教室照明系统智能控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种教室照明系统智能控制装置，包括控制器本体，控制器本体的一个侧面上设有LED液晶显示屏、电源指示灯、电源开关按钮、手动模式指示灯和手动模式开关按钮，控制器本体的另一个侧面上设有散热口和扬声器发生口，控制器本体的内部设有控制电路，该控制电路包括电源电路、单片机与语音提示电路、单片机外围电路、照明驱动电路和光电转换电路。本实用新型结构简单，技术先进新颖，控制可靠，能适用于不同规格的教室，对于教室节能效果好，具有推广应用价值。
【专利说明】
教室照明系统智能控制装置
技术领域
[0001]本实用新型属于照明控制装置技术领域，具体涉及一种教室照明系统智能控制装置。
【背景技术】
[0002]在学校里，教室和自习室作为教学和学习的公共场所，所安装的照明器具较多，一般每间教室安装有很多照明灯。然而，由于教室人流量较大，教室内人数不定时变化等原因，大部分教室存在光线很强但照明灯仍然打开的现象，这无疑造成了电能不必要的浪费，也与国家节能减排的口号背道而驰。目前智能照明技术在国内已经有了一些发展，然而发展并不太完善，能够应用于教室的智能照明设备也不太多。因此一种节能、智能、廉价的教室智能照明控制器十分有必要。
【发明内容】
[0003]本实用新型解决的技术问题是提供了一种教室照明系统智能控制装置。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，教室照明系统智能控制装置，其特征在于包括控制器本体，控制器本体的一个侧面上设有LED液晶显示屏、电源指示灯、电源开关按钮、手动模式指示灯和手动模式开关按钮，控制器本体的另一个侧面上设有散热口和扬声器发生口，控制器本体的内部设有控制电路，该控制电路包括电源电路、单片机与语音提示电路、单片机外围电路、照明驱动电路和光电转换电路，所述的电源电路中?1、？2为无源插座，？1为保险管，01、02、03、04为二极管丄1为10111!1电感，(:1、04为1000沾电解电容，C2、C3为100pF无极性电容，Rl为IK电阻，DSl为发光二极管，无源插座Pl与输电线220V交流电源相连，无源插座Pl的2端口接保险管Fl，该保险管Fl用于保护电路，与保险管Fl另一端和无源插座Pl的I端口相接的是由二极管Dl、D2、D3和D4组成的二极管整流桥，该二极管整流桥用于将220V交流电进行整流，二极管整流桥中二极管D1、D3的阴极端分别与电感LI的一端相接，该电感LI用于对电路进行滤波，电感LI的另一端分别与三端稳压块VRl的VIN端、电解电容Cl的正极端和无极性电容C2的一端相连，三端稳压块VRl的VOUT端接地，电解电容Cl的负极端接地，无极性电容的另一端接地，三端稳压块VRl的VOUT端分别与无源插座P2的I端口、无极性电容C3的一端、电解电容C4的正极端和电阻Rl的阳极端相连，无极性电容C3的另一端接地，电解电容C4的负极端接地，无源插座?2的2端口接地，电阻Rl的阴极端接发光二极管DSl的阳极，发光二极管的阴极接地，无源插座P2的I端口输出为+5V直流工作电压VCC，该电源电路用于将220v的交流电源经过二极管全波整流，电解电容滤波，再经三端稳压块输出，最后得到+5v直流工作电压;所述的单片机与语音提示电路中单片机为AT89c52单片机，语音芯片型号为ISD4004，AR1为运算放大器，LSl为扬声器，C5为4.7uF电容，C6为IuF电容，C7为0.1uF电容，Cll为1uF电容，R8为4.5K滑动变阻器，语音芯片的片选端SS与单片机的Pl.0端口相连，用于向语音芯片发送指令，语音芯片串行输入端MOSI与单片机Pl.1端口相连，用于单片机向语音芯片输入指令，语音芯片串行输出端MISO与单片机Pl.3 口相连，用于语音芯片向单片机传送信号，语音芯片串行时钟端口 SCLK与单片机Pl.2口相连，用于同步语音芯片串行输入端MOSI和串行输出端MISO的数据传输，语音芯片中断端INT与单片机P3.0口相连，该中断端INT为漏极开路输出，语音芯片行地址时钟端RAC与单片机P3.3 口相连，每个RAC周期表示语音芯片存储器的操作进行一行，语音芯片的VCCA和VCXD端与无源插座的I端口相连，语音芯片的VSSA与VSSD端接地，语音芯片的AMCAP端通过一个IuF的无极性电容C6接地进行滤波，语音芯片的同相模拟输出端ANA IN+通过一个
0.1uF的耦合电容C7接地，语音芯片的音频输出端AUD OUT通过一个4.7uF的无极性电容C5和4.5K的滑动变阻器R2与单片机的GND端共同接地，扬声器LSl—端接地，扬声器LSl另一端通过一个1uF的无极性滤波电容Cll和运算放大器ARl与滑动变阻器R2相连，用于使语音芯片音频输出端输出信号发声;所述的单片机外围电路中晶振电路由两个33pF的无极性电容C8，C9和一个11.0506MHz的晶振XTAL连接而成，晶振XTAL的2端口与单片机的XTALl端口相接，无极性电容C8的一端接晶振XTAL的I端口，无极性电容C8的另一端接地，无极性电容C9的一端与晶振XTAL的2端口相接，无极性电容C9的另一端接地，复位电路由一个1uF的电解电容ClO和一个4.7K的电阻R2组成，电解电容ClO的一端接+5V电压，电解电容ClO的另一端通过电阻R2接地，电解电容ClO与电阻R2之间引线接单片机的RST端;所述的照明驱动电路中R9为4.7K电阻，Ql为NPN三极管，Kl为电磁继电器，D8为二极管，DSl为照明灯，照明灯RSl与220V交流电相接，模块的网络标号ADO与单片机的Pl.0端口相接，电磁继电器Kl的一端接无源插座P2的I端口，电磁继电器Kl的另一端与NPN三极管的集电极相接，NPN三极管的基极通过电阻R8与单片机P0.0端口相接，NPN三极管的发射极接地，二极管D8并联于电磁继电器Kl用于保护电路;所述的光电转换电路中R3、R6是IK电阻，R4、R5是1K电阻，R7是1K可调电阻，用于设定电压阈值，D5、D6是发光二极管，D7是光敏电阻，C12、C13是10nF的电容，UlA是电压比较器LM393，电压比较器LM393的3引脚接无源插座P2的I端口，电压比较器LM393的12引脚接地，电压比较器LM393的4引脚接到可调电阻R7上，电压比较器LM393的5引脚接到电阻R4与光敏电阻D7之间，电压比较器LM393的2引脚是输出端。
[0005]本实用新型结构简单，技术先进新颖，控制可靠，能适用于不同规格的教室，对于教室节能效果好，具有推广应用价值。
【附图说明】
[000?]图1是本实用新型的结构不意图；
[0007]图2是本实用新型中电源电路的线路连接图；
[0008]图3是本实用新型中单片机与语音提示电路的线路连接图；
[0009]图4是本实用新型中单片机外围电路的线路连接图；
[0010]图5是本实用新型中照明驱动电路的线路连接图；
[0011]图6是本实用新型中光电转换电路的线路连接图。
[0012]图中:1、控制器本体，2、LED液晶显示屏，3、电源指示灯，4、电源开关按钮，5、手动模式指示灯，6、手动模式开关按钮，7、散热口，8、扬声器发生口。
【具体实施方式】
[0013]结合附图详细描述本实用新型的具体内容。一种教室照明系统智能控制装置，包括控制器本体I，控制器本体I的一个侧面上设有LED液晶显示屏2、电源指示灯3、电源开关按钮4、手动模式指示灯5和手动模式开关按钮6，控制器本体I的另一个侧面上设有散热口 7和扬声器发生口 8，控制器本体I的内部设有控制电路，该控制电路包括电源电路、单片机与语音提示电路、单片机外围电路、照明驱动电路和光电转换电路。
[0014]所述的电源电路中Pl、P2为无源插座，Fl为保险管，D1~D4为二极管，LI为1mH电感，Cl、C4为100uF电解电容，C2、C3为100pF无极性电容，Rl为IK电阻，DSl为发光二极管。无源插座Pl与输电线220V交流电源相连，无源插座Pl的2端口接保险管Fl，保险管Fl用于保护电路。与保险管Fl和无源插座Pl的I端口相接的是由二极管Dl、D2、D3和D4组成的二极管整流桥，该二极管整流桥用于将220V交流电进行整流。其中无源插座Pl的I端口和2端口可视为二极管整流桥的输入端，二极管整流桥输出端高电势端口即二极管D1、D3的阴极端与电感LI相接电感LI用于对电路进行滤波。与电感LI相接的为三端稳压块VRl的VIN端和电解电容Cl的正极端与无极性电容C2的一端。三端稳压块VRl的VOUT端接地，电解电容Cl的负极端接地，无极性电容的另一端接地。三端稳压块VRI的VOUT端接无源插座P2的I端口、无极性电容C3的一端、电解电容C4的正极端和电阻Rl的阳极端。无极性电容C3的另一端接地，电解电容C4的负极端接地，无源插座P2的2端口接地。电阻Rl的阴极端接发光二极管DSl的阳极，发光二极管的阴极接地。无源插座P2的I端口输出为+5V直流工作电压VCC。电源电路模块作用是将220v的交流电源，经过二极管全波整流，电解电容滤波，再经三端稳压块输出，最后得到+ 5v直流工作电压。分别向单片机与语音提示电路中单片机的40引脚、语音芯片ISD4004的18，27引脚，单片机外围电路中电解电容ClO的正极，照明驱动电路中电磁继电器的一端口，光电转换电路中电压比较器LM3935的3引脚供电。
[0015]所述的单片机与语音提示电路中单片机型号为AT89c52，语音芯片型号为130400441?1为运算放大器，1^1为扬声器，05为4.7沾电容，06为1沾电容，07为0.11^电容，Cll为1uF电容，R8为4.5K滑动变阻器。语音芯片的片选端SS与单片机的Pl.0端口相连，当SS端口为低电平时，单片机可向语音芯片ISD4004发送指令，两条指令之间为高电平。语音芯片ISD4004串行输入端MOSI与单片机Pl.1端口相连，用于单片机向语音芯片输入指令。语音芯片ISD4004串行输出端MISO与单片机Pl.3 口相连，用于语音芯片向单片机传送信号。语音芯片ISD4004串行时钟端口 SCLK与单片机Pl.2 口相连，用于同步语音芯片串行输入端MOSI和串行输出端MISO的数据传输，数据在语音芯片串行时钟SCLK上升沿时，锁存到语音芯片ISD4004，在下降沿移出语音芯片ISD4004。语音芯片ISD4004中断端INT与单片机P3.0口相连，此中断端INT为漏极开路输出。语音芯片ISD4004行地址时钟端RAC与单片机P3.3 口相连，每个RAC周期表示语音芯片ISD4004存储器的操作进行了一行。语音芯片ISD4004的VCCA与VCCD端与无源插座的I端口相连，语音芯片ISD4004的VSSA与VSSD端接地。语音芯片ISD4004的AMCAP端通过一个IuF的无极性电容C6接地进行滤波。语音芯片ISD4004的同相模拟输出端ANA IN+通过一个0.1uF的耦合电容C7接地。语音芯片ISD4004的音频输出端AUDOUT通过一个4.7uF的无极性电容C5和4.5K的滑动变阻器R2与单片机的GND端共同接地。扬声器LSl—端接地，一端通过一个1uF的无极性滤波电容Cl I和运算放大器ARl与滑动变阻器R2相连，从而让语音芯片ISD4004音频输出端输出信号发声。语音提示模块工作在一定的条件下，即当控制器处于自动控制时间区域而人为打开手动模式开关，且室内光强高于规定值。此时，单片机89c52会判断对应条件是否成立，若成立便会驱动语音芯片ISD4004，语音芯片ISD4004输出端输出信号驱动扬声器发声。
[0016]所述的单片机外围电路中晶振电路由两个33 P F无极性电容C 8，C 9和一个
11.0506MHz的晶振XTAL连接而成。晶振XTAL的I端口与单片机与语音提示电路中单片机的XTALl相接，晶振XTAL的2端口与单片机与语音提示电路中单片机的XTAI2端口相接。无极性电容C8的一端接晶振XTAL的I端口，另一端接地。无极性电容C9的一端与晶振XTAL的2端口相接，另一端接地。复位电路由一个1uF的电解电容ClO和一个4.7K的电阻R2组成。电解电容ClO—端接+5V电压，另一端通过电阻R2接地。电解电容ClO与电阻R2之间引线接单片机与语音提示电路中单片机的RST端。
[0017]所述的照明驱动电路中R9为4.7K电阻，Ql为NPN三极管，Kl为电磁继电器，D8为二极管，DSl为照明灯。照明灯RSl与220V交流电相接，模块的网络标号ADO与单片机与语音提示电路中单片机的P1.0端口相接。电磁继电器Kl的一端接电源电路中无源插座P2的I端口，另一端与NPN三极管的集电极相接，NPN三极管的基极通过电阻R8与单片机P0.0端口相接，NPN三极管的发射极接地。当P1.0接口为低电平时，电磁继电器KI电流通过，由于电磁继电器的电磁效应会将开关吸下来，此时照明灯DSl所在电路通路。当单片机Pl.0为高电平时，电磁继电器无电流通过，照明灯RSl所在电路断路，照明灯RSl关闭。二极管D8并联于电磁继电器Kl，用于保护电路。电磁继电器释放衔铁时，在线圈中的自感电动势，从而导致一个瞬时的冲击电压的存在，引起电感电流跳变，导致一个反向的瞬时大电流，利用二极管的单向导通特性，来消耗冲击电流。
[0018]所述的光电转换电路中R3、R6是IK电阻，R4、R5是1K电阻，R7是1K可调电阻，用来设定电压阈值，D5、D6是发光二极管，D7是光敏电阻，C12、C13是10nF电容，UlA是电压比较器LM393，此模块的核心器件是电压比较器LM393，电压比较器LM393的3引脚接电源电路中无源插座P2的I端口，12引脚接地，4引脚接到可调电阻R7上，5引脚接到电阻R4与光敏电阻D7之间，2引脚是输出端，当光敏电阻D7感应到的光照强度变大时，电阻变小，使电压比较器LM393的5引脚上的电压变小，当电压比较器LM393的5引脚电压小于4引脚上的阈值电压时，电压比较器LM393的2引脚输出低电平;反之，当光敏电阻D7感应到的光照强度变小时，电阻变大，使电压比较器LM393的5引脚上的电压电大，当电压比较器LM393的5引脚电压大于4引脚上的阈值电压时，2引脚输出高电平;发光二极管D5用来显示模块是否正常上电，发光二极管D5亮时表示模块上电成功，不亮时表明模块么没上电，发光二极管D6用来显示电压比较器LM393的2弓I脚输出的电平情况，当发光二极管D6亮时表明电压比较器LM393的2弓I脚输出的是低电平，发光二极管D6不亮时表明电压比较器LM393的2引脚输出的是高电平。
[0019]本实用新型的工作过程，先由时间定时器根据不同的时间区域切换手动和自动控制开关。当到达7:00时，单片机内部的时间定时器会将手动控制模式调至自动控制模式，此时，光敏传感器检测外界光强，并将光强信号传递给单片机，单片机经过信号处理后，判断是否打开照明灯。当外界光强高于设定的值时，若手动控制模式开关打开，控制器处于手动模式，单片机会驱动语音提示模块，提示关灯。若手动控制开关没打开，控制器处于自动模式，单片机会驱动照明控制电路，关闭照明灯。当外界光强低于设定的规定值，单片片机内部PID算法将发挥作用，光敏传感器输出的信号传递给单片机，经PID算法处理再由单片机控制照明驱动电路打开照明灯。当到达18:00时，单片机内部的时间定时器会将退出自动控制模式。打开手动控制模式开关，控制器将处于手动控制模式下，此时照明灯将会开启。其中手动控制模式优先于自动控制模式。
[0020]以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。
【主权项】
1.教室照明系统智能控制装置，其特征在于包括控制器本体，控制器本体的一个侧面上设有LED液晶显示屏、电源指示灯、电源开关按钮、手动模式指示灯和手动模式开关按钮，控制器本体的另一个侧面上设有散热口和扬声器发生口，控制器本体的内部设有控制电路，该控制电路包括电源电路、单片机与语音提示电路、单片机外围电路、照明驱动电路和光电转换电路，所述的电源电路中P1、P2为无源插座，Fl为保险管，D1、D2、D3、D4为二极管，LI为1mH电感，Cl、C4为100uF电解电容，C2、C3为100pF无极性电容，Rl为IK电阻，DSl为发光二极管，无源插座Pl与输电线220V交流电源相连，无源插座Pl的2端口接保险管Fl，该保险管Fl用于保护电路，与保险管Fl另一端和无源插座Pl的I端口相接的是由二极管D1、D2、D3和D4组成的二极管整流桥，该二极管整流桥用于将220V交流电进行整流，二极管整流桥中二极管Dl、D3的阴极端分别与电感LI的一端相接，该电感LI用于对电路进行滤波，电感LI的另一端分别与三端稳压块VRl的VIN端、电解电容Cl的正极端和无极性电容C2的一端相连，三端稳压块VRI的VOUT端接地，电解电容CI的负极端接地，无极性电容的另一端接地，三端稳压块VRl的VOUT端分别与无源插座P2的I端口、无极性电容C3的一端、电解电容C4的正极端和电阻Rl的阳极端相连，无极性电容C3的另一端接地，电解电容C4的负极端接地，无源插座P2的2端口接地，电阻Rl的阴极端接发光二极管DSl的阳极，发光二极管的阴极接地，无源插座P2的I端口输出为+5V直流工作电压VCC，该电源电路用于将220 V的交流电源经过二极管全波整流，电解电容滤波，再经三端稳压块输出，最后得到+5v直流工作电压;所述的单片机与语音提示电路中单片机为AT89c52单片机，语音芯片型号为ISD4004，AR1为运算放大器，LSl为扬声器，C5为4.7uF电容，C6为IuF电容，C7为0.1uF电容，Cll为1uF电容，R8为4.5K滑动变阻器，语音芯片的片选端SS与单片机的Pl.0端口相连，用于向语音芯片发送指令，语音芯片串行输入端MOSI与单片机Pl.1端口相连，用于单片机向语音芯片输入指令，语音芯片串行输出端MISO与单片机Pl.3 口相连，用于语音芯片向单片机传送信号，语音芯片串行时钟端口 SCLK与单片机P1.2 口相连，用于同步语音芯片串行输入端MOSI和串行输出端MISO的数据传输，语音芯片中断端INT与单片机P3.0口相连，该中断端INT为漏极开路输出，语音芯片行地址时钟端RAC与单片机P3.3 口相连，每个RAC周期表示语音芯片存储器的操作进行一行，语音芯片的VCCA和VCXD端与无源插座的I端口相连，语音芯片的VSSA与VSSD端接地，语音芯片的AMCAP端通过一个IuF的无极性电容C6接地进行滤波，语音芯片的同相模拟输出端ANA IN+通过一个0.1uF的耦合电容C7接地，语音芯片的音频输出端AUD OUT通过一个.4.7uF的无极性电容C5和4.5K的滑动变阻器R2与单片机的GND端共同接地，扬声器LSl—端接地，扬声器LSl另一端通过一个1uF的无极性滤波电容Cll和运算放大器ARl与滑动变阻器R2相连，用于使语音芯片音频输出端输出信号发声;所述的单片机外围电路中晶振电路由两个33pF的无极性电容C8，C9和一个11.0506MHz的晶振XTAL连接而成，晶振XTAL的2端口与单片机的XTALI端口相接，无极性电容C8的一端接晶振XTAL的I端口，无极性电容C8的另一端接地，无极性电容C9的一端与晶振XTAL的2端口相接，无极性电容C9的另一端接地，复位电路由一个1uF的电解电容ClO和一个4.7K的电阻R2组成，电解电容ClO的一端接+5V电压，电解电容ClO的另一端通过电阻R2接地，电解电容ClO与电阻R2之间引线接单片机的RST端;所述的照明驱动电路中R9为4.7K电阻，Ql为NPN三极管，Kl为电磁继电器，D8为二极管，DSI为照明灯，照明灯RSI与2 20V交流电相接，模块的网络标号ADO与单片机的P1.0端口相接，电磁继电器KI的一端接无源插座P2的I端口，电磁继电器KI的另一端与NPN三极管的集电极相接，NPN三极管的基极通过电阻R8与单片机P0.0端口相接，NPN三极管的发射极接地，二极管D8并联于电磁继电器Kl用于保护电路;所述的光电转换电路中R3、R6是IK电阻，R4、R5是1K电阻，R7是1K可调电阻，用于设定电压阈值，D5、D6是发光二极管，D7是光敏电阻，C12、C13是10nF的电容，UlA是电压比较器LM393，电压比较器LM393的3引脚接无源插座P2的I端口，电压比较器LM393的12引脚接地，电压比较器LM393的4弓I脚接到可调电阻R7上，电压比较器LM393的5引脚接到电阻R4与光敏电阻D7之间，电压比较器LM393的2引脚是输出端。
【文档编号】H05B37/02GK205611024SQ201620263388
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】杨新伟, 张亚东, 程晨升, 王海龙, 潘沛沛
【申请人】河南师范大学