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照明控制系统及智能防盗防火实现与设计

分类:智慧社区 作者:微甄智能 来源:网络
摘要:  本系统采用单片机为控制器,用热释人体红外和温度传感系统来检测室内有无人员及室内温度,设计了一个智能防盗防火及照明控制系统。该系统可以根据室内的温度来实时报警,

  本系统采用单片机为控制器,用热释人体红外和温度传感系统来检测室内有无人员及室内温度,设计了一个智能防盗防火及照明控制系统。该系统可以根据室内的温度来实时报警,防止火灾的发生;并且根据室内的光线和是否有人来控制灯管的照明;用蜂鸣器作为报警源,如果启动报警模式,当检测到其区域内有人就会发出报警信号,当温度超过一定范围也启动长鸣报警声。能够达到智能控制和节能以及安防的目的,尤其适用于学校教室、图书馆、楼道照明灯场所。

  随着经济的快速发展及社会的进步, 人们出差及在外工作的时间逐渐增长,当家里、商场、机房或实验室等公共场所空无一人时,最令人担心的可能是安全问题,比如是否会有小偷破门而入, 是否因为各种电源线路由于长时间使用而引起火灾等等; 并且现在绝大多数电灯在使用时都是由人手动操作,尤其当我们半夜回家时摸不到开关,当灯光不足或在上楼梯时手动开启电灯,这都会给我们带来诸多的不便。另外,常常会由于工作人员的疏忽在人离开之后忘记关闭设备而导致用电的浪费。为了解决以上问题,在本系统设计中,考虑采用单片机为主控制器,用热释人体红外模块、温度传感系统及光敏二极管来分别来检测室内有无人员以及室内温度, 从而控制室内灯光开启的明暗程度,且当温度超准及时报警等功能,总体设计了一个智能防盗防火及照明控制系统,实时调节和控制室内灯光的照明,从而达到智能控制、节能及防盗防火的目的。

  1 原理与设计

  1.1 系统总体设计

  在本系统设计中,采用单片机为主控制器,以热释人体红外和温度传感系统来检测室内有无人员以及室内温度,设计一个智能防盗防火控制系统,另外又以光敏二极管来探测室内的光照强度,实时调节和控制室内灯光的照明,从而达到智能控制和节能的目的。

  根据系统设计要求,并考虑到系统的可行性,整个系统的设计框图如图1 所示。系统以单片机为主控制器,分别控制着人体感应模块、温度采集模块、光度采集模块、光管亮度模块和报警模块。通过51 单片机和热释人体红外来检测区域内是否有人,如有人再检测其光度是否需灯光并且实现该调在哪个档位,并由指示灯显示档位。最后用蜂鸣器作为报警源,如果启动报警模式,当检测到其区域内有人就会发出报警信号,当温度超过一定范围内也启动长鸣报警声。

  图1 系统方框图

  图1 系统方框图

  智能防盗防火及照明控制系统的基本工作原理是当未启动报警模式时,当检测到室内有人时,开启光度采集模块,根据室内光照强度,分别开启不同档次的LED 灯;假如室内温度过高,报警装置会发出二级警鸣,防止火灾的发生;当有人进入室内,开启报警装置,若是本人或工作人员可以通过一个隐形手动复位键消除报警,若有他人进入室内,则会开启一级报警,并且所有的LED 灯亮,起到了及时报警与防盗的作用。

  1.2 系统硬件设计

  系统的硬件设计分为五大块模块,即热释人体红外模块温度采集模块、光度采集模块、LED 灯显示模块、报警模块。

  下面分别来分别介绍各个模块的硬件设计及基本工作原理。

  2 实验

  2.1 热释人体红外模块

  人体红外感应模块电路主要由人体红外传感器、菲涅尔透镜、专用芯片BISS0001组成。当有人出现在它的探测区,传感器便能探测到信号并把信号传给单片机,单片机再根据实际情况是否该开启器件设备或让房间的电器设备处于一种可开启状态。另外,关于走廊及洗手问用灯情况,当晚上有人经过时,人体红外感应到人便开启走廊用灯或者洗手间用灯。热释人体红外模块电路如图2 所示。

  图2 热释人体红外电路图

  图2 热释人体红外电路图

  电路中运用了热释红外专用芯片BISS0001。它是由运算放大器、电压比较器、状态控制、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路,内部电路如图3 所示。当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时,电路中的传感器将输出电压信号,然后使该信号先通过一个带通滤波器,该滤波器的上限截止频率为16 Hz,下限截止频率为0.16 Hz。

  图3 BISS0001 芯片内部电路图

  图3 BISS0001 芯片内部电路图

  由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱(通常仅有1 mV 左右),而且是一个变化的信号,同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式(脉冲电压为0.1~10 Hz 左右),所以应对热释红外传感器输出的电压信号通过运算放大器OP1 和OP2 进行二级放大。再经由电压比较器COP1 和COP2 构成的双向鉴幅器处理后,检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器。

  输出信号Vo接单片机以便检测, 当有人时便输出5 V高电平,当人离开之后延时一段时间后便复位为0 V 以便主控制电路的控制。电路设计让芯片处于可重复触发状态以便适合教室的实际情况。重复触发其工作过程:可重复触发工作方式下在Vc=“1”、A=“1”时,Vs可重复触发Vo为有效状态,并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内,只要Vs发生上跳变, 则%将从Vs上跳变时刻起继续延长—个Tx周期;若Vs保持为“1”状态,则Vo一直保持有效状态;若Vs保持为“0”状态,则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态,并且,同样在封锁时间Ti时间内,任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。

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