熱釋人體紅外智能溫控風扇及照明控制系統(tǒng)

O 引言

　　目前絕大多數(shù)樓宇風扇和電燈在使用時都是由人員手動操作，當天氣悶熱時由樓宇內(nèi)的人員手動開啟風扇和選調(diào)風速，當燈光不足或在上樓梯時手動開啟電燈，常常會由于人員的疏忽在人離開之后忘記關(guān)閉設備而導致用電的浪費。在本系統(tǒng)設計中，考慮采用單片機為控制器，以熱釋人體紅外和溫度傳感系統(tǒng)來檢測室內(nèi)有無人員以及室內(nèi)溫度，設計一個智能溫控風扇及照明控制系統(tǒng)，可以實時調(diào)節(jié)和控制室內(nèi)的風扇和燈光的照明，從而達到智能控制和節(jié)能的目的。

　　1 系統(tǒng)總體設計

　　系統(tǒng)方框圖如圖l所示。通過51單片機和熱釋人體紅外來檢測區(qū)域內(nèi)是否有人，如有人再檢測其溫度和光度是否需開啟風扇和燈光并且實現(xiàn)該調(diào)在哪個檔位，并由指示燈顯示檔位。用數(shù)碼管顯示室溫。最后用蜂鳴器作為報警源，如果啟動報警模式，當檢測到其區(qū)域內(nèi)有人就會發(fā)出報警信號，當溫度超過一定范圍內(nèi)也啟動長鳴報警聲。

　　2 系統(tǒng)硬件設計

　　2．1 熱釋人體紅外模塊

　　人體紅外感應模塊電路主要由人體被動紅外探頭、菲涅爾透鏡、專用芯片BISS0001組成。當有人出現(xiàn)在它的探測區(qū)，傳感器便能探測到信號并把信號傳給單片機，單片機再根據(jù)實際情況是否該開啟器件設備或讓房間的電器設備處于一種可開啟狀態(tài)。關(guān)于走廊及洗手問用燈情況，當晚上有人經(jīng)過時，人體紅外感應到人便開啟走廊用燈或者洗手間用燈。熱釋人體紅外模塊電路如圖2所示。

　　電路中運用了熱釋紅外專用芯片BISS0001。BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。如圖2所示，當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號先通過一個由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16 Hz，下限截止頻率為O．16 Hz。

　　由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱(通常僅有1 mV左右)，而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式(脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為O．1 Hz～10 Hz左右)，所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號通過運算放大器OP1和OP2進行二級放大。再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時間定時器。

　　輸出信號Vo接單片機以便檢測，當有人時便輸出5 V高電平，當人離開之后延時一段時間后便復位為O V以便主控制電路的控制。電路設計讓芯片處于可重復觸發(fā)狀態(tài)以便適合教室的實際情況。重復觸發(fā)其工作過程：可重復觸發(fā)工作方式下在Vc=“1”、 A=“1”時，Vs可重復觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。在Tx時間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則％將從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長—個Tx周期；若Vs保持為“1”狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若Vs保持為“0”狀態(tài)，則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時間Ti時間內(nèi)，任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。

　　2．2 可調(diào)光光管控制模塊

　　本模塊主要由光敏傳感電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊及室內(nèi)LED燈幾部分組成。利用一個光敏二極管和一個100 k的電阻。共五組并聯(lián)連接接入5 V電壓，分別引出五條線路接至ADC0809芯片的IN3～IN7通道(見圖3)，通過光敏二極管檢測教室的光照亮度，根據(jù)光敏二極管特性，遇光照時，阻值會明顯減少，隨著光度的減少，光敏二極管的阻值會逐漸增大的原理，那么每個光敏二極管分壓得到的不同電壓值(即模擬量)，通過ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換檢測到它們輸出的模擬量。通過ADC0809芯片的IN3～IN7端口，轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，D0～D7作為數(shù)據(jù)輸出端口，連接至單片機的P0口進行數(shù)據(jù)的處理。

　　燈管亮度分為四個檔位(以最佳光度為準，不影響人的眼睛為前提)：

　　1檔：檢測到室內(nèi)光線充足時，開啟中間一盞LED燈，此時房間燈管亮度為最低。

　　2檔：檢測到室內(nèi)光線不充足時，同時開啟中間一排三盞LED燈管，此時教室燈管亮度為適中。

　　3檔：此時檢測到室內(nèi)光線明顯不足，同時開啟四盞LED燈管，此時教室燈管亮度為較大。
4檔：此時檢測到教室內(nèi)光線很暗，同時開啟五盞LED燈管，此時教室燈管亮度為最大。