熱釋人體紅外智能溫控風(fēng)扇及照明控制系統(tǒng)

O 引言

　　目前絕大多數(shù)樓宇風(fēng)扇和電燈在使用時(shí)都是由人員手動(dòng)操作，當(dāng)天氣悶熱時(shí)由樓宇內(nèi)的人員手動(dòng)開(kāi)啟風(fēng)扇和選調(diào)風(fēng)速，當(dāng)燈光不足或在上樓梯時(shí)手動(dòng)開(kāi)啟電燈，常常會(huì)由于人員的疏忽在人離開(kāi)之后忘記關(guān)閉設(shè)備而導(dǎo)致用電的浪費(fèi)。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮采用單片機(jī)為控制器，以熱釋人體紅外和溫度傳感系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)室內(nèi)有無(wú)人員以及室內(nèi)溫度，設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫控風(fēng)扇及照明控制系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和控制室內(nèi)的風(fēng)扇和燈光的照明，從而達(dá)到智能控制和節(jié)能的目的。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)方框圖如圖l所示。通過(guò)51單片機(jī)和熱釋人體紅外來(lái)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有人，如有人再檢測(cè)其溫度和光度是否需開(kāi)啟風(fēng)扇和燈光并且實(shí)現(xiàn)該調(diào)在哪個(gè)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(bào)警源，如果啟動(dòng)報(bào)警模式，當(dāng)檢測(cè)到其區(qū)域內(nèi)有人就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)溫度超過(guò)一定范圍內(nèi)也啟動(dòng)長(zhǎng)鳴報(bào)警聲。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2．1 熱釋人體紅外模塊

　　人體紅外感應(yīng)模塊電路主要由人體被動(dòng)紅外探頭、菲涅爾透鏡、專(zhuān)用芯片BISS0001組成。當(dāng)有人出現(xiàn)在它的探測(cè)區(qū)，傳感器便能探測(cè)到信號(hào)并把信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)再根據(jù)實(shí)際情況是否該開(kāi)啟器件設(shè)備或讓房間的電器設(shè)備處于一種可開(kāi)啟狀態(tài)。關(guān)于走廊及洗手問(wèn)用燈情況，當(dāng)晚上有人經(jīng)過(guò)時(shí)，人體紅外感應(yīng)到人便開(kāi)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。

[!--empirenews.page--]

　　電路中運(yùn)用了熱釋紅外專(zhuān)用芯片BISS0001。BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈?zhuān)用集成電路。如圖2所示，當(dāng)人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)，然后使該信號(hào)先通過(guò)一個(gè)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(cè)信號(hào)電壓十分微弱(通常僅有1 mV左右)，而且是一個(gè)變化的信號(hào)，同時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈脈沖形式(脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定，通常為O．1 Hz～10 Hz左右)，所以應(yīng)對(duì)熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)通過(guò)運(yùn)算放大器OP1和OP2進(jìn)行二級(jí)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(hào)Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器。

　　輸出信號(hào)Vo接單片機(jī)以便檢測(cè)，當(dāng)有人時(shí)便輸出5 V高電平，當(dāng)人離開(kāi)之后延時(shí)一段時(shí)間后便復(fù)位為O V以便主控制電路的控制。電路設(shè)計(jì)讓芯片處于可重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)以便適合教室的實(shí)際情況。重復(fù)觸發(fā)其工作過(guò)程：可重復(fù)觸發(fā)工作方式下在Vc=“1”、 A=“1”時(shí)，Vs可重復(fù)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(shí)間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則％將從Vs上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長(zhǎng)—個(gè)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(fù)為無(wú)效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時(shí)間Ti時(shí)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(gè)光敏二極管和一個(gè)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～I(xiàn)N7通道(見(jiàn)圖3)，通過(guò)光敏二極管檢測(cè)教室的光照亮度，根據(jù)光敏二極管特性，遇光照時(shí)，阻值會(huì)明顯減少，隨著光度的減少，光敏二極管的阻值會(huì)逐漸增大的原理，那么每個(gè)光敏二極管分壓得到的不同電壓值(即模擬量)，通過(guò)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)到它們輸出的模擬量。通過(guò)ADC0809芯片的IN3～I(xiàn)N7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(jī)的P0口進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

　　燈管亮度分為四個(gè)檔位(以最佳光度為準(zhǔn)，不影響人的眼睛為前提)：

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

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

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