CN206136412U - 一种室内led灯节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内LED灯节能控制系统，包括第一处理器和第二处理器，A/D采集环境光模块和人体红外传感器模块连接至第一处理器模块，第一处理器模块连接第一继电器驱动模块，第一继电器驱动模块连接至LED灯，A/D采集环境光模块连接至第二处理器，第二处理器通过第二继电器驱动模块连接开关量调压变压器模块，开关量调压变压器模块连接至LED灯。本实用新型以AT89C52单片机作为控制装置的智能部件，采用热释红外传感器检测人体的存在，采用光敏电阻构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光强弱的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制。

Description

一种室内LED灯节能控制系统

技术领域

本实用新型属于节能控制技术领域，具体涉及一种室内LED灯节能控制系统。

背景技术

随着社会的发展,对照明系统的需求激增。就建筑的照明系统来说，许多地方的灯经常是从早到晚开着的，不管这些房间或楼道是否有人，也不管有多少人。或者，当自然光照度很好时，灯不能及时关闭；反之，当自然光照度难以满足人的需求时，又不能及时打开灯光。这种照明方式，不仅造成能源的浪费，而且不能满足人对照明的基本需求，同时也给人的视力造成了很大的影响。现代照明除了满足人的基本生活、学习要求之外，将更注重能量的节省和使用上的便利，以及满足人类工程学的个性方面的要求。所以要做到合理、经济、节能，首先应采用先进成熟的技术和产品，如电光源、灯具、照明控制系统。因此，适应不同个人和工作需要，结合自动调节与手动调节的智能化照明系统已经不可或缺。而在大学校园的建设热潮中，各大高校的建设者也意识到了智能照明的重要性。相对商业楼宇而言，大学校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多，所以控制教室照明是节能的关键。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，而且还能节省开支。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种室内LED灯节能控制系统，通过人体红外检测、光照检测和电压分级控制，实现节能。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种室内LED灯节能控制系统，包括第一处理器和第二处理器，A/D采集环境光模块和人体红外传感器模块连接至第一处理器模块，第一处理器模块连接第一继电器驱动模块，第一继电器驱动模块连接至LED灯，A/D采集环境光模块连接至第二处理器，第二处理器通过第二继电器驱动模块连接开关量调压变压器模块，开关量调压变压器模块连接至LED灯。

作为本实用新型方案的优选实施方式，所述第一处理器与第二处理器均采用STC89C52单片机。所述控制系统还包括时钟模块，时钟模块的时钟输入端SCLK接第一处理器的P1.5引脚，数据输入/输出端I/0接第一处理器的P1.6引脚，RST接第一处理器的P1.7引脚。所述控制系统还包括数码管显示模块，数码管显示模块包括74LS373锁存器，两个锁存器的C引脚分别连接至第一处理器的P1.0引脚和P1.1引脚。所述控制系统还包括超时报警模块，超时报警模块连接至第一处理器。所述控制系统还包括IR红外遥控模块，IR红外遥控模块连接至第二处理器。

由于需要采集环境光的具体数值，采用光敏电阻通过AD把环境亮度转换成相应的具体数值，然后将该数值传给单片机。采用集成电路HC-SR501，该芯片是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件就可构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、蜂鸣器、自动门、电风扇等装置，特别适用于企业、宾馆、商场的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。传统的时钟芯片，如MC146818,MC68H68T,LM8365等，这些芯片的引脚太多，体积大，占用的口线多。而现在流行的串行时钟芯片很多，如DS1302，DS1305，DS1307，PCF8485等，这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛的使用。考虑到本系统停电时只需对时钟电路提供电源、且不需要占用太多单片机资源，故本系统采用具有充电能力的低功耗1*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器的实时时钟芯片DS1302。由于电磁继电器简单易用，开关状态极其容易判断，采用继电器控制。继电器是一种当输入量(电、磁、声、光、热)达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。其具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。

本实用新型有益效果是:本实用新型以AT89C52单片机作为控制装置的智能部件，采用热释红外传感器检测人体的存在，采用光敏电阻构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光强弱的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制，避免了教室用电的大量浪费，有较好的收益效果。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的具体实施方式的系统控制流程图。

图2是本实用新型的具体实施方式的系统结构框图。

图3是本实用新型的具体实施方式的ISP下载模块电路图。

图4是本实用新型的具体实施方式的电源模块电路图。

图5是本实用新型的具体实施方式的A/D采集环境光模块电路图。

图6是本实用新型的具体实施方式的时钟模块电路图。

图7是本实用新型的具体实施方式的数码管显示电路图。

图8是本实用新型的具体实施方式的STC89C52的引脚图。

图9是本实用新型的具体实施方式的系统复位电路图。

图10是本实用新型的具体实施方式的系统晶振电路图。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示，本实用新型的节能控制系统是以单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包括:ISP下载模块、电源模块、时钟模块、灯光供电电压模块、继电器驱动模块、数码管显示模块、A/D采集环境光模块、人体红外传感器模块、超时报警模块、IR红外遥控模块。

本系统的主控模块主要采用STC公司的STC89C52作为主控芯片，它是一种低功耗，8位CMOS工艺处理器，具有8K在线可编程Flash存储器，片内的Flash可多次编程，为在线编程提供了方便。片内有128字节的RAM,8KB的EEPROM，由于合理的安排使用片内RAM空间，所以没有扩展的片外RAM，使电路结构简单。由于电路控制的复杂性，本实用新型采用两个STC89C52芯片，分别为第一处理器和第二处理器，来实现对LED灯的控制。第一处理器主要用来控制时钟模块、人体红外传感器模块、继电器驱动模块和超时警报模块；第二处理器主要用来控制A/D采集环境光模块、IR红外遥控模块和灯光供电电压模块。

如图3所示，为ISP下载模块电路图，STC89C52芯片支持在线编程(ISP)功能，用户可以通过STC89C52在线编程接口直接对电路板上的CPU进行在线编程，方便程序的修改和烧写。ISP进行在线编程时，用AT89C52芯片的P3.0、P3.1引脚，通过PC并口，根据ISP协议制作简单的编程器就可对CPU进行编程，使用方便、快捷，且工作显示信号清晰。

如图4所示，为电源模块的电路图，要取得+5V电压，若选用12V的变压器，整流滤波后输出往往大于12V，会使稳压器功耗大，自身温度较高。故不选用输出电压为12V的变压器，而选用输出电压为9V的变压器。系统接通220V交流电源后，将220V交流电变压到9V，经过二极管全波整流、电解电容C23，C24滤波，再经一只正输出稳压器LM7805，为了缓冲负载突变，改善瞬态响应，输出端还采用了电容C25、C26，最后得到+5V的直流工作电源，用于给控制系统中单片机及其它外围电路的VCC+端供电。

如图5所示，A/D采集环境光模块选用的AD为PCF8591--8位A/D和D/A转换器，通过该型号的A/D将光敏电阻输出的电压值(模拟量)转换成数字量。来供后续电路、单片机的控制运算处理。

根据教室灯光使用特性，该系统还应受到时间的控制，控制系统的时间应符合学校的作息时间。比如晚间休息、假期等时间段应该关掉教室灯光控制系统，以节约能源，因此本研究还加入硬件时钟电路以保证系统的智能化运行。如图6所示，其中VCC1外接3.6V可充电的锂电池，为DS1302的备用电源(可以用电池或者超级电容器，虽然DS1302在主电源掉电后的耗电很小，但是如果要长时间保证时钟正常，最好选用小型充电电池。如果断电时间较短，可以用漏电较小的普通电解电容器代替)。在主电源关闭的情况下，由Vcc1给DS1302供电，保持时钟的连续运行。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送，与单片机的复位信号相连。时钟输入端SCLK接单片机STC89C52-1的P1.5引脚，进行时钟控制。数据输入/输出端I/0接第一控制器的P1.6引脚，进行数据传输RST接第一控制器的P1.7引脚，DS1302在第一次加电后，必须进行初始化操作，初始化后就可以按正常方法调整时间。

如图7所示，为数码管显示电路图，由于教室日光灯的控制在自动控制模式下是严格按照作息制度控制的，为了更加直观的提醒教室人员时间，以确保及时合理利用自己的时间，添加此时间显示模块。该电路用到了两个74LS373锁存器，用来对8位数码管的段数据和位数据的选择控制，硬件连线两个74LS373的1D～7D引脚均连接到第一控制器的P0端口。代号为U2的74LS373芯片的C引脚接连接到第一控制器的P1.1引脚，代号为U4的74LS373芯片的C引脚接连接到第一控制器的P1.0引脚。

通过光敏电阻采集到的具体光强数值，分8个等级将LED日光灯输入电压分为8级，从而有级调压以达到日光灯亮度等级的控制。所研制的控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数。可以实现自动与手动控制相兼容。在自然环境光较强光线足够时，无论人是否存在，都不开灯；在自然环境光较弱时，有人存在且超过一定时间，控制器自动打开电灯，直到人离开后再延时一定时间后关灯。同时，还要按作息时间来控制，夜晚超过11点，若还有人存在，则警报响起提醒人离开，若有特殊情况则可通过红外遥控关闭自动控制器的运行，改用红外开关来手动控制，以解决因特殊情况下，自动控制器的不人性化运行。

上面对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种室内LED灯节能控制系统，其特征在于,包括第一处理器和第二处理器，A/D采集环境光模块和人体红外传感器模块连接至第一处理器模块，第一处理器模块连接第一继电器驱动模块，第一继电器驱动模块连接至LED灯，A/D采集环境光模块连接至第二处理器，第二处理器通过第二继电器驱动模块连接开关量调压变压器模块，开关量调压变压器模块连接至LED灯。

2.根据权利要求1所述的室内LED灯节能控制系统，其特征在于,所述第一处理器与第二处理器均采用STC89C52单片机。

3.根据权利要求1所述的室内LED灯节能控制系统，其特征在于,所述控制系统还包括时钟模块，时钟模块的时钟输入端SCLK接第一处理器的P1.5引脚，数据输入/输出端I/0接第一处理器的P1.6引脚，RST接第一处理器的P1.7引脚。

4.根据权利要求1所述的室内LED灯节能控制系统，其特征在于,所述控制系统还包括数码管显示模块，数码管显示模块包括74LS373锁存器，两个锁存器的C引脚分别连接至第一处理器的P1.0引脚和P1.1引脚。

5.根据权利要求1所述的室内LED灯节能控制系统，其特征在于,所述控制系统还包括超时报警模块，超时报警模块连接至第一处理器。

6.根据权利要求1所述的室内LED灯节能控制系统，其特征在于,所述控制系统还包括IR红外遥控模块，IR红外遥控模块连接至第二处理器。