專利名稱：節(jié)電照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型及一種節(jié)電照明系統(tǒng)，屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在以往傳統(tǒng)的大學(xué)教室管理中，教室照明燈的管理處于無序狀態(tài)，特別是 晚上自修時間，幾乎所有的照明燈都處于開啟狀態(tài)，而自修學(xué)生在教室的分布 很不均勻，有些教室?guī)缀鯖]人，而照明燈依舊開啟，且"長明燈"現(xiàn)象普遍存 在，造成了極大的浪費。
已有的節(jié)能技術(shù)實現(xiàn)方案為通過給日光燈安裝智能裝置，人進來坐下，座 位上方的燈就自動亮起，人離開，燈自動熄滅。這種智能裝置叫日光燈遠紅外 節(jié)能開關(guān)，安裝后，日光燈可以根據(jù)光照度及需要照明范圍，自動感應(yīng)控制電 源開關(guān)。
已有技術(shù)是只要教室有人，不論多少，日光燈都會亮，其中存在有三個問 題教室人數(shù)少時日光燈也會亮，電能利用率低，節(jié)能效果不明顯；教室人數(shù) 少時，只有人座位上方的燈亮，照度低，學(xué)生容易形成近視眼；不能集中控制 及按照自修時間自動關(guān)燈。
為了解決以上的問題，加強對大學(xué)教室的節(jié)能管理，就需要做到按照學(xué)生 實際需求合理開放自修教室。該實用新型是基于單片機技術(shù)并結(jié)合方向型人體 感應(yīng)探測傳感系統(tǒng)和軟件控制技術(shù)而設(shè)計的一種動態(tài)教室智能控制系統(tǒng)。所謂 智能控制，是根據(jù)教室內(nèi)的實時人數(shù)和照度，動態(tài)開啟或關(guān)閉照明燈。其所用 到的已知技術(shù)主要包括人流量檢測技術(shù)和照明控制技術(shù)，人流傳感器主要采用 頂裝漫反射光幕檢測方式，每組人流傳感器由一個紅外線發(fā)射器和一個紅外線 接收器組成。發(fā)射器和接收器制作成一體化，發(fā)射器發(fā)射的紅外線當(dāng)遇到人體 或衣服時會被反射，而當(dāng)接收器接受到被反射的紅外線后，認為有人通過，接 收器沒有接受到紅外線認為無人狀態(tài)。將出入口寬度劃分成多個區(qū)域，每個區(qū)域都有對應(yīng)的人流傳感器，確保在出入口任何位置的人體或衣服都可以有對應(yīng) 被反射的紅外線。通過區(qū)域劃分就可以檢測多人同時通過的人流數(shù)據(jù)。
頂裝漫反射光幕檢測方式，安裝方便，只需安裝在出入口即可。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種節(jié)電照明系統(tǒng)，以解決大學(xué)教室照明燈集中 控制及電能利用率低和浪費問題。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案 一種節(jié)電照明系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括一個總控制單元和與教室數(shù)量相同個數(shù)的子級聯(lián)控制單元，所述的 總控制單元包括主單片機、實時時鐘電路、連接子級聯(lián)控制單元與主單片機的 地址鎖存器、通信接口電路、鍵盤和顯示裝置；所述的實時時鐘電路通過串行
時鐘輸入引腳和串行數(shù)據(jù)i/o引腳分別連入主單片機的一個定時器外部輸入引
腳和另一個定時器外部輸入引腳，所述的地址鎖存器數(shù)據(jù)總線口連入主單片機
相應(yīng)的I/0口，所述的通信接口電路連入主單片機相應(yīng)的接口，所述的鍵盤的 數(shù)據(jù)總線口和顯示裝置的數(shù)據(jù)總線口分別連入單片機相應(yīng)的I/O 口；所述的子 級聯(lián)控制單元包括次單片機、用于和總控制單元的通信接口電路相匹配連接的 另一個通信接口電路、進出教室的人流量檢測電路、教室電源控制裝置、照度 檢測和開、關(guān)門檢測裝置，所述的照度檢測和開、關(guān)門檢測裝置分別連入次單 片機相應(yīng)的I/0口，所述的另一個通信接口電路連入次單片機的相應(yīng)接口，所 述的人流量檢測電路輸出連入次單片機相應(yīng)的I/O 口，所述的教室電源控制裝 置也連入次單片機相應(yīng)的I/O 口。
所述的主控制單元的通信接口電路通過串行口接收器輸入引腳和串行口 發(fā)送器輸出引腳分別接子控制單元中通信接口電路的串行口接收器輸入引腳 和串行口發(fā)送器輸出引腳。
所述的進出教室的人流量檢測電路包括安裝在教室門口內(nèi)外的至少一對 紅外線光發(fā)射與接收裝置和用于進入教室或走出教室人員計數(shù)的D觸發(fā)器，所述的D觸發(fā)器的一個輸出端連入次單片機的一個1/0 口，該D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸 入端和時鐘輸入端分別與一對紅外線光發(fā)射與接收裝置的輸出相接。
所述的紅外線光發(fā)射與接收裝置包括紅外線光發(fā)射調(diào)制電路、紅外線光 接收電路、低通濾波電路、信號放大電路和解調(diào)電路，所述的紅外線光發(fā)射調(diào) 制裝置由一個限流電阻和發(fā)光二極管及高頻三極管串聯(lián)構(gòu)成，所述的紅外線光 接收電路由一個限流電阻和一個紅外線光接收二極管構(gòu)成，所述的解調(diào)電路由 用于調(diào)制相位的芯片構(gòu)成，其中紅外線光發(fā)射調(diào)制裝置中的高頻三極管的基極 連入芯片的高頻振蕩源輸出，紅外線接收電路的輸出接低通濾波電路的輸入， 低通濾波電路的輸出接信號放大電路輸入，信號放大電路的輸出接芯片的輸入
4山順。
本實用新型有益效果能在總控制主機單元中實時時鐘芯片精確的時間 內(nèi)，由單片機根據(jù)照度檢測結(jié)果的分析，實時地打開各個子控制單元下的其中 一個教室的照明燈，這時人流量檢測把這些教室里人數(shù)檢測的結(jié)果，傳回給總 控制主機單元，當(dāng)這些教室里的人數(shù)達到或者超過系統(tǒng)設(shè)定的人數(shù)上限時，總 控制主機單元通過級聯(lián)控制，開啟下個教室的照明燈，依次類推。就避免了有 些自修教室人數(shù)較少或沒人的情況下，照明燈依然開啟的情況，提高了電能的 利用率，同時在總控制主機單元中，設(shè)定在晚自修結(jié)束之后的某個時間，將所 有教室的照明燈統(tǒng)一關(guān)閉，可有效杜絕"長明燈"現(xiàn)象。


圖l是本實用新型的框圖2是總控制單元的原理圖3是人流量檢測及電源控制單元的原理圖4是一路紅外發(fā)射與接收調(diào)制解調(diào)電路的原理圖。
具體實施方式
一種節(jié)電照明系統(tǒng)，具體實施方式
是
圖l是本實用新型的圖，該裝置包括總控制單元、與教室數(shù)量相同個數(shù)的子控制級聯(lián)單元，每個子級聯(lián)控制單元都連入總控制單元，每個子控制單元包 括安裝在每個教室門口的人流量檢測裝置、開關(guān)門檢測裝置以及照明控制裝 置。
總控制單元的工作原理是總控制單元主要是給各個子級聯(lián)控制單元傳遞 一個較為準(zhǔn)確和統(tǒng)一的時間信息，進行統(tǒng)一的照明調(diào)度控制；總控制單元中采用 專用的時間芯片，產(chǎn)生準(zhǔn)確的時間信息，并可通過設(shè)在總控制單元的鍵盤進行 時間調(diào)整和設(shè)定，并可以通過顯示裝置輪替顯示各個房間的人流量信息和照明 情況；通過總控制單元可以對所有級聯(lián)教室的照明進行集中控制，也可以對某 一教室的照明進行單一控制；例如首先在一個區(qū)域內(nèi)開啟一個教室的照明燈， 其他教室照明燈全部關(guān)閉；采用人體探測技術(shù)檢測該教室里的學(xué)生人數(shù)，當(dāng)達 到或超過系統(tǒng)規(guī)定的人數(shù)之后，由總控制單元控制下一個教室的照明燈開啟， 繼續(xù)檢測教室內(nèi)的人數(shù)，依次類推，當(dāng)需要全部或部分關(guān)閉照明燈時(例如晚 自修結(jié)束、假期等)，由總控制單元控制照明燈全部或部分處于關(guān)閉狀態(tài)。
每個教室自修人數(shù)統(tǒng)計的原理是子控制單元通過通訊接口接收來自總控 制單元發(fā)來的時間信息，定時啟動和關(guān)閉檢測電路，其中子控制單元中的人流 量檢測是通過頂裝漫反射光幕檢測方式，在門口形成一道紅外光幕，把一個門 劃分幾個區(qū)域，每個區(qū)域都裝有一對紅外發(fā)射、接收單元， 一個紅外發(fā)射、接 收單元檢測進門，另一個檢測出門，可以達到同時對多人進出計數(shù)；例如當(dāng) 有人進門時，相應(yīng)的紅外光接收器收到來自人體反射的紅外光，通過人流檢測 電路中的觸發(fā)器觸發(fā)，給單片機一個代表進門的高電平信號，當(dāng)有人出門時， 相應(yīng)的紅外光接收器收到來自人體反射的紅外光，通過人流檢測電路中的觸發(fā) 器觸發(fā)，給單片機一個代表出門的低電平信號，單片機把進門總?cè)藬?shù)與出門的 總?cè)藬?shù)做減法運算得出教室里實際的人數(shù)。由于自然光和一些其他照明設(shè)備發(fā) 出的光線中也含有紅外光，這些光線會被紅外接收器收到，容易產(chǎn)生干擾和誤 動作，為了防止這種現(xiàn)象，將紅外管發(fā)射的光線經(jīng)過10KHZ (或38KHZ)左右的調(diào)制，向外發(fā)出紅外脈沖光，紅外接收器對接收到的光信號進行選頻，取
出10KHZ (或38KHZ)的紅外信號，最后進行放大整形。同時采用開關(guān)門檢 測排除了開關(guān)門對有效計數(shù)的干擾，照度檢測可以根據(jù)外界光線的變化把實時 的信息傳給主控制單元，由它實時開啟教室照明控制裝置。
圖2所示了總控制單元的原理圖，包括單片機W77E58P-40、地址鎖存器 SN74HC573、 485通信電路、實時時鐘裝置、鍵盤和顯示裝置；地址鎖存器的數(shù) 據(jù)輸入端口 2腳 9腳分別接單片機P0 口的P00 P07， 11腳接單片機的ALE， 20腳接5V電源，l腳、IO腳接地；485通信電路主要由MAX485CAP芯片及其 外圍元件構(gòu)成，485芯片的1腳、4腳分別接單片機的P30、 P31， 485芯片的2 腳、3腳一起接P32， 8腳接5V電源，5腳接地，電阻R4與跳線JP2串聯(lián)，接 在6腳與7腳之間；電阻R2、 R3、 R8和三極管Q1構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路，R8為基極 的限流電阻，R3的一端接Q1的集電極，另一端接+12V， R2的一端接單片機的 P33，另一端接12V電源；實時時鐘電路主要由專用時間芯片PCF8563P及外圍 電路構(gòu)成，芯片的1腳、2腳之間串接一個晶振X2， l腳到地之間串接一個可 變電容C8， 4腳接地，8腳接電源，7腳、6腳、5腳分別通過電阻R7、 R6、 R5 接5V電源，5腳、6腳分別接單片機P34、 P35，實時時鐘電路的供電電源采用 兩路供電方式， 一路為5V電源通過二極管D1接實時時鐘芯片的8腳，另一路 為電池的正極通過二極管D2接實時時鐘芯片的8腳；鍵盤主要由8個按鍵與 一個9引腳的電阻排構(gòu)成，8個按鍵的一端分別與電阻排的2 9腳一一對應(yīng)連 接，它們的另一端一起接5V電源，電阻排的1腳也接5V電源，電阻排的2 9 腳分別與單片機的P1 口的P10 P17—一對應(yīng)連接；顯示電路主要由液晶模組 JP1組成，液晶模組的9 16腳分別與單片機P0 口的P00 P07 —一對應(yīng)連接， 3腳接分壓電路的輸出端，所述的分壓電路由滑動變阻器構(gòu)成，它的一端接液 晶模組的18腳，另一端接地，滑動觸頭接3腳，4腳、5腳、6腳分別接單片 機的P36、 P37、 P27腳，7腳接地址鎖存器的19展卩，8腳接由電阻R8與電容C8串聯(lián)構(gòu)成的復(fù)位電路的輸出端，l腳、19腳接地，2肚卩、20腳接5V電源； 單片機的RESET接由電阻Rl和電容Cl串聯(lián)構(gòu)成的復(fù)位電路的輸出端。
圖3所示了人流量檢測及電源控制單元的原理圖，它包括單片機AT89C52， 485通信電路，雙上升沿觸發(fā)器74LS74及紅外線發(fā)射接收電路；485通信電路 主要由MAX485CAP芯片及其外圍元件構(gòu)成，485芯片的1腳、4腳分別接單片 機的P30、 P31， 485芯片的2腳、3腳一起接P25， 8腳接5V電源，5腳接地， 電阻R1與跳線JP1串聯(lián)，接在6腳與7腳之間。電阻R9、 RIO、 Rll和三極管 Ql構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路，R9為基極的限流電阻，R10為Q1的集電極的限流電阻， Rll接在基極與發(fā)射極之間，Ql的集電極接單片機的P26， R3的CON一幾端接 總控制單元的轉(zhuǎn)換電路中三極管的集電極。
圖4所示了一路由LM567組成的紅外發(fā)射與接收調(diào)制解調(diào)電路，電阻R3 和紅外線光敏二極管D1串聯(lián)構(gòu)成紅外接收電路，其中電阻R3為紅外線光敏二 極管Dl提供偏置，紅外線光敏二極管Dl的輸出的信號通過由電容C3和電阻 R4串聯(lián)構(gòu)成的電路輸入到運放U4A的反相輸入端，運放U4A的正相輸入端接地， 運放U4A的反相輸入端與輸出端串接由電阻R5和可調(diào)電阻VR1，其中運放U4A 對紅外線光敏二極管Dl的輸出的信號進行放大，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻VR1可以改變 放大倍數(shù)，改變紅外接收電路靈敏度；運放U4A的輸出接芯片U3的3腳，U3 的1腳、2腳分別通過電容C5、電容C6接地，U3的5腳與6腳之間接電阻R6， U3的6腳通過電容C8接地，U3的4腳通過R7接+12V， 7腳接地，8腳經(jīng)上拉 電阻R13與+12V相連，紅外線發(fā)射管D2與電阻R8串聯(lián)接在三極管Q2的集 電極，三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的基極通過電容C7接U3的5腳， 其中U3為鎖相環(huán)集成電路LM567, LM567產(chǎn)生的方波電信號調(diào)制在紅外線光信 號上并發(fā)射出去，紅外線光敏二極管接收該信號，并把其變?yōu)殡娦盘枺?jīng)放大， 又被LM567自身檢測，當(dāng)LM567自身的振蕩頻率與要接收的信號頻率相同時， 其8腳輸出低電平到U2A的2腳，其中U2A為74LS74的其中一個D觸發(fā)器，另一個D觸發(fā)器為U2B， 74LS74的3腳、12腳、11腳分別接另外幾路紅外發(fā) 射與接收調(diào)制解調(diào)電路的輸出，雙D觸發(fā)器74LS74 —個D觸發(fā)器完成教室門 口一定區(qū)域的進出人方向的鑒別，雙D觸發(fā)器74LS74的2腳為進方向紅外傳 感器信號輸入，3腳為出方向紅外傳感器信號輸入，此兩路信號經(jīng)D觸發(fā)器可 以識別出進，出門方向，單片機根據(jù)進、出門方向信號和計數(shù)脈沖，再經(jīng)過一 定的算法就可以準(zhǔn)確計算教室內(nèi)人員的多少。
權(quán)利要求1.一種節(jié)電照明系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括一個總控制單元和與教室數(shù)量相同個數(shù)的子級聯(lián)控制單元，所述的總控制單元包括主單片機、實時時鐘電路、連接子級聯(lián)控制單元與主單片機的地址鎖存器、通信接口電路、鍵盤和顯示裝置；所述的實時時鐘電路通過串行時鐘輸入引腳和串行數(shù)據(jù)I/O引腳分別連入主單片機的一個定時器外部輸入引腳和另一個定時器外部輸入引腳，所述的地址鎖存器數(shù)據(jù)總線口連入主單片機相應(yīng)的I/O口，所述的通信接口電路連入主單片機相應(yīng)的接口，所述的鍵盤的數(shù)據(jù)總線口和顯示裝置的數(shù)據(jù)總線口分別連入單片機相應(yīng)的I/O口；所述的子級聯(lián)控制單元包括次單片機、用于和總控制單元的通信接口電路相匹配連接的另一個通信接口電路、進出教室的人流量檢測電路、教室電源控制裝置、照度檢測和開、關(guān)門檢測裝置，所述的照度檢測和開、關(guān)門檢測裝置分別連入次單片機相應(yīng)的I/O口，所述的另一個通信接口電路連入次單片機的相應(yīng)接口，所述的人流量檢測電路輸出連入次單片機相應(yīng)的I/O口，所述的教室電源控制裝置也連入次單片機相應(yīng)的I/O口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的節(jié)電照明系統(tǒng)，其特征在于所述的主控制單 元的通信接口電路通過串行口接收器輸入引腳和串行口發(fā)送器輸出引腳分別 接子控制單元中通信接口電路的串行口接收器輸入引腳和串行口發(fā)送器輸出 引腳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的節(jié)電照明系統(tǒng)，其特征在于所述的進出教室 的人流量檢測電路包括安裝在教室門口內(nèi)外的至少一對紅外線光發(fā)射與接收 裝置和用于進入教室或走出教室人員計數(shù)的D觸發(fā)器，所述的D觸發(fā)器的一個輸出端連入次單片機的一個I/O 口，該D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端和時鐘輸入端分別與一對紅外線光發(fā)射與接收裝置的輸出相接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)電照明系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外線光發(fā)射與接收裝置包括紅外線光發(fā)射調(diào)制電路、紅外線光接收電路、低通濾波電 路、信號放大電路和解調(diào)電路，所述的紅外線光發(fā)射調(diào)制裝置由一個限流電阻 和發(fā)光二極管及高頻三極管串聯(lián)構(gòu)成，所述的紅外線光接收電路由一個限流電 阻和一個紅外線光接收二極管構(gòu)成，所述的解調(diào)電路由用于調(diào)制相位的芯片構(gòu) 成，其中紅外線光發(fā)射調(diào)制裝置中的高頻三極管的基極連入芯片的高頻振蕩源 輸出，紅外線接收電路的輸出接低通濾波電路的輸入，低通濾波電路的輸出接 信號放大電路輸入，信號放大電路的輸出接芯片的輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種節(jié)電照明系統(tǒng)，包括一個總控制單元和與教室數(shù)量相同個數(shù)的子級聯(lián)控制單元，所述的總控制單元包括主單片機、實時時鐘電路、連接子級聯(lián)控制單元與主單片機的地址鎖存器、通信接口電路、鍵盤和顯示裝置；所述的實時時鐘電路通過串行時鐘輸入引腳和串行數(shù)據(jù)I/O引腳分別連入主單片機的一個定時器外部輸入引腳和另一個定時器外部輸入引腳，所述的地址鎖存器數(shù)據(jù)總線口連入主單片機相應(yīng)的I/O口，所述的通信接口電路連入主單片機相應(yīng)的接口，所述的鍵盤的數(shù)據(jù)總線口和顯示裝置的數(shù)據(jù)總線口分別連入單片機相應(yīng)的I/O口；該系統(tǒng)提高了電能的利用率，可在晚自習(xí)結(jié)束后設(shè)定某個時間關(guān)閉所有教室的照明燈，杜絕“長明燈”現(xiàn)象。
文檔編號G05B19/02GK201294666SQ20082022104
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者宋北光 申請人:宋北光