基于PIC单片机的教室照明系统节能控制器设计

摘要：教学楼教室的照明由学生自行控制开启与关闭，因此，在白天自然光很强的情况下，教室内的长明灯仍到处可见。基于PIC单片机的教室照明系统节能控制器系统，在白天光线达到一定照度时，教室照明灯自动关闭，当教室内光线的照度下降到一定程度时自动开启照明灯，另外该控制器还能根据进入教室学生的多少来控制照明灯开启的数量，达到节能的目的。
关键词：PIC单片机；教室照明；节能控制

0 引言
教学楼照明用电的管理一般有三种模式：一是无专人管理，由学生自行控制开启与关闭；二是利用定时开关，根据作息时间开启和关闭整个教学楼的照明电源；三是由专人负责，即管理人员根据作息时间和天气情况分层送电。但在大多数高校，照明用电管理采用的是第一种模式，由于大多数人的节能意识淡薄，并且强光下人的眼睛对弱光不敏感，在自然光照大于灯具光照的情况下，难以觉察到灯光的存在，因此，在白天自然光很强的情况下，教室内的长明灯仍到处可见。根据不完全统计：80％的教学楼存在着在白天光照良好以上的情况下和在
午休时间出现长明灯的现象。一个教室的长明灯，看起来耗能不大，但是从整个学校来看，却是一个不小的数字，这是一种极大的浪费。造成电能浪费的现象除了节能意识薄弱外，另一个重要的原因就是节能的硬件设施跟不上。
为此，根据学校的实际情况，设计与实施教室照明节能控制系统，在白天光线达到一定照度时，教室照明灯自动关闭，当教室内光线的照度下降到一定程度时照明灯自动开启，在充分保证教室照度的前提下，达到节能的目的。
本项目研究的内容：使用PIC16F877单片机为主控芯片，采用信息(进入教室人数的多少，教室内从门口到窗户的自然光照度的强弱)融合技术，来自动判定教室内开灯的多少；控制器具有时钟功能，能够在竣定的时间段内进入低功耗模式，基本不消耗电能；控制器具有RS485数据传输功能，能够与其它控制器进行组网实现大规模的网络化管理。

1 系统基本组成及硬件设计
系统结构图如图1所示。本系统为教室照明系统节能控制系统，是专门为高校教学楼照明用电的管理而设计的产品，系统主要由时钟模块、光照强度检测模块、人数采集模块、显示模块、继电器控制模块、通信模块六部分组成。

本系统的光照强度检测电路由光敏电阻及处理电路实现，人数采集模块由两组激光对管实现，时钟信号由ds1302时钟芯片提供，用数码管来显示教室人数和时间情况。通信模块通过RS485来管理。工作时，光照检测电路、激光对管及处理电路和ds1302时钟芯片分别采集光照强弱、教室人数、时间等信息送到单片机，单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行操作，从而实现本系统要求的功能。
系统控制单元选用PIC16F877A单片机，该型号单片机具有指令系统精简、硬件系统设计简洁与高集成度的特点，且单片机功耗较低，价格合理性价比较高。