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摘 要：学校教室的照明往往由学生自行控制,因此,在白天自然光很强的情况下,教室长明灯仍随处可见.设计一种基于PIC16F877的单片机结合信息融合技术的教室照明系统节能控制器系统,在白天光线达到一定照度时,教室照明灯自动关闭,当教室内光线的照度下降到一定程度时自动开启照明灯,还能根据进入教室学生的多少来控制照明灯的数量,可较好节约能源、提高照明舒适性.
关 键 词：PIC；照明；节能控制
目前学校内教室的照明系统均存在着电能浪费现象.白天照度达标的时候很多教室内的灯全部打开,或者教室内只有几个人甚至没人时,灯仍全部或部分开启,这些现象造成了学校电力资源的巨大浪费.
教学楼照明用电的管理一般有三种模式：一是无专人管理,由学生自行控制开启与关闭；二是利用定时开关,根据作息时间开启和关闭整个教学楼的照明电源；三是由专人负责,即管理人员根据作息时间和天气情况分层送电.但在我们学校,照明用电管理采用的是第一种模式,由于大多数人的节能意识淡薄,并且强光下人的眼睛对弱光不敏感,在自然光照大于灯具光照的情况下,难以觉察到灯光的存在,因此,在白天自然光很强的情况下,教室内的长明灯仍到处可见.根据不完全统计：80%的教学楼存在着在白天光照良好以上的情况下和在午休时间出现长明灯的现象.一个教室的长明灯,看起来耗能不大,但是从整个学校来看,却是一个不小的数字,这是一种极大的浪费.造成电能浪费的现象除了节能意识薄弱外,另一个重要的原因就是节能的硬件设施跟不上.
为此,根据学校的实际情况,设计一种教室照明节能控制系统,采用PIC16F877为主控芯片,采用信息（进入教室人数的多少,教室内从门口到窗户的自然光照度的强弱）融合技术,来自动判定教室内开灯的多少；控制器具有时钟功能,能够在规定的时间段内进入低功耗模式,基本不消耗电能；控制器具有RS485数据传输功能,能够与其它控制器进行组网实现大规模的网络化管理.在白天光线达到一定照度时,教室照明灯自动关闭,当教室内光线的照度下降到一定程度时照明灯自动开启,在充分保证教室照度的前提下,达到节能的目的.
1系统基本组成及硬件设计
系统结构图如图1所示.本系统是专门为我校教学楼照明用电的管理而设计的照明节能控制系统产品,系统主要由时钟模块、光照强度检测模块、人数采集模块、显示模块、继电器控制模块、通信模块六部分组成.
系统控制单元选用PIC16F877A单片机,该型号具有指令系统精简、硬件系统设计简洁与高集成度的特点,且功耗较低,性价比较高.光照强度检测电路由光敏电阻及处理电路实现,人数采集模块由两组激光对管实现,时钟信号由ds1302时钟芯片提供,用数码管来显示教室人数和时间情况.通信模块通过RS485来管理.工作时,光照检测电路、激光对管及处理电路和ds1302时钟芯片分别采集光照强弱、教室人数、时间等信息送到PIC,根据这些信息来控制照明设备亮度和时间,从而实现本系统要求的功能.
1.1时钟模块
采用ds1302时钟芯片,作为整个系统的时钟信号来源,再结合软件能够达到对照明灯控制系统定时开关的目的,电路如图2所示.
1.2通信模块
采用MODBUS标准通讯协议,该控制器可以作为从机与具有相同通讯接口并采用相同通讯协议的上位机（如单片机、PC机）通讯,实现对控制器的集中监控,通过该通讯口也可以接远控键盘.实现用户对该控制器的远程操作.电路图如图3所示.
1.3继电器控制模块
该模块由两片高耐压、大电流复合晶体管阵列ULN2003和一片741s595组成,其中741s595可实现串行输入并行输出并带有数据锁存功能,与单片机通信只需两条信号线
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