基于單片機(jī)的樓宇燈控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

趙凡如，檀偉，張揚(yáng)，彭國(guó)斌

（安徽科技學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院，鳳陽(yáng) 233100）

0 引言

社會(huì)在進(jìn)步，科技在進(jìn)步，同時(shí)在計(jì)算機(jī)方面，信息的傳遞、交流、管理與控制等技術(shù)的發(fā)展也愈發(fā)的成熟和先進(jìn)，整個(gè)世界越來(lái)越智能。但就目前照明這一塊，高能耗、低效率屢見(jiàn)不鮮，且管理混亂。很多教室無(wú)人看管，電燈一直處于打開(kāi)狀態(tài)[1]。這種混亂的管理系統(tǒng)和人們節(jié)能意識(shí)的淡薄，不僅造成了巨大的支出負(fù)擔(dān)，還降低了工作人員的工作積極性和工作效率，同時(shí)縮短了燈具的使用壽命。在各大高校的擴(kuò)招下，學(xué)校的學(xué)子也較以前更多了，而很多高校的管理系統(tǒng)還是原來(lái)的，所以無(wú)論就商業(yè)抑或管理效率、節(jié)約能源等各個(gè)方面，我們都應(yīng)該改革創(chuàng)新。使用高效的燈控系統(tǒng)，不僅可以降低能耗、節(jié)省支出，還能很大程度上提高管理水平，穩(wěn)定社會(huì)秩序，從而給人們創(chuàng)造出一個(gè)更好的生活環(huán)境。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)主要分為上位機(jī)、狀態(tài)切換模塊、LCD顯示模塊和樓宇燈模塊。上位機(jī)包括狀態(tài)監(jiān)控界面、個(gè)別教室控制界面、通信協(xié)議；狀態(tài)切換模塊包括自動(dòng)人工切換模塊、定時(shí)模塊。

LCD顯示模塊包括狀態(tài)顯示模塊、時(shí)間顯示模塊、亮燈數(shù)量顯示模塊。樓宇燈控系統(tǒng)使用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程。

1.1 上位機(jī)

上位機(jī)界面如圖1所示：窗口的上面顯示的是端口配對(duì)。中間顯示的是樓道與廁所電燈開(kāi)關(guān)狀態(tài)情況，下面顯示的是教室電燈開(kāi)關(guān)狀態(tài)情況。

圖1 上位機(jī)運(yùn)行主界面

1.2 狀態(tài)切換模塊

狀態(tài)切換模塊界面如圖2所示：第一個(gè)按鍵的作用是自動(dòng)與人工兩種工作模式的切換；第二個(gè)按鍵的作用是設(shè)置當(dāng)前時(shí)間。

圖2 狀態(tài)切換模塊

1.3 LCD顯示模塊

LCD顯示模塊如圖3所示，此模塊可以顯示當(dāng)前時(shí)間和當(dāng)前工作狀態(tài)。

圖3 LCD顯示模塊

1.4 樓宇燈模塊

樓宇燈模塊如圖4所示，此模塊用來(lái)模擬教室電燈的工作狀態(tài)。

圖4 樓宇燈模塊

2 設(shè)計(jì)原理

系統(tǒng)電路圖如圖5所示，系統(tǒng)有兩種控制方式：自動(dòng)控制和人工控制[2]。在自動(dòng)控制的狀態(tài)下，學(xué)生可以直接手動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉教室的電燈，同時(shí)在監(jiān)控室，管理人員可以觀察到各個(gè)教室的電燈開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在人工控制的狀態(tài)下，當(dāng)學(xué)生按下電燈的開(kāi)關(guān)時(shí)，教室的電燈不會(huì)亮，而是會(huì)發(fā)出請(qǐng)求指令到監(jiān)控室，在監(jiān)控室的電腦上會(huì)彈出窗口，來(lái)告訴管理人員哪個(gè)教室申請(qǐng)開(kāi)燈，此時(shí)管理人員可以點(diǎn)擊同意按鈕，也可以選擇拒絕開(kāi)燈。當(dāng)管理人員點(diǎn)擊同意按鈕時(shí)，相應(yīng)的教室的電燈會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，如果管理人員點(diǎn)擊否時(shí)，則教室的電燈將不會(huì)打開(kāi)。

圖5 系統(tǒng)電路圖

該系統(tǒng)同時(shí)也具有定時(shí)開(kāi)關(guān)功能。假設(shè)我們?cè)O(shè)置的開(kāi)關(guān)時(shí)間是晚上六點(diǎn)到十點(diǎn)，則表示，當(dāng)時(shí)間到了晚上六點(diǎn)時(shí)，所有教室的電燈將會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，而到了十點(diǎn)時(shí)電燈將會(huì)全部關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)教室燈光的自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制。

3 系統(tǒng)仿真

3.1 上位機(jī)的連接

（1）下載VSPD軟件并安裝，安裝后上位機(jī)工作界面如圖6所示。

圖6 VSPD軟件界面

（2）添加COM4和COM5串口對(duì)

（3）點(diǎn)擊打開(kāi)仿真圖并雙擊仿真圖里面的串口座，把端口修改為COM4/COM5，波特率9600，其余的設(shè)置為默認(rèn)。

3.2 自動(dòng)工作模式下的仿真

打開(kāi)燈控系統(tǒng)，此時(shí)默認(rèn)為自動(dòng)工作模式，在自動(dòng)工作模式下，系統(tǒng)主要起監(jiān)控作用[4]。當(dāng)處于自動(dòng)工作模式下時(shí)，學(xué)生打開(kāi)教室電燈時(shí)，電燈會(huì)自動(dòng)打開(kāi)。燈控系統(tǒng)的LCD顯示模塊會(huì)顯示當(dāng)前時(shí)間，工作模式以及當(dāng)前不同教室的工作電燈數(shù)量，如打開(kāi)教室的一號(hào)電燈，LCD顯示模塊如圖7所示：

圖7 自動(dòng)工作模式下LCD顯示情況

3.3 人工工作模式下的仿真

在人工工作模式下，學(xué)生打開(kāi)教室電燈時(shí)，電燈不會(huì)打開(kāi)，會(huì)在監(jiān)控電腦上彈出請(qǐng)求開(kāi)燈窗口，如圖8所示，表示1號(hào)教室請(qǐng)求開(kāi)燈，當(dāng)管理人員同意開(kāi)燈時(shí)，點(diǎn)擊“是”按鈕，此時(shí)一號(hào)教室電燈會(huì)亮，如果管理人員不同意開(kāi)燈，則在接下來(lái)一分鐘內(nèi)，管理人員將收不到此教室的開(kāi)燈申請(qǐng)。

3.4 開(kāi)關(guān)燈時(shí)間自動(dòng)運(yùn)行的仿真

通過(guò)設(shè)置燈控系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)燈時(shí)間，燈控系統(tǒng)將在設(shè)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上自動(dòng)打開(kāi)教室燈光，在設(shè)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上關(guān)閉教室燈光。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的樓宇燈控系統(tǒng)，系統(tǒng)由單片機(jī)AT89C52、交流變壓器、繼電器、電位器、聲控開(kāi)關(guān)、LCD液晶顯示屏等部件構(gòu)成；采用自動(dòng)和和人工兩種控制模式，通過(guò)上位機(jī)與下位機(jī)之間的信息傳遞實(shí)現(xiàn)了樓宇燈控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用，還具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，適用于學(xué)校、工廠等大型場(chǎng)所。通過(guò)Proteus軟件對(duì)燈控系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，深入分析燈控系統(tǒng)各方面應(yīng)用的可行性和有效性，仿真結(jié)果表明：燈控系統(tǒng)能大大提高節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)教室燈光系統(tǒng)的自動(dòng)控制，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。