安新艳

【摘要】针对传统人工管理教室走廊的照明系统的不便，造成人力和能源的浪费，本文设计了一款以低功耗的STC89C52RC单片机为主控部件，采用光控传感器和声控传感器相结合的控制电路，实现了智能化管理，及时的打开和关闭LED灯，既满足了有人通过时的照明需求，又解决了因未及时关灯而造成的能源浪费。

【关键词】智能化;光电检测模块;声控传感器模块;继电器

由于教室的分布比较广，学生的人数比较多，在教室走廊的照明系统的管理当中，传统的方法是统一管理，当教室绝对没人时走廊灯灭，只要有一人在灯就常亮，不能根据使用的要求及时地关灯，造成能源的浪费。

本设计以低功耗的STC89C52RC单片机为主控部件，采用光电传感器和声控传感器相结合的控制电路，实现当背景光线达到设定的阈值时，不管是否有人通过发出声音灯都不会亮;当背景光线达不到设定的阈值时，如果无人通过时则灯不亮，当有人通过发出声音时灯亮，人离开以后，延时一段时间灯灭，既满足了有人通过时的照明需求，又解决了因未及时关灯而造成的能源浪费。

1.传感器介绍

本文根据需求使用了光控和声控两个传感器。

1.1 光控传感器--光敏电阻的工作原理

光敏电阻是由半导体光敏材料构成，对光照特别敏感，当半导体材料受到光照时，它的导电性能增强，电阻值降低;当半导体材料受到的光照变弱时，它的导电性能变弱，电阻值升高;当照射光消失后，光敏电阻的阻值恢复原值，在光敏电阻的两端加上电压，电阻的变化就引起流过光敏电阻的电流的变化，从而实现光电转换。

1.2 声控传感器--咪头的工作原理

声控传感器-咪头可以检测到物体发出的声音产生的振动，从而检测到物体的存在。我们选用的是驻极体全向咪头6050。它内部存在一个由振膜，垫片和极板组成的电容器，因为膜片上充有电荷，并且是一个塑料膜，因此当膜片受到声压强的作用，膜片要产生振动，从而改变了膜片与极板之间的距离，从而改变了电容器两个极板之间的距离，产生了一个距离的变化，故而引起一个电压的变化，由于这个电压的变化是由声音振动引起的，因此完成了一个由声信号到电信号的转换。

2.控制系统硬件设计

控制系统以低功耗的STC89C52RC单片机为核心控制器，结合外部光控检测模块和声控检测模块，继电器开关模块和实际的负载LED灯组成，系统的结构框图如图1所示：

图1 LED教室走廊智能灯的控制系统框图

2.1 电源模块

电源电路由变压器、整流桥、电容，稳压管等组成。先采用变压器对220v市电进行交流变压、然后通过整流桥进行整流，再通过电容滤波，最后再用稳压管稳压后获得5V的稳压电源，为后面的光控检测模块电路，声控检测模块电路，继电器模块提供低压稳压电源。

2.2 光控检测模块

光电检测模块是三线制，有三个引脚分别为VCC（5V），GND，DO。具体的电路图如图2所示，由光敏电阻5516和电压比较器LM393、电阻、二极管构成。当白天光照比较强时，光敏电阻的亮电流大约在5～10KΩ左右，相对比较小，分的电压比较小，经过电压比较器的比较输出低电平给单片机，反之当夜晚光照比较弱时，光敏电阻的暗电阻大约在0.6MΩ左右，相对比较大，分的的电压比较大，经过电压比较器的比较输出高电平给单片机。

图2 光控检测模块电路图

2.3 声控检测模块

声控传感器模块是三线制，有三个引脚，分别为VCC（5V），GND，DO。具体的电路图如图3所示，由驻极体全向咪头6050和电压比较器LM393，可调电阻等构成，通过咪头感知声音的振动，从而改变电压比较器两端的电压，当声音的强度超过设定的阈值则电压比较器输出低电平，反之输出高电平。

图3 声控检测模块电路图

2.4 继电器模块

继电器模块采用了RM1LS继电器控制模块，是标准的1路继电器控制模块，采用低电平信号触发，仅需5mA电流即可驱动控制能力为10A的继电器吸合，性能稳定，可广泛使用在各种功率控制类场合。

该模块的常开接口的最大负载交流250V/10A，直流30V/10A;采用大功率高耐压三极管2907A，驱动能力强，性能稳定;触发电流5mA;工作电压5V;继电器低电平吸合，模块含有限流电阻;容错设计，即使控制线断，继电器也不会动作。

（1）模块控制端有3线接口，VCC/DC+：直流电源正极（5V）;GND/DC-：直流电源负极;CL1：继电器1控制接口，低电平继电器吸合。

（2）模块输出端有3线接口，NO1：继电器常开接口，继电器吸合前悬空，吸合后与COM1短接;COM1：继电器公用接口;NC1：继电器常闭接口，继电器吸合前与COM1短接，吸合后悬空。

2.5 模拟实物连接电路图

图4为模拟控制电路实物连接电路图，负载LED灯的220V电源端被断开为A点和B点，分别接到继电器的公共端和常开端。

在光线比较亮或者无人通过时单片机没有检测到有效信号，发给继电器一个高电平，继电器的公共端处于常开状态，负载LED灯处于断开不点亮;当单片机接收到光控检测模块和声控检测模块检测到的有效电平时，将继电器控制端设置为低电平，继电器吸合则负载形成回路点亮。

图4 模拟实物连接电路图

3.软件设计

在光电检测到亮度大于设定的阈值时，不管有没有检测到声音都不点亮LED灯;当光电检测到的亮度小于设定的阈值时，如果没有检测到声音则不点亮LED灯，当检测到声音则点亮LED灯。流程图如图5所示：

图5 LED教室走廊智能灯的控制系统流程图

4.结束语

经过实验证明，系统以单片机为控制核心，结合光控檢测模块和声控检测模块，通过控制继电器的吸合与断开能够很好地控制教室走廊LED灯的亮灭，还可以根据要求调节可变电阻来调节光电检测模块和声控传感器的灵敏度，安全可靠，高效节能。既节省了能源，又节约了人力，该系统有着实际的应用价值，值得推广。

参考文献

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