利用红外线感知控制教室灯光系统的实现

利用红外线感知控制教室灯光系统的实现1课题研究的背景和意义随着全球经济的飞速发展，人类社会对于能源的需求越来越大，尤其针对我国人口数量大，耗能高的国情来说，能源消耗问题形势严峻，而且随着高校的扩展，教室的扩建，教室照明的需求进一步增多，而如果管理不到位，就会造成能源不必要的浪费，提高教室的用电率是迫在眉睫的问题。而我们所做出的红外线感知控制教室灯光自动开关系统就能够很好地解决这方面的问题。2国内外对于这方面研究的现状我们国家应经在这方面取得了不小的成就，不仅技术很精湛，而且也已做出成品并进行商业销售，至于国外，在这个领域也踏足过，同时，他们向更宽广，更深层次的领域探索发展。我们从这个课题进行入手，就是发现了许多还有待值得继续探索研究的地方。3基本工作原理提出了基于MCS-51单片机的教室灯光智能控制系统的设计思路，并在此基础上开发了该系统的硬件装置和相应软件。该系以STC89C52单片机作为控制装置的智能部件，采用热释电红外人体传感器集成模块检测人体的存在，根据教室开灯的条件，系统对人体的存在信号和环境光信号进行智能判断，完成对教室照明回路的智能控制。所研制的控制器以人体存在作为主要输入参数，可以实现自动与手动控制兼容。有人存在时，传感器通过采集人体红外信号，将信号发送给控制器，控制自动打开电灯，感知人离开后延时一段时间关灯，如果教师无人仍然需要灯光，可以打开强制开灯，直到有人关掉强制开关。4关键技术系统控制模块的硬件构成系统控制单元以单片机主控模块为核心，其他外围电路主要包括：ISP下载线模块，系统供电模块，硬件时钟模块，环境光摸块，热释电红外传感器模块，灯光驱动模块。如图控制系统的主要硬件电路STC89C52的I/O端口与系统的其他外围器件借口的链接电路具体包括在线编程模块电路，系统复位电路，系统供电电路，环境光采集电电源模块热释电红外传感器模块51系统模块ISP下载模块环境光模块灯光驱动模块硬件时钟模块路，报警系统电路。热释电红外传感器模块的工作原理热释电红外传感器在接收到人体红外辐射温度发生变化就会失去平衡，向外释放电荷，后续电路经过检测处理后就会产生人体存在信号，为了只对人体红外辐射敏感，他的辐射照面覆盖有特殊的菲尼尔滤光片。热释电红外传感器模块DYP-ME003主要特性如下：（1）感应为全自动式，人体进入感应范围时输出高电平（3.3V），离（2）开时输出低电平（0.3V）；（3）人体感应模块感应范围为锥形，感应角140度，感应距离7米以内；当系统上电后，会有一分钟左右的初始化时间，当系统初始化结束后，会通过光敏电阻采集环境的亮度，若达到自习时对亮度的需求，则无论有人与否都不会开灯，如果没有达到，教室有人进入时就会亮灯。当灯亮后，光敏电阻不再起作用，直到灯灭，才再次对环境光进行采集输入。当灯打开后，若教室的人全部离开，一分钟在系统的控制下，灯自动熄灭。5课题研究条件我们组同学对51单片机进行了了解学习和并加以利用，并且对电路方面进行了系统的学习，并且材料方面可以容易的获得，价格较便宜，经费预算较少，具备一定的相关方面的知识基础，拥有大量的资料和参考文件，每位同学都有很高的热情和责任心，团结一致。6时间计划前期准备（10.20——11.5）：冷永强负责前期购买实验用材并丰富实验资料，茹滋岩负责相关模块的电路安排，龙啸负责模块的编程前期学习。坚辉，孙旭龙同学负责对试验计划进行改进。中期制作（11.5——12.5）：茹滋岩，坚辉使用DXP设计整体电路，制作PCB板。孙旭龙负责元件焊接。龙啸，冷永强负责实际编程。小组成员一起进行实验，如果效果较好，可能会考虑实验使用ZigBee实现无线监控的可能性。后期调试（12.5——12.20）：对于所有功能，小组成员一起进行调试，实现科研功能并各自完成科研论文