阅览室照明控制系统设计

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1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目： 阅览室照明控制系统设计 学习中心： 重庆信息工程专修学院奥鹏学习中心 年级专业： 0409 级电气工程及自动化 学生姓名： 王 雅 学 号： 0451480372 指导教师：韩 亚 军 职 称： 讲师 导师单位： 重庆信息工程专修学院 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 年 月 日中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员 王 雅 1设计 论文 题目：阅览室照明控制系统设计 2学生完成设计 论文 期限： 年 月 日至 年 月 日 3设计 论文 课题要求： 完成阅览室照明的智能控制，通过室内光线的强弱

2、，再根据室内人数的多少，来控制开灯的数目，从而达到节能的目的，减少管理人员的工作量。 4实验（上机、调研）部分要求内容： 5文献查阅要求：. CMOS 集成电路原理及应用M.北京:光明日报出版社,1987 2 蔡雅铮.计数器及其逻辑设计M.北京:高等教育出版社,1985 3 黎民.数字计数器的制作与使用M.香港:香港万里出版社,1982 4 朱达斌.模拟集成电路的特性及应用.北京:航空工业出版社,1994 6发出日期： 年 月 日7学员完成日期： 2007 年 12 月 23 日 指导教师签名： 学 生 签 名： 摘 要在阅览室的门上安置一个光电可逆计数器，记录在阅览室内的人数，进一个人计数器

3、加一，出一个人减一，当人数为 0 的时候，电灯在任何情况下都不会被点亮。2，在窗口附近，安装一个亮度传感器，测自然光亮度。当人数大与 0 时，如果室内光照达到预先设置的值（晴朗的白天） ，室内的灯全灭。当室内光强达不到预先设置的值时（夜晚或阴天） ，判断人数，亮灯个数 基数+变数。本系统通过判断人的进出情况，把自习室当前的人数同过 LED 数码管动态显示出来。并综合人数和室内亮度判断亮灯的情况。学校图书馆的阅览室，自习室以及书库等地是出入人数较多的地方。因此，这些地方的灯光照明几乎是从上班开始直到下班为止，不管这些地方是否有人，也不管有多少人。当日照满足照明度要求时，把灯熄灭，一旦自然光照度难

4、以满足人的需要时，不能及时打开灯光，给人的视力带来损害。显然这种照明方式，从照明的角度上来说是非节能的；从人的角度来看，根本不能满足人的基本的照明要求。科技以人为本，从人的需求出发：即在有人活动的地方必须有足够的照度（无论是日照还是人工照度） ；没有人的区域，应该熄灭灯光，以节约能源。关键：校园智能照明系统 光控灯 光电可逆计数 LED 显示屏目 录i目 录 ii第 1 章 前言 1第 2 章 智能照明控制系统 32.1 智能照明控制系统的优越性 率 实现多种的照明效果 提高管理水平 32.2 校园照明控制系统的基本组成部分 照明控制器 可编程开关 照度传感器 42.3 图书馆

5、4第 3 章 光控灯 63.1 工作原理 63.2 制作与使用 9第 4 章 光电可逆计数器 114.1 光电可逆计数器系统的原理 114.2 器件选型 接收电路 放大整形电路 计数器 译码器 144.3 设计 电源的制作 光信号的放大整形电路制作 十进制计数单元的连接 与显示器的连接 17第 5 章 LED 显示屏及转换 185.1 LED 的优点 185.2 LED 显示屏 LED 点阵电子显示屏 系统硬件设计 显示与控制的设计 205.3 单片机动态显示控制 215.4 PC 机控制程序 22第 6 章 结论 25致 谢 26参考文献 27第 1 章 前言新校园的建设也要适应这个网

6、络时代的发展，引入智能化的概念。在传统的楼宇自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路电视监控等子系统。但近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在大学新校区的建设热潮中，各大高校和他们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。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。随着经济的发展，我国的智能建筑发展很快，对智能建筑的内涵理解为通过综合配置建筑物内的各功能子系统，以综合布线为基

7、础，以计算机网络为桥梁，全面实现对通讯系统、办公室自动化系统、大楼内设备的综合管理。为了节能，其照明系统已控制到假设 15 分钟内一个办公区域的全部员工仅操作电脑，而不出现人员走动，那么，该区域内的照明系统就将其感应为无人工作而自动熄灭灯光。为此，本文设计了一种节能照明系统，该系统用于图书馆的照明，亦可以用于学校教室等地。 学校图书馆的阅览室，自习室以及书库等地是出入人数较多的地方。因此，这些地方的灯光照明几乎是从上班开始直到下班为止，不管这些地方是否有人，也不管有多少人。当日照满足照明度要求时，把灯熄灭，一旦自然光照度难以满足人的需要时，不能及时打开灯光，给人的视力带来损害。显然这种照明方式

8、，从照明的角度上来说是非节能的；从人的角度来看，根本不能满足人的基本的照明要求。科技以人为本，从人的需求出发：即在有人活动的地方必须有足够的照度（无论是日照还是人工照度） ；没有人的区域，应该熄灭灯光，以节约能源。 根据满足人的基本照明的要求，必须有两种传感器：一是探测人体活动区域的传感器，一是照度传感器。为了让灯光控制自动化，必须进行联动，使用微处理。 第 2 章 智能照明控制系统2.1 智能照明控制系统的优越性节能节能是照明控制系统的最大优势。传统的楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天开灯，晚上关灯。而采用了智能照明控制系统后，我们可以根据不同的人流量把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。

9、同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。控制系统实现了阅览室高效照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯的寿命。 提高效率 良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。合理地选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可以有效地控制照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自动调节照度。 实现多种的照明效果 智能照明控制方式可以有效地控制照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自

10、动调节照度。 提高管理水平 智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能。既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况出现。 2.2 校园照明控制系统的基本组成部分 照明控制器 智能照明控制系统的核心部分，由控制模块电路、驱动模块电路、照明专用自锁继电器组成。每个照明控制器均可独立工作，也可以由计算机中心控制。主控中心停止工作或通讯中断不影响控制器的正常运行。控制器有多种规格，单个控制器最多可控制 48 个回路。一个系统内最多可连接 500 个控制器。 可编程开

11、关智能的弱电开关，有 18 键等各种规格，开关本身使用 24V 安全电压，不会有漏电的危险，开关操作时也不会出现打火和拉弧，确保安全。可编程开关上的每一个按键所控制的回路均由计算机编程设定，单键可控制多个回路，可根据情况变化随意更改组合，使用起来灵活、方便。 照度传感器 核心部件是光电耦合器，通过感应外部自然光源的照度来调节室内照明的亮度，实现智能探测和智能调节的功能。 2.3 图书馆 大学城某学校图书馆，共六层，每层均分为 A、B、C 三个大区。首层是计算机中心、书库，并有一个 150 座位报告厅；二至五层是图书阅览室，六层的 A、B 区是阅览室，C 区是资料库。 大阅览室照明使用三管日光

12、灯，阅览区平均照度 300lux，藏书区照度 200lux。照明控制方式采用开关控制方式，根据区域和隔灯方式划分回路。每个阅览室设一个照明控制器，与照明配电箱一起安放在服务台旁，以便管理。门口安装可编程开关，开关控制的回路由编程确定，其中每个开关均设定其中一键控制整个阅览室灯具。书库和计算机中心考虑到书籍保护和计算机使用的要求，照度相对较低，控制方法与大阅览室相同。第 3 章 光控灯光控灯应用范围很广，如自动路灯，走廊灯图 3-1 就是一个简单实用的光控灯电路，利用光敏电阻 Rp 感光效应（光越强阻值越小）控制 Q1 Q2 的导通与截止，实现灯（此处用 LED，当然读者也可以用小灯泡，也能加可

13、控硅或继电器去驱动日光灯）的亮灭自动开关。图 3-1 光控灯图3.1 工作原理当有光照射到光敏电阻时，其阻值减小（几十 K 左右） ，Q1 基极电压被拉低而截止，Q2 基极电压升高 Q2 截止，LED 灭；反之光敏电阻没有光照时，其阻值增大（几 M） ，Q1 基极电压升高并使其导通，Q2 基极电压降低，Q2 饱和导通，LED 得电发光。光控灯工作时间的控制，如图 3-2，3-3 在一定的光亮度下发光，差分放大电路具有很大的灵敏度，其发射极电流为 1uA，此后接BCY58X 作进一步的放大。图 3-2 工作原理图图 3-3 亮灯时间和电流关系图光控灯开关的电路如图 3-4 虚线框内所示。VS 是

14、普通单向晶闸管，其触发信号由电阻器 R 和光敏电阻器 RL 对 220V 交流电的分压（忽略电灯丝电阻）得到。VD 是普通二极管，主要用于防止 RL两端反向电压对 VS 控制极的损坏。白天，环境自然光线较强，RL呈低阻值（2k，RL 两端交流电压小于 VD 和 VS 控制极的导通电压（约 0.65V0.65V 1.3V） ，VS 处于阻断状态，电灯 H 不亮；夜晚，环境自然光线变暗，RL 呈高阻值（1M） ，VS 从 RL 两端获得足够触发电压而导通，H 通电自动点亮。由于每次夜幕降临电灯点亮时，灯的亮度是随着外界自然光线的减弱而逐渐由暗变最亮的，故避免了使用普通机械开关时，每次开灯瞬间比正常时大 10 倍以上的强电流对灯丝的冲击，有效防止了灯丝的过电流速损；另外，