192.168.0.103-教室用电智能控制器的设计(正式)

温州市首届“生态环保进社区大中小学生环保科技竞赛”活动参赛作品作品名称：教室用电智能控制器作品类型：实物模型、软件设计、创意构思第一作者：陈易参赛组员：李铁放、金乔觉指导老师：谢作如参赛学校：浙江省温州中学系统设计时间：2010年5月邮箱：8334180电话目录1设计背景2设计思想3软硬件介绍4运行原理图5应用前景教室用电智能控制器设计背景校园是一个庞大的学习生活场所，不乏浪费能源、资源的现象。尤其是教室用电情况着实堪忧。据反映，同学离开教室去上课外课程，比如体育、音乐等，经常忘了关灯、电风扇、多媒体等用电器，中午到下午上课、放学到晚上晚自修期间也是时常人不在，用电器照旧工作.此外，在大白天亮度足够大的情况还点着灯。针对这种现象，学校政教处多次在大会上批评、指责，但效果总不是很好。我们曾做过相关的调查，其中有一道问题是这样的：当你上完晚自习时发现邻教室照明灯全部开启，却空无一人，你会怎么做？根据统计发现，29的人选择自己去关，44的同学认为应让楼管员负责，27的人选择不去管它。这种有形和无形的浪费，将给校方的用电支出带来沉重的负担，也造成很大的能源浪费。在这个能源紧缺的时代里，尤其在浙江省电能严重不足的现状下，处于节能低碳的需要，我们决定制作一种能够自动实现对教室里有没有人进行检测判断，并在没有人时自动切断电源的教室用电智能控制器，并且能利用光的强弱来限制灯的开关与亮度。设计思想：核心技术：利用微波移动传感器能自动辨认教室中是否有人，从而来判断是否切断电源的开关。实现思路：每隔1分钟利用微波移动传感器探测教室中有无人，无人时记录一次，再过一分钟再进行探测，若还无人则再记录一次，若有人则将记录清零，依此类推，若记录到第5分钟还没有人则利用继电器断开总开关。（防止有人因临时走出教室而误判）为使控制器更加人性化，其功能都可分手动与自动，二者可以自由切换。软硬件介绍：我们设计的教室用电智能控制器主要使用了微波位移传感器、光敏传感器、电磁继电器、单片机（MCU）这几个核心的硬件。1. 微波位移传感器：微波位移传感器也称微波传感器、微波移动传感器，是一种利用微波多普勒效应来检测人体或物体位置移动的传感器。由微波振荡器，混频器，微波发射天线和接收天线组成的电路模块，用于探测人体或物体的位置移动，输出感应信号。微波移动传感器电路采用微带线结构设计，微波振荡器产生频率为10-12微波信号，由发射天线向外发射信号，有人或物体在感应范围内移动，接收天线将感应信号输入到微波混频器，由微波混频检波器输出低频多普勒感应信号，实现人体或物体位置移动的探测目的。微波移动传感器的特点是电路简单，检测灵敏度高，抗干扰强。我们选择的产品是SDT-GH719微波感应位移模块，微波频率10.525GH，直接加直流6-20V电源即可工作，通过判断教室中是否有物体（人）的移动来确定教室中是否没人。SDT-GH719微波感应位移模块信号处理采用单片机程序分析，可靠性高。电路板上有16级灵敏度调整，感应距离在0.3-10米内可调。4种触发模式选择，信号输出时间：2秒，3秒，10秒，20秒，加光敏电阻可抑制白天触发，主要应用于自动门控制开关、工业自动化控制，室内外安全防范系统、ATM自动提款机的自动录像控制系统、野外安全警世等场所。SDT-719微波感应位移模块属于非接触探测型模块，抗射频干扰能力强，不受温度，湿度，光线，气流，尘埃影响，可以安装在一定厚度的塑料，玻璃，木制等非金属的外壳里面，方便应用到各种产品或设备控制上面。主要技术参数如下： 1 中心频率：10.525 GHz2 工作电压：DC6V20V 3 静态电流：6mA 4 高/低输出电平：5V/0V 5 3 dB 天线方向图 方位 80 6 3 dB 天线方向图 俯仰 40 7 感应距离：0.3-10米16级可调 8 触发方式：4种选择 9 环境温度：-30-70度 10 外形规格：45*37*18mm2.光敏传感器：光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。原理图：我们使用 3、电磁继电器：继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流.较低的电压去控制较大电流.较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 电磁继电器的主要功能是用低电压控制高电压，我们采用继电器实现用5V的单片机工作电路来控制220V的照明系统。 电磁继电器原理图：运行原理图N个电风扇N个电灯教室电路图继电器1继电器2微波移动传感器光敏传感器主机继电器1继电器2控制电路图微波光敏讲台桌门注：为了方便布线，两个传感器安装在教室靠讲台桌和门口的天花板上或者墙壁上。安装示意图系统流程图开始 有人吗?i=i+1i= =5?断开总开关;j=0;保持总开关闭合暂停1分钟环境亮吗？断开支路开关闭合支路开关J=0？流程图说明：持续5分钟无人时断开总开关。 变量j清零。在有人的情况下，电源总开关默认为闭合状态。判断j=0(有人状态下是否还没有控制过电灯，j=0,进入下一步判断，j=1,则跳过接下来的判断)若环境光暗，则闭合自动支路开关，j=1（表示有人状态下已经控制过一次电灯）。若环境光亮，则断开自动支路开关，j=1（表示在有人状态下，已经手动控制过一次电灯）。单片机程序：我们使用杭州纳英特公司开发的单片机主板，编写了如下程序。其中motor函数为输出电机电流，我们用来控制继电器，实验成功。/*程序名： *时间:2010-5-25 18:36:22 *说明: */#include main.h#define gm analog(5); /光敏返回的数值#define bh1 motor(0,10);sleep(1);motor(0,0); /闭合总开关#define bh2 motor(1,10);sleep(1);motor(1,0); /闭合支路开关#define dk1 motor(0,-10);sleep(1);motor(0,0); /断开总开关#define dk2 motor(1,-10);sleep(1);motor(1,0); /断开支路开关#define wb analog(10); /移动传感器返回的数值int i=0;int j=0;void main()while(1) if(wb10) i=0;bh1; If(j= =0) if(gm100) /环境亮dk2;j=1;else if(gm100) /环境暗 bh2；j=1; sleep(60); 暂停1分钟 实验照片：单片机通过继电器控制电灯应用前景：据不完