摘 要：本设计主要是针对高校教室照明管理中电能浪费的现象，设计了教室照明控制系统，以实现节电目标。采用了照明控制系统后，可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。该系统具有体积小，控制方便，可靠性高，专用性强，性价比合理等优点，可以满足各类大、中专院校教室灯光控制的要求，很大程度上达到节能目的。
　　关键词：STC89C51RC单片机；热释电；传感器；
　　文章编号：1674-3520（2015）-12-00-01
　　照明的可控制性是照明发展一个重要趋势，特别是在我国近年频频发生“电荒”的背景下，照明控制可以减少灯具单位时间能耗，又可减少灯具使用时间，其节能优势值得我们去开发利用。
　　目前在国内大专院校中，由于上课教室不固定，同学们的自觉节能意识薄弱，在光线足够强时也开灯，课上完离开教室后灯还亮着的现象普遍存在。基于这样的考虑，设计以单片机为核心的照明控制系统，根据室外光亮度来自动控制照明。以达到对教室的灯光进行实时控制，方便和节约能源的目的。
　　一、概述
　　（一）节能照明的优越性。与传统的粗放式的管理状态相比，节能管理系统具有以下优越性：1、良好的节能效果和延长灯具寿命。2、合理地选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。 3、节能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。4、照明控制系统有效节省了电费与管理费用的支出。根据一般的运营经验来看节能效果也能达到25%～40%。
　　（二）节能照明的必要性。能耗和环境是当前全球共同关注的热点。照明用电随着社会的发展已经占总发电量的10%到20%。据统计，我国1992年照明用电700亿度，1995年己增长为1000亿度，占总发电量10%。预计2010年我国用电量将达2.7万亿度，照明用电量超过3000亿度。照明用电的迅速增加，不但要增加大量的电力投资，牵制国民经济发展，还要产生大量污染。据专家计算，每100亿度电需求煤500万吨。按除尘率94%计，还要向大气排放烟尘5.5万吨；二氧化硫7.8万吨.产生了严重的酸雨。
　　二、系统总体设计
　　（一）总体设计。下面以一个挂有18盏照明灯的12*8m的室内照明区域（如图2-1所示）为例，对室内照明系统进行分析。图2-1中，1，2，……18分别为18盏照明灯，I，II，III，IV，V分别为5个检测单元，以各检测单元为圆心的圆弧分别代表了各检测单元的检测范围， 依据5个检测单元检测范围的交叉情况，可将整个室内区域划分为（1），（2）……（17）这17个区域。系统工作时，可以检测有人或者光线偏暗的具体区域，进而控制相应区域的照明灯开关。以I，II，V三个检测单元同时检测到有人且须开灯为例，则可定位出（5）区域有人，从而可以打开灯14，15，10，11为其提供照明。系统通过对5个检测单元的输出进行一定的逻辑判断，从而实现高精确度地定位照明控制，弥补了原有各种方案的缺点。
　　图2-1系统结构图
　　每个教室安装的控制终端是以STC89C51RC单片机为核心的数据采集和处理装置，可实现有效的教室灯光控制。其输入参数主要是人体存在信号和环境光信号等的外界因素，环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯。理论和实验证明用这种方式来对教室灯进行控制可以实现上述目标。
　　室内灯光控制系统可以根据作息时间、气候、人体等因素全天候自动控制室内照明电器的开和关。做到光线暗时开灯，雨天阴天时开灯，无人时关灯，光线亮时关灯，晴天时关灯，休息时间关灯。在确保室内正常照明同时，可有效防止无人灯（无人时开灯）、无效灯（光线亮时开灯）、无限灯（休息时间开灯），从而达到节电目的。
　　（二）超时报警电路。由于学生学习紧张，在夜里忘了时间点，学习期间开灯时间过长，致使教室灯工作超时，于是本系统超时报警电路就会发出声音，提醒学生应该休息。这样，还可以更好地保护公共设施。
　　（三）无接触IC卡电路。学生只需在上课前轻松一刷卡并经由相应的数据处理就可以完成点名及有关的操作，从而简化对学生考勤的程序，节约教师点名的时间。如图3-13所示为无接触IC卡接口结构图。
　　图3-13 无接触IC卡接口结构图
　　三、系统控制模块的软件设计
　　用户软件的开发与系统硬件有着密切的关系。在系统的硬件及输入输出方法确定后，程序软件就可以完全独立的进行设计、开发。
　　四、技术经济分析
　　本设计中技术方面采用了單片机开发，单片机起到控制作用，其价格决定了其低成本和市场潜力。选用的STC89C51RC单片机芯片的市场价格约为5元左右。
　　高校教室照明节能技术的直接收益主要是采用节能技术后电能消耗降低所带来的；而采用科学管理，就是利用现代化自动控制技术，对教室照明灯具进行节电改造，从而达到节约用电目的。