时段式教室照明节能控制器的设计.pdf

时段式教室照明节能控制器的设计 王质朴 （广东新安职业技术学院，广东 深圳 518052） 摘 要：介绍了一种可预设定时间的照明节能控制器的研发．该控制器硬件以 AT98S52 单片机为控制芯片， DS12C887 时钟芯片为时钟计时，软件采用 MCS-51 单片机汇编语言，可在每天预定的 3 个时间段内对教室、 车间等公共场合的照明灯进行集中控制，实现在该 3 个时段内当房间无人时关断照明，房间有人时开启照明并 适时延长照明时间的节能控制．该控制器时钟运行不受市电停电影响，时钟年误差小于 10 min． 关键词：时段式；照明节能控制；DS12C887 中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1672-0318（2011）03-0037-03 学校教室（以及企业的车间等公共场合）的 照明灯在无人的时候持续点亮是很普遍的现 象．经观察，这种现象每天集中在3个时间段内， 分别是午餐时段（12:00～14:30）、晚餐时段 （ 17:30 ～ 19:00 ）和学生晚自习之后时段 （22:30～次日06:30）．阶梯教室照明的功率配置 一般在1500 W 以上，节能潜力约为每天18度．文 献[1，2]利用远红外装置和照度计（光电管）及 辅助电路组成“教室照明系统的智能控制”装 置，能够实现教室无人或者光照充足时自动关灯， 有人到来且光照不足时自动开灯，根据教室中人 的多少和位置的不同来点亮对应区域的照明 灯．达到节能和提高校园电能的使用率．但没有 明确的分时段．作者设计的控制器串接在教室的 照明供电回路中，在不影响正常照明的前提下， 可实现照明的三时段式自动停启． 1 硬件设计 首先，时段式控制以时间作为控制判据，这 要求长期的时间累积误差在可允许的范围之内， 即使千分之一的微小误差，一年的累积超过 8 h， 时段控制将变得毫无意义．其次，在市电停电情 况下，不仅要保留必要的数据不丢失，而且要保 证在停电期间时钟的运行要持续进行、不能中断； 最后，作为公共场合使用的设备，长期可靠运行、 减少人工干预也是设计时应考虑的前提条件． 本设计的硬件框图如图 1 所示．固态继电器常 开接点串接在教室的照明电源中，单片机 AT89S52 定时采集实时时钟芯片 RTC DS12C887 的时钟数 据，在非 3 个时段期间里控制固态继电器闭合，接 通照明电源；进入 3 个时段后控制固态继电器断开 照明电源．断开期间若教室有人，其击掌、说话或 开门的声音（不低于 50DB）被拾音电路获得，向 单片机发出中断请求信号，单片机控制固态继电器 闭合，使照明得到恢复且延时 30 min．在延时 30 min 期间，若仍有声响（有人在）发生，该声响又引起 单片机中断，再顺延 30 min：以此类推直到 30 min 内没有任何声响后，电源才断开．采用拾音器作为 人体检测，主要优点是成本低、覆盖面积大．在房 间面积较小的情况下，也可以采用热释红外探头作 为人体检测，其自动化程度会更高些． 本设备的实时时钟功能由 DS12C887 器件完 成．DS12C887 是 DIP 封装的 24 管脚可编程实时钟 图 1 时段式控制器原理框图 2011 年第 3 期 Journal of Shenzhen Polytechnic No.3, 2011 深 圳 职 业 技 术 学 院 学 报 拾音电路 键盘及时钟显示 固态继电器 单 片 机 收稿日期：2011-02-11 作者简介：王质朴（1954-），男，河南许昌人，高级工程师，研究方向为嵌入式系统和仪表． RTC DS12C887 芯片 38 深圳职业技术学院学报 第 10 卷 加 RAM 集成电路芯片．内部包含锂电池供电系 统、石英晶体振荡系统和写保护电路．其内容包 括非挥发 24 h 日时钟、闹钟、100 年日历、可编 程中断、方波发生器以及 113 个字节的 RAM．该 芯片被激活后，即使在外部电源电压失去的情况 下，仍可保证内部时钟的正常运行以及存储器数 据的保持．其主要技术指标①为： 1）内部集成了锂电池和石英晶体子系统； 2）实时计数秒、分、时、星期、日期、月、 年（包括闰年）； 3）二进制或 BCD 时间表示方式； 4）24 h 或 12 h（am/pm）表示方式选择； 5）夏时制功能； 6）可编程方波输出信号、可编程中断信号； 7）外部电源缺失情况下，内部时钟继续运行