基于STM32的教室智能灯控系统设计

摘 要：针对学校照明用电浪费严重、人为手动控制不便的问题，对自动控制和手动控制相结 合的教室照明控制系统进行了研究。提出了一种以 stm32 芯片为核心、采集多种传感器信号 的控制终端，然后把每间教室

摘要：针对学校照明用电浪费严重、人为手动控制不便的问题，对自动控制和手动控制相结合的教室照 明控制系统进行了研究。提出了一种以stm32芯片为核心、采集多种传感器信号的控制终端，然后把每 间教室的控制终端组成网络接入上位机的智能灯控系统设计方案。文章从单片机硬件设计、单片机程序 设计和基于qt的上位机控制程序设计三方面详细介绍了系统。最后达到了远程控制、节约用电、提高 资源利用率的目的。经过控制变量法的实验验证，并进行了系统功能的分析，实验结果和预期效果一 致。 关键词：智能灯控；多传感器；单片机；上位机；远程控制 中图分类号：tp277文献标识码：a文章编号：2095-1302（2016）06-00-04 0引言随着我国教育业的发展，学校照明用电量急速增加，电能损失也呈现出增大的趋势。目 前，国内外照明自动控制装置基本都采用被动的人体感应探测、可见光探测、热释电红外探测、声音探 测等方法，但这些均存在一定的不足[1]。首先是方式单一，没有主动探测器，或虽 有主动探测器，但灵敏度不高，经常出现教室无人时照明灯却一直工作以及有人情况下灯却熄灭的情 况；其次，此类系统比较分立，网络化程度不高，无法实现对全部教室的统一管理[1]。 同时，国内大、中、小学校教室以及公用区的照明灯具控制大多采用普通开关，即使学 校进行严格管理，仍不可避免地出现忘记关灯的现象，特别在白天情况下更是如此，从而造 成了大量的能源浪费。此外，各种照明灯具都具有一定的使用时限，在白昼光线充足的情况下继续使 用照明灯具，必然会缩短各种灯具的使用寿命[1-3]。以西北工业大学长安校区教学楼 为例，经常出现教室里空无一人或者只有一两个人，但教室里的所有照明灯都打开的现象，同时，教学 楼物业管理人员每次晚自习闭楼时需要一间一间去关灯，势必造成电能和人力资源的浪费。 为了更好地达到节能降耗、提高智能化程度、减轻管理员工作负担的目的，设计了基于stm32的教 室照明智能灯控系统。该系统的特点是，禾U用光敏电阻检测室内不同地方的光照强度，利用红外热释 电传感器检测人体，采用以stm32单片机为核心设计具有数据采集和处理装 置功能的控制终端，而每间教室的控制终端接入基于qt实现的上位机组成网络，能够实现在 教室无人或者光照充足时自动关灯、有人到来且光照不足时自动开灯的功能，物业管理员可以查看每间 教室的照明情况，通过上位机远程控制关闭教室照明，采取自动和手动相结合的方式实现对教室照明的 智能控制。 1 系统整体设计及工作方式 系统整体设计方案如图1所示，主要包括pc上位机控制端、串口转无线模块、教室控制终端和传 感器等自动控制信号源四个部分。 结合图1可知系统有自动控制与手动控制两种工作方式。 1.1 自动控制自动控制信号源包括热释红外传感器、光敏传感器和时钟模块。热释红外传感能够感 应教 室里是否有人，光敏传感器感应教室里的光照强度，时钟模块能够提供秒、分、时、日、周、月、年的 信息。在自动控制模式下，当且仅当满足如下条件时灯才会打开： （1）教室里有人； （2）教室内光照不充足； （3）教学楼开放的时间段。 1.2 手动控制 用户可以在pc上位机控制端的操作界面上对教室内的照明灯进行控制，比如对某间教室的灯进行 开关，或者对所有教室的灯统一开关。并通过串口转无线模块将用户指令无线传输给指定的教室控制终