目前絕大多數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的人員手動開啟風扇和選調風速，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閉設備而導致用電的浪費。在本系統設計中，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來檢測室內有無人員以及室內溫度，設計一個智能溫控風扇及照明控制系統，可以實時調節和控制室內的風扇和燈光的照明，從而達到智能控制和節能的目的。

1 系統總體設計

系統方框圖如圖l所示。通過51單片機和熱釋人體紅外來檢測區域內是否有人，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該調在哪個檔位，并由指示燈顯示檔位。用數碼管顯示室溫。最后用蜂鳴器作為報警源，如果啟動報警模式，當檢測到其區域內有人就會發出報警信號，當溫度超過一定范圍內也啟動長鳴報警聲。

2 系統硬件設計

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。當有人出現在它的探測區，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。關于走廊及洗手問用燈情況，當晚上有人經過時，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、狀態控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數?；旌蠈Ｓ?a href="http://www.nxhydt.com/v/tag/123/" target="_blank">集成電路。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。再經由電壓比較器COP1和COP2構成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發信號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狀態以便適合教室的實際情況。重復觸發其工作過程：可重復觸發工作方式下在Vc=“1”、 A=“1”時，Vs可重復觸發Vo為有效狀態，并可促使Vo在Tx周期內一直保持有效狀態。在Tx時間內，只要Vs發生上跳變，則％將從Vs上跳變時刻起繼續延長—個Tx周期；若Vs保持為“1”狀態，則Vo一直保持有效狀態；若Vs保持為“0”狀態，則在Tx周期結束后Vo恢復為無效狀態，并且，同樣在封鎖時間T1時間內，任何Vs的變化都不能觸發Vo為有效狀態。

2．2 可調光光管控制模塊

本模塊主要由光敏傳感電路、數模轉換模塊及室內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模數轉換檢測到它們輸出的模擬量。通過ADC0809芯片的IN3～IN7端口，轉化成數字量，D0～D7作為數據輸出端口，連接至單片機的P0口進行數據的處理。

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：此時檢測到教室內光線很暗，同時開啟五盞LED燈管，此時教室燈管亮度為最大。

2．3 溫度控制風扇轉速（及空調制冷溫度）模塊

利用單片機的P1．3口控制DSl8B20，將實時采集到的溫度與單片機軟件設置的數值做對比，并用P1．7口控制三極管8550的導通和截止，實現了用刪控制電機的轉速，讓風扇在不同的溫度下有不同的檔位的變化，系統中LED1，LED2，LED3分別是第一檔、第二檔、第三檔風速的顯示標志。

2．4 溫度顯示模塊

本模塊使用74HC595作為數碼的段選驅動，用兩個P3．2、P3．1口作為數碼管的位選，74HC595使移位寄存器具有串行輸入、并行輸出的作用，只要三個I／O口就可以控制它。通過P1．4作為數據串行輸入控制端，P1．5作為串行輸入時鐘控制端，P1．6作為并行輸出鎖存控制端。整個模塊用了五個I／O來控制其溫度傳感器的溫度顯示。

2．5 報警模塊

本模塊用一個8550三極管PNP作為蜂鳴器的驅動，當b極低電平時三極管導通蜂鳴器的負極接到地，蜂鳴器工作發出聲音。當b極為高電平時三極管不導通，蜂鳴器不工作。b極連接一個開關作為報警模式的啟動與關閉切換。通過單片機的P2．7口控制其發出報警聲音，當有小偷入侵時蜂鳴器發出連續的報警聲，當溫度太高或發生火災時蜂鳴器長鳴以提醒樓宇人員。

3 系統軟件設計

本軟件系統分為光度采集模塊、人體感應模塊和溫控風扇模塊三部分，流程圖如圖4所示。

3．1 光度采集模塊的軟件設計

通過ADC0809的芯片引腳介紹可以知道ADC0809的CLK時鐘端口，需要由外界提供，使用頻率為500 kHz的一個時鐘信號。單片機晶振頻率為12MHz，那么單片機的ALE端口輸出脈沖為它的1／6為2 MHz，同時利用74LSll2觸發器，可將2 MHz四分頻得到一個輸出約為500 kHz的頻率，提供給ADC0809的CLK端口。由ADC0809的EOC端口知道，EOC=0，正在進行轉換；EOC=1，轉換結束，所以使用查詢方式，等待查詢EOC端口一旦轉換結束，通知單片機，倘若轉換結束，ADC0809的D7～D0數據輸出信號至單片機的PO的I／0口。

3．2 人體感應模塊的軟件設計

由于人體感應模塊的硬件電路設計的接口只有一個跟單片機通訊，當有觸發時為高電平，不觸發的時候為低電平，所以在軟件設計中可以用兩種方法，第一種是中斷方式，需加反相器處理，因為單片機的外部中斷為低電平觸發或者下降沿觸發；第二種是查詢法，通過單片機I／0口查尋接口的電平即可。為了降低成本，本系統用了查詢法。

3．3 溫度控制風扇模塊的軟件設計

由于采用了DSl8B20單總線的通訊協議方式，所以軟件模塊主要通過操作單片機I／O口的高低電平遵循芯片的通訊時序圖來操作，具體參考附件的 DSl8B20．H頭文件的軟件設計。通過P1．3口數據傳輸到單片機內部進行數據的處理，然后作為風扇風速檔次的選擇。風扇的風速通過調制不同的PWM 來控制，通過拉高拉低IO口電平來控制三極管的導通與截止控制風扇的轉速。

4 總結

采用單片機為控制器，用熱釋人體紅外和溫度傳感系統來檢測室內有無人員及室內溫度，設計了一個智能溫控風扇及照明控制系統。該系統可以根據室內的溫度來實時自動控制風扇的開關及風扇的檔位；并且根據室內的光線和是否有人來控制燈管的照明；用蜂鳴器作為報警源，如果啟動報警模式，當檢測到其區域內有人就會發出報警信號，當溫度超過一定范圍也啟動長鳴報警聲。能夠達到智能控制和節能以及安防的目的，尤其適用于學校教室、圖書館、樓道照明燈場所。

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