教室照明自適應(yīng)控制系統(tǒng)

1、教教 室室 照照 明明 自自 適適 應(yīng)應(yīng) 控控 制制 系系 統(tǒng)統(tǒng) 作品摘要作品摘要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 使室內(nèi)照明情況能夠根據(jù)光強(qiáng)情況和是否有人而實(shí)現(xiàn)使室內(nèi)照明情況能夠根據(jù)光強(qiáng)情況和是否有人而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。自動(dòng)控制。根據(jù)紅外傳感器和光照度傳感器來(lái)采集信息，并采用根據(jù)紅外傳感器和光照度傳感器來(lái)采集信息，并采用合適的控制算法，來(lái)實(shí)現(xiàn)燈光設(shè)備的合理開(kāi)停和亮度合適的控制算法，來(lái)實(shí)現(xiàn)燈光設(shè)備的合理開(kāi)停和亮度調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。 1.改變教室燈光無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光自適應(yīng)控制的現(xiàn)狀。改變教室燈光無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光自適應(yīng)控制的現(xiàn)狀。2. 各個(gè)智能節(jié)點(diǎn)的硬件電路結(jié)構(gòu)。各個(gè)智能節(jié)點(diǎn)的硬件電路結(jié)構(gòu)。3. 控制器對(duì)自然光和對(duì)人自適應(yīng)控制的算法

2、?？刂破鲗?duì)自然光和對(duì)人自適應(yīng)控制的算法。作品的科學(xué)性和先進(jìn)性作品的科學(xué)性和先進(jìn)性自適應(yīng)照明控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境光照和人員情況實(shí)現(xiàn)教室照明符合人眼最佳視覺(jué)效果節(jié)能減排，環(huán)境友好使用方便，降低成本 采用白色LED燈作為光源，使用壽命長(zhǎng)，功耗低，無(wú)污染作品推廣應(yīng)用的可行性分析作品推廣應(yīng)用的可行性分析目前，智能照明控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用已經(jīng)取得了目前，智能照明控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，也有很多好的產(chǎn)品出現(xiàn)，從技術(shù)到硬一定的進(jìn)展，也有很多好的產(chǎn)品出現(xiàn)，從技術(shù)到硬件相比以前有了很大的提高，工業(yè)生產(chǎn)中已有一些件相比以前有了很大的提高，工業(yè)生產(chǎn)中已有一些成熟的產(chǎn)品已投入使用。而智能照明控制系統(tǒng)技術(shù)成

3、熟的產(chǎn)品已投入使用。而智能照明控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到學(xué)校，目前還比較少見(jiàn)，發(fā)展前景巨大。應(yīng)用到學(xué)校，目前還比較少見(jiàn)，發(fā)展前景巨大。對(duì)于本課題所研究?jī)?nèi)容，現(xiàn)在已經(jīng)在其它系統(tǒng)上有對(duì)于本課題所研究?jī)?nèi)容，現(xiàn)在已經(jīng)在其它系統(tǒng)上有了初步的應(yīng)用。根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，上述理論與分了初步的應(yīng)用。根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，上述理論與分析方法應(yīng)用在本系統(tǒng)中，執(zhí)行起來(lái)是完全可行的析方法應(yīng)用在本系統(tǒng)中，執(zhí)行起來(lái)是完全可行的。 教室照明自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)教室照明自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)1.研制背景研制背景及意義及意義 2.設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案3 系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用與展望與展望1 研制背景及意義研制背景及意義研制背景研制背景 白光白光LED的發(fā)光效率正在逐

4、步提高，商品化的器件的發(fā)光效率正在逐步提高，商品化的器件已經(jīng)達(dá)到白熾燈的水平，且白色已經(jīng)達(dá)到白熾燈的水平，且白色LED還具有低功耗、無(wú)還具有低功耗、無(wú)污染、長(zhǎng)壽命、耐振動(dòng)等鮮明特點(diǎn)。在全球能源短缺的污染、長(zhǎng)壽命、耐振動(dòng)等鮮明特點(diǎn)。在全球能源短缺的情況下，白光情況下，白光LED在照明市場(chǎng)的前景備受全球矚目，必在照明市場(chǎng)的前景備受全球矚目，必將發(fā)展為第四代電光源。將發(fā)展為第四代電光源。 1 研制背景及意義研制背景及意義研制意義研制意義本系統(tǒng)是基于本系統(tǒng)是基于AT89S52單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)，構(gòu)成單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)，構(gòu)成全分散式微機(jī)燈光控制系統(tǒng)，有效地解決了一些照明控制全分散式微機(jī)燈光控制系統(tǒng)，

5、有效地解決了一些照明控制系統(tǒng)的不足。該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，成本低，能起到節(jié)能減排，系統(tǒng)的不足。該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，成本低，能起到節(jié)能減排，方便管理的效果，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益。方便管理的效果，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益。2 作品設(shè)計(jì)方案作品設(shè)計(jì)方案2.1 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) ：1.紅外傳感器2.光亮照度傳感器3. 控制單元4. 人機(jī)接口5. 驅(qū)動(dòng)電路6. 開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案2.2 軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)：1. 判斷人員有無(wú)模塊2. 控制算法模塊3. PWM調(diào)光模塊4. 人機(jī)接口程序2.1 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖 2.1 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)1.紅外檢測(cè)人部分 構(gòu)成電路的主要元器件為HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊、

6、NPN8050三極管和二極管等。當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)范圍則輸出高電平約3.3V，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)并關(guān)閉高電平。當(dāng)確定有人后，輸出的高電平送NPN8050三極管的基極，然后三極管導(dǎo)通，起反向器的作用，送單片機(jī)P2.0管口低電平并且指示燈亮。2.1 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)1.光采集電路 光采電路主要構(gòu)成的元件器是光敏電阻5537和ADC0804等。光敏電阻隨著光照的不同而阻值不同，其分壓也就不同，從而對(duì)光的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)。經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試，將阻值分為幾個(gè)不同的區(qū)域，這些阻值區(qū)域?qū)?yīng)相應(yīng)的電壓范圍，電壓經(jīng)ADC0809后成為數(shù)字量送單片機(jī)P1口。2.1 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)3. LED燈信號(hào)控制電路 我們

7、采用電磁式繼電器控制LED燈亮與不亮的信號(hào)。由于單片機(jī)端口輸出的電流無(wú)法使電磁式繼電器的線圈閉合，經(jīng)過(guò)測(cè)試電磁式繼電器線圈閉合的電流大約為60-70mA，我們采用NPN8050三極管作為放大器以驅(qū)動(dòng)線圈閉合，由于繼電器的線圈是感性負(fù)載，為保護(hù)三極管我們要在其兩端反并聯(lián)一個(gè)IN4007作為蓄流作用。當(dāng)控制照明LED的端口P2.3，P2.4，P2.5有指令輸出時(shí)（高電平），NPN8050導(dǎo)通，線圈閉合。2.1 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)3. LED燈的驅(qū)動(dòng)電路燈的驅(qū)動(dòng)電路 LED燈的驅(qū)動(dòng)有恒壓與恒流兩種驅(qū)動(dòng)方式燈的驅(qū)動(dòng)有恒壓與恒流兩種驅(qū)動(dòng)方式。LED特性是隨著電壓波動(dòng)電流變化大，特性是隨著電壓波動(dòng)電流變化大

8、，這樣很容易燒壞這樣很容易燒壞LED。因此我們采用的是。因此我們采用的是恒流驅(qū)動(dòng)方式。恒流驅(qū)動(dòng)方式。經(jīng)過(guò)變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓后得到經(jīng)過(guò)變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓后得到+12V的電壓。然后采用恒流芯片的電壓。然后采用恒流芯片LM317得到得到300mA的恒流源。的恒流源。2.1 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)3. LED燈PWM調(diào)節(jié)電路 我們采用脈沖寬度調(diào)制方式（PWM）來(lái)調(diào)節(jié)LED燈的亮度，根據(jù)采光的值來(lái)調(diào)整占空比（周期不變），使電子開(kāi)關(guān)不斷的閉合與斷開(kāi)，其開(kāi)斷頻率可以到達(dá)很高，從而控制流過(guò)LED的平均電流，以到達(dá)控制LED亮度。硬件上采用三極管作為電子開(kāi)關(guān)。2.1 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)3. LED燈PWM調(diào)節(jié)電路 2.2軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖 3 應(yīng)用與展望應(yīng)用與展望應(yīng)用該系統(tǒng)主要使用在教室能室內(nèi)場(chǎng)所，使室內(nèi)照明情況能夠根據(jù)天氣情況和室內(nèi)人員數(shù)量情況而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制，以達(dá)到節(jié)約電能的目的。3 應(yīng)用與展望應(yīng)用與展望展望 ZigBee是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)數(shù)率、低成本的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完全能滿足智能照明控制系統(tǒng)的性能和容量的需要。 接下來(lái)，我們將構(gòu)建一個(gè)基于ZigBee的無(wú)線通信技術(shù)的微機(jī)照明控制系統(tǒng)，并可通過(guò)串口通信將室內(nèi)照明情況傳給上位機(jī)