CN201119069Y - 教室灯光空调智能控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种由单片机控制的教室灯光空调智能控制装置。包括带有A/D转换功能的单片机以及外围的红外发射接收器、光线温度检测器、按键输入器、继电控制器、声音输出器、数码显示输出器以及串行通信组成，其中单片机(1)与外围的红外接收管(2)、光敏热敏电阻(3)、按键(4)、输出继电器(5)、蜂鸣器(6)、数码管(7)、串行通信接口(8)电连接，对教室灯光空调进行智能控制，有效解决了教室照明、空调设备电能浪费严重的问题。本实用新型适用于学校，尤其是大力倡导建设节约型校园的学校。具有节约用电、智能控制、人机交互、成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种控制装置，尤其是一种由单片机对室内灯光及空调进行控制的装置。
背景技术
在大力倡导节约型社会的今天，校园内却存着严重的电能浪费现象。当早晨、晚上、阴天教室内光线较暗时，同学们常会把灯打开，而在教室内光线较充足或最后一个同学离开教室的时候却又常常忘记把灯关闭。一般情况下，早上9:00-晚上7:00教室内光线比较充足，晚上23:00-早上7:00教室内没人时，都应该关灯，但很多教室在这一时段却仍然还亮着灯。在夏天教室内温度较高，冬天教室内温度较低时，同学们会把空调打开，而在最后一个同学离开教室的时候却常常忘记关闭空调。这样不仅降低照明设备、空调的使用寿命，更重要的是浪费电能。也许每一分、每一秒的浪费微不足道，但一个月、一年的时间浪费的电能却是一个巨大的数字。目前虽然学校安排管理人员在白天加强巡视，发现教室没人则及时关闭灯、空调。在晚上自习结束后打扫清洁卫生时，再次检查各教室内的灯、空调是否已关闭。但是难免会由于管理人员的疏忽而造成教室内无人时，灯、空调不能及时关闭。尽管学校倡议全校师生积极投身于节约型校园的创建，提倡大家白天上自习去阳光充足的教室，以减少照明设备电耗，合理、适时使用空调等高耗电设备。但是并不能从根本上解决电能浪费的问题。
发明内容
为克服现有技术要靠人为方式关闭电源而带来的耗电、缩短用电设备使用寿命等不足，以简化电路、降低成本、自动控制并提高系统的智能化程度，本实用新型提供一种节约电能的教室灯光空调智能控制装置。
本实用新型由下列技术方案实现：一种教室灯光空调智能控制装置，包括带有A/D转换功能的单片机以及外围的红外发射接收器、光线温度检测器、按键输入器、继电控制器、声音输出器、数码显示输出器以及串行通信器，其特征是：
(a)单片机(1)通过两根设置为输入的I/O口的管脚与红外发射接收器(2)电路电连接；
(b)单片机(1)通过两根设置为A/D输入的I/O口的管脚与光线温度检测器(3)电路电连接；
(c)单片机(1)通过3根设置为输入的I/O口的管脚与按键输入器(4)电路电连接；
(d)单片机(1)通过一根设置为输出的I/O口的管脚与继电控制器(5)电路电连接；
(e)单片机(1)通过一根设置为输出的I/O口的管脚与声音输出器(6)电路电连接；
(f)单片机(1)通过9根设置为输出的I/O口的管脚与数码显示器(7)电路电连接；
(g)单片机(1)通过两根设置为串行通信口的I/O口的管脚与串行通信器(8)电路电连接。
所述红外发射接收器(2)由红外发射接收对管、音频译码器组成，其中单片机(1)输入I/O口分别与音频译码器IC1、IC2的第八脚电连接，红外发射接收对管置于教室入口处两侧，以便对进出教室的人数进行自动检测，并对教室里的人数进行累计，进入1人累计数增加1，出去1人，累计数减少1，并对每周教室的总人数进行统计。
所述光线温度检测器(3)由光敏电阻R16、热敏电阻R17和其它元件组成，其中光敏电阻R16与分压电阻R14、热敏电阻R17与分压电阻R15并联于稳压管TL431的两端，单片机(1)输入I/O口与光敏电阻R16和分压电阻R14的串联中间点LO连接，单片机(1)输入I/O口与热敏电阻R17和分压电阻R15的串联中间点TO连接，以便当白天光线充足时，教室灯光自动关闭；晚上或阴天光线不足时，如果累计数大于1，说明教室里有人在上课或学习，灯自动点亮，如果累计数为零，说明教室内没有人，灯自动关闭；晚上或阴天没有人在教室时，灯光关闭，但只要有1人进入教室则灯光自动点亮，在最后1人离开教室后30秒灯光自动关闭；同时设定室内适宜温度为20℃-26℃，如果累计数为零，说明教室内没有人，空调自动关闭，如果累计数大于1，说明教室里有人在上课或学习，此时若室内温度低于18℃时，空调自动打开，当室内温度由低于18℃升至适宜温度上限26℃，空调自动关闭；若室内温度高于28℃时，空调自动打开，当室内温度由高于28℃降至适宜温度下限20℃时，空调自动关闭。
所述按键输入器(4)电路由输入按键组成，单片机(1)输入I/O口分别与按键KEY电连接，通过按键设置系统时间。
所述串行通信(8)电路由电平转换电路MAX232和串行通信接口DB9组成，其中串行通信(8)电路中，串行通信接口DB9的2、3脚分别与电平转换电路MAX232的14脚、13脚电连接，串行通信接口DB9的5脚接地，串行通信接口DB9通过串行通信电缆与PC机RS232串口电连接，PC机监控界面实时显示教室内的人数、温度、光线强弱等情况。
所述继电控制器(5)电路、声音输出器(6)电路以及数码显示器(7)电路共同组成输出电路，其中，继电控制器(5)电路中，单片机(1)输出的I/O口管脚IOA5通过驱动电阻R18与三极管Q5基极电连接，输出继电器接在三极管Q5集电极和电源之间，输出接口与输出继电器的开关触点RL1电连接；声音输出器(6)电路中，单片机(1)输出的I/O口管脚IOBO通过驱动电阻R20和三极管Q7基极电连接，三极管Q7集电集与蜂鸣器BUZZER电连接，三极管Q7发射极接地，每天晚上10:45时蜂鸣器以每3分钟1次，每次2秒的报警声提示学生，作息时间已到，11时自动关闭灯光；数码显示输出器(7)电路中，三极管Q8、Q9的基极分别与单片机(1)的2根输出管脚IOB4、IOB5电连接，集电极分别与数码管DS1、DS2的2个位选端电连接，数码管DS1、DS2的7个段选端通过限流电阻R21～R27与单片机(8)的另外7根输出管脚IOB8～IOB15电连接，数码管DS1、DS2实时显示教室当前人数。
本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果：采用上述方案，可有效地对教室灯光、空调进行智能控制，较好地解决了教室照明、空调设备电能浪费严重的问题，本实用新型结构简单，成本低，可靠性高，控制灵敏，智能化程度高，适用于学校，尤其是大力倡导建设节约型校园的学校，具有节约用电、智能控制、人机交互等优点。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图。
图2为本实用新型的电路结构图。
图中单片机及各单元电路的编号为：(1)凌阳SPCE061A单片机、(2)红外发射接收器电路、(3)光线温度检测器电路、(4)按键输入器电路、(5)继电控制器电路、(6)声音输出器电路、(7)数码管显示器电路、(8)串行通信电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
1、红外发射接收器(2)电路中，单片机SPCE061A(1)输入I/O口IOB2与IC1音频译码器LM567的第八脚电连接，单片机SPCE061A(1)输入I/O口IOB3与IC2音频译码器LM567的第八脚电连接；此电路的两对一前一后的红外发射接收对管分别安装在教室门口两侧，当红外发射管与接收管之间没有被人挡住时，红外接收管由于接收到红外发射信号而导通，输出低电平；当红外发射管与接收管之间被人挡住时，红外接收管由于接收不到红外发射信号而关断，输出高电平，因而利用其输出电平的高低可以判断红外发射接收对管之间有无人进出教室。为了防止外界环境光的干扰，采用了LM567锁相环音频译码器。由LM567第5脚输出的频率为10kHz幅值约为4V的标准方波，经过复合三级管Q1、Q2和Q3、Q4放大电路放大后，驱动红外发射管VL1、VL2发射红外脉冲信号，无人进出教室时，红外接收管接收到的方波信号，经运算放大器LM324放大后，输入到音频译码器LM567，通过LM567进行内部识别译码后，其第8脚输出低电平；有人进出教室时，红外接收管接收不到方波信号，LM567第8脚输出高电平；
2、光线温度检测器(3)电路中光敏电阻R16与分压电阻R14、热敏电阻R17与分压电阻R15并联于稳压管TL431的两端，单片机(1)通过设置为A/D输入的I/O口IOA3与光敏电阻R16和分压电阻R14的串联中间点LO连接，单片机SPCE061A(1)通过设置为A/D输入的I/O口IOA4与热敏电阻R17和分压电阻R15的串联中间点TO连接，此电路采用+5V的电源电压通过稳压管TL431稳压到2.5V作为参考电压，提供给由电阻和光敏电阻组成的分压电路以及电阻和热敏电阻组成的分压电路；
3、按键输入电路(4)中，单片机SPCE061A(1)输入I/O口IOA0、IOA1、IOA2分别与按键KEY1、KEY2、KEY3电连接；
4、继电控制器(5)电路中，灯光控制由驱动电阻R18、三极管Q5、二极管VD1和输出继电器RL1组成，单片机SPCE061A(1)的I/O口管脚与驱动电阻R18和三极管Q5基极电连接，输出继电器RL1接在三极管Q5集电极和电源VDD之间，照明设备接口与输出继电器RL1的开关触点电连接。空调控制由驱动电阻R19、三极管Q6、二极管VD2和输出继电器RL2组成。单片机SPCE061A(1)的I/O口管脚与驱动电阻R19和三极管Q6基极电连接，输出继电器RL2接在三极管Q6集电极和电源VDD之间，空调设备接口与输出继电器RL2的开关触点电连接。此电路采用晶体管作为开关型器件，通过单片机I/O端口输出控制信号来控制晶体管的导通和关断，以控制继电器的触点吸合与断开，实现照明设备开关及空调设备启停的控制功能；
5、声音输出器(6)电路中，单片机SPCE061A(1)输出的I/O口管脚IOB0通过驱动电阻R20与三极管Q7基极电连接，三极管Q7集电极与蜂鸣器BUZZER电连接，三极管发射极接地。此电路采用晶体管作为开关型器件，当单片机I/O端口输出的控制信号为高电平时，晶体管导通，蜂鸣器报警，当单片机I/O端口输出的控制信号为低电平时，晶体管关断，蜂鸣器停止报警；
6、数码显示输出电路(7)中，三极管Q8、Q9的基极分别与单片机SPCE061A(1)的2根输出管脚IOB4、IOB5电连接，集电极分别与数码管DS1、DS2的高位和低位2个位选端电连接，发射集接电源，数码管DS1、DS2的7个段选端a、b、c、d、e、f、g通过限流电阻R21-R27分别与单片机SPCE061A(1)的7根输出管脚IOB8、IOB9、IOB11、IOB12、IOB13、IOB14、IOB15电连接，此电路采用动态扫描方式；
7、串行通信(8)电路中，单片机SPCE061A(1)通过两根设置为串行通信口RXD、TXD的I/O口IOB10、IOB7分别与电平转换电路MAX232的12脚、11脚电连接，串行通信接口DB9的3脚RXD、2脚TXD分别与电平转换电路MAX232的13脚、14脚电连接，串行通信接口DB9的5脚接地，串行通信接口DB9通过串行通信电缆与PC机RS232串口电连接。
Claims (5)
1、一种由单片机控制的教室灯光空调智能控制装置，包括带有A/D转换功能的单片机以及外围的红外发射接收器、光线温度检测器、按键输入器、继电控制器、声音输出器、数码显示输出器以及串行通信器，其特征是：单片机(1)通过两根设置为输入的I/O口的管脚与红外发射接收器(2)电路电连接，再通过两根设置为A/D输入的I/O口的管脚与光线温度检测器(3)电路电连接；又通过3根设置为输入的I/O口的管脚与按键输入器(4)电路电连接；又通过一根设置为输出的I/O口的管脚与继电控制器(5)电路电连接；又通过一根设置为输出的I/O口的管脚与声音输出器(6)电路电连接；又通过9根设置为输出的I/O口的管脚与数码显示器(7)电路电连接；又通过两根设置为串行通信口的I/O口的管脚与串行通信器(8)电路电连接。
2、根据权利要求1所述的一种由单片机控制的教室灯光空调智能控制装置，其特征是所述红外发射接收器(2)由红外发射接收对管、音频译码器组成，其中单片机(1)输入I/O口分别与音频译码器IC1、IC2的第八脚电连接，红外发射接收对管置于教室入口处两侧。
3、根据权利要求1所述的一种由单片机控制的教室灯光空调智能控制装置，其特征是所述光线温度检测器(3)由光敏电阻R16、热敏电阻R17和其它元件组成，其中光敏电阻R16与分压电阻R14、热敏电阻R17与分压电阻R15并联于稳压管TL431的两端，单片机(1)输入I/O口与光敏电阻R16和分压电阻R14的串联中间点LO连接，单片机(1)输入I/O口与热敏电阻R17和分压电阻R15的串联中间点TO连接。
4、根据权利要求1所述的一种由单片机控制的教室灯光空调智能控制装置，其特征是所述串行通信(8)电路由电平转换电路MAX232和串行通信接口DB9组成，其中串行通信(8)电路中，串行通信接口DB9的2、3脚分别与电平转换电路MAX232的14脚、13脚电连接，串行通信接口DB9的5脚接地，串行通信接口DB9通过串行通信电缆与PC机RS232串口电连接。
5、根据权利要求1所述的一种由单片机控制的教室灯光空调智能控制装置，其特征是所述继电控制器(5)电路、声音输出器(6)电路以及数码显示器(7)电路共同组成输出电路，其中，继电控制器(5)电路中，单片机(1)输出的I/O口管脚IOA5通过驱动电阻R18与三极管Q5基极电连接，输出继电器接在三极管Q5集电极和电源之间，输出接口与输出继电器的开关触点RL1电连接；声音输出器(6)电路中，单片机(1)输出的I/O口管脚IOBO通过驱动电阻R20和三极管Q7基极电连接，三极管Q7集电集与蜂鸣器BUZZER电连接，三极管Q7发射极接地；数码显示输出器(7)电路中，三极管Q8、Q9的基极分别与单片机(1)的2根输出管脚IOB4、IOB5电连接，集电极分别与数码管DS1、DS2的2个位选端电连接，数码管DS1、DS2的7个段选端通过限流电阻R21～R27与单片机(8)的另外7根输出管脚IOB8～IOB15电连接。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080917 Termination date: 20101113 |