与选择

对于方案一流程经过初始化以后,先判断有无按键按下,如果有则执行相应按键处理程序。如果没有,继续判断红外检测电路有无探测到有人,无人时,灭灯并返回继续判断有无按键按下。如果探测到有人,就接着判断当前照度是否满足设定要求。若照度满足要求,继续返回灭灯程序;若不满足,就给继电器一个动作信号,使其动作,从而开启照明电路。

方案二按键判断与有没有人的判断与方案一相同,可见光照度判断与方案一不同,其工作方式为:设照度X2>X1>0,当环境照度E>X2时,不需要人工照明:当X1

第三种方案它够监测当前照度值E1,与设定值E0作比较,当E1

尽管方案一是最简单,最基本的方案,却也体现了智能照明的基本思路。方案二实现两种等级的控制,方案三实现一种连续的控制是比较难的。这次设计本人就以第一种方案来设计该照明系统。

2.2可见光检测电路方案论证

可见光检测电路中的感光器件有两种:一种为光敏电阻,另一种为光敏二极管。

2.2.1光敏电阻检测方案

如图2.5光敏电阻电路图,该方案的感光器件为光敏电阻R25,R19-为精密电阻。光敏电阻R25一端接+5V电源,另一端与R19电阻分压。

图2.5 光敏电阻电路图

该方案的感光器件为光敏电阻R25,R19为精密电阻。光敏电阻R25一端接+5V电源,另一端与R19的电阻分压。当有光照射时,光敏电阻阻值下降,三级管VT进入饱和状态,输出为低电平;当无光照时,三极管VT截止,输出为高电平。经电压比较器与反向器整形后直接与单片机I/O口连接。 2.2.2光敏二极管检测方案

如图2.6光电二极管电路图。


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