摘要：目前我国高校教学楼和学生宿舍的照明系统大多采用定时控制，存在电能浪费大、照明方式不灵活等问题。 本文以51单片机为基础，根据教学楼和宿舍的不同需要，通过设置时间、感应光和声音来设置照明状态，实现了照明系统的智能化和动态控制。 测试结果表明，该系统可以改变不同条件下的照明状态，适应不同场所的需要，达到智能控制的目的。
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在经济高速发展的当今社会，电能的大量消耗使其成为一种稀缺资源。 如何节能降耗成为近年来照明系统研究的热点。 目前，我国教学楼和学生宿舍的照明系统大多采用定时控制方式。 这种控制虽然简单易行，但同时也存在很多问题：在夜间车流量不大的时候，将灯全部点亮，会造成大量的电能浪费； 此外，定时点亮方式使得照明系统无法灵活调整工作状态，尤其是雷雨大雾天气，带来安全隐患。 本文设计的智能照明控制系统可以根据学校不同区域的不同功能需求设置照明模式和照明时间，实现照明系统的动态化、智能化管理。
1个系统硬件模块
本系统的设计基于51系列单片机，由控制、定时、光控、声控、按键、显示、灯光7个硬件模块组成。 其中，光控和声控模块实现对外界光、声信号的采集和判断； 定时实现照明系统的照明时间控制； 适应外部需求。 照明系统的架构如图1所示。
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1.1 控制模块
本文采用单片机，系统中有8个CPU和可编程Flash，是一种低功耗、高性能的微控制器。 在本文的设计中智能照明系统，控制模块接收定时模块的时间和外界环境的光、声音信号，通过判断照明等级来控制照明灯具的工作状态，实现对照明灯具的智能动态管理。照明系统。
1.2 输入模块
1.2.1 计时模块
计时模块使用芯片为整个系统提供日期和时间信息。 它不仅功耗低、性能高，还具有断电时空穿梭功能。 即使单片机断电也不会停止计时。 同时也方便系统判断是否到了设定的夜间时间。
1.2.2 光控模块
光控模块中采用光敏电阻采集光信号，LM393比较器用于判断光信号强度。 图2显示了光控电路。 比较器的同相输入端和反相输入端连接电位器。 在没有自然光的情况下，调节电位器使两个输入端电位保持一致。 此时比较器会输出低电压。 平坦的信号。 当光敏电阻器受到自然光照射时，其阻值会大大降低，从而使比较器同相输入端的电位升高，比较器输出高电平信号。 通过比较器的输出信号给单片机的P1.4端口，单片机可以判断外界光线强度是否达到阈值强度，从而控制灯具工作状态的变化模块。
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1.2.3 语音控制模块
声音控制模块中使用驻极体麦克风（图3中用R6电阻代替）来采集声音信号。 是一种高灵敏度的电容传声器。 LM393用于判断声信号的强弱，原理与光控电路相同，最终信号输出到单片机的P1.3端口，如图3所示。
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1.3 输出模块
1.3.1 显示模块
如图4所示，显示电路采用液晶显示当前日期和时间。 液晶可显示两行，每行16个字符。 附加的电位器可以随时调节液晶显示的对比度。
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1.3.2 照明模块
如图4所示，照明模块采用2排8颗LED灯模拟照明的3种工作状态：关、间歇和全亮。 工作在熄灭或全亮状态时，8个LED灯全部熄灭或亮起； 当需要间隔照明时，两排LED灯点亮，一排点亮，提供相对低强度的照明。
2 系统软件设计
智能照明系统结合时间、光、声来判断外界环境的变化，为照明设置三种工作状态，提供全亮、间亮、熄灭不同的照明强度。 系统运行流程如图5所示。
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在照明灯具工作状态的控制上，宿舍楼设置时间为18:00~次日6:00，教学楼设置时间为18:00~24:00，称为夜间模式. 工作在间歇亮状态，提供夜间基本照明。 如果此时语音控制模块采集到的声音强度大于阈值强度，说明教学楼或宿舍人流量大智能照明系统，灯光模块会切换到全亮状态，提供高-强度照明。 延时5s后，恢复间歇灯工作状态，保证夜间活动的照明需求。
在设定时间外，如遇雷雨或雾霾，照明系统采集并判断外界自然光强弱。 即使不是夜间模式，也需要一定的照明。 因此，当光控模块采集到的光强小于阈值强度时，照明模块将工作在区间亮状态，以保证教学楼或宿舍的基本照明； 然后通过声音信号的采集和判断，如果人流量大，灯光模块会重新切换到全亮状态。
3 系统测试
根据系统的功能需求，测试系统在所有情况下的工作状态（预设时间为18:00-6:00），测试电路如图6所示。
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当未达到设定时间且光照强度>阈值时，LED灯熄灭；
当未达到设定的时间、光强阈值、声强阈值时，LED灯会间隔点亮；
当设定时间、光强阈值、声强>阈值未达到时，LED灯全亮；
当达到设定的时间和声强阈值时，LED灯会间隔亮起；
当达到设定时间且声音强度>阈值时，LED灯全部亮起。
可以看出，系统在各种情况下根据需要切换工作状态，满足设计要求。
4。结论
针对高校教学楼和学生宿舍的照明需求，本文设计的智能照明系统可以根据设置时间和外界环境光、声音的变化，自适应调整照明系统的工作状态，并且实现照明系统的动态管理。 该系统还可以应用于公共场所的照明。 具有成本低、操作方便、功能易于扩展等特点，可以最大限度地节约电能。
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