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第1篇

聲音是教學信息最重要的組成部分,演示型多媒體教室音響系統擔負著重現和還原各種教學課件聲音信息的重任。音響系統包括了音響器材和聲學環境兩個部分,要求擴聲后的語言清晰、聲音圓潤，對音效重現的保真度也有一定要求。多媒體教室、會議室音響系統不但用于語言擴聲，還兼顧教學課件的音效重放,系統的頻響范圍應達到80Hz-15000Hz才能滿足要求。因此在建設多媒體教室、會議室時,除了對器材(功放、音箱)的指標及性能有一定要求外,還必須考慮環境因素的影響。（一）集中式聲場的多媒體教室、會議室的音響設計當聲源來自一個方向，集中在一個地方產生的聲場稱為集中式聲場。集中式聲場具有聲像統一、聲源少、聲音純凈清晰的優點。如果多媒體教室、會議室的面積在100平方米以內，其音響就用集中式聲場的音響。這種聲場的音響設計較為簡單，音響設備造價相對較低。設計方法：多媒體計算機將視頻信號傳送到投影儀，經投影儀內部電路對視頻信號處理后，功率放大器將音頻信號放大，傳到左右聲道的音箱。這時，音箱內的揚聲器中的電磁鐵因音頻電流的大小而產生一個相應變化的磁場，從而引起鑲嵌之中的音圈振動產生聲波，發出聲音。安裝過程中，左右聲道音箱相對于多媒體計算機必須作對稱安裝，音箱的位置安裝在與投影屏幕同一個平面的墻面的兩端，而且揚聲器的方向與墻面的夾角為60°。測試聲場時，聽音者位于投影屏幕墻面的頂端連線的中線上，和左右聲道的音箱構成一個等邊三角形。音箱安裝在墻的頂角，讓音箱和聽音者成一定的角度，音箱發出的聲音使聽音覺得舒適就行。同時，功率放大器的輸出功率調至其峰值功率的三分之二，避免音頻信號失真。多媒體教室、會議室的集中式聲場的音響的音頻輸出幅度，可以通過上課用的多媒體計算機來控制，將其作為一個小調音臺，能調制出優美的音色和良好的音質。為了保持集中式聲場的多媒體教室、會議室的聲音清晰、純凈，一般情況下應將“PC揚聲器”設置成“靜音”模式，其它選項我們可以根據現場情況來作調節。根據筆者的經驗，使用“麥克風”選項時，調節音量滑動變阻器即可，不要使用“高級控制”。（二）分散式聲場的多媒體教室、會議室音響設計當聲源來自于不同的方向時，它所產生的聲場就稱之為分散式聲場。分散式聲場具有音頻信號分布均勻，聲壓級強的特點。當多媒體教室、會議室的面積大于100平方米時，使用集中式聲場的音響設計時，就會產生聲場的均勻度小，靠近音源的聽眾感覺到聲壓級強，離音源較遠的聽眾會覺得聲壓級弱，給教學工作尤其是外語教學工作帶來一定的因難。此時，就必須使用分散式聲場的音響設計，根據其面積大小，常用以下兩類設計：1.面積在100—300平方米之間的分散式聲場的多媒體教室、會議室音響設計從經濟實惠的角度出發，采用5.1聲道和AC—3系統可以有效地解決這些問題。在音響技術中，5.1聲道是目前比較流行的分散式聲場之一。這種技術可以將音頻信號分為主音左聲道、主音右聲道、中置聲道、環繞左聲道、環繞右聲道和超低音聲道。AC—3系統采用數碼壓縮技術，把多聲道系統中的許多信息壓縮到雙聲道中去，它采用的是一種音頻編碼方式。圖分散式聲場多媒體教室音響設計圖如圖所示：多媒體計算機產生的視頻信號（Video）同樣輸出至投影儀，通過投影儀處理視頻。多媒體計算機產生的立體聲音頻信號（StereoAudio）以左右聲道的形式輸出。將左右聲道信號利用合路器合二為一，合成單聲道音頻信號（MonoAudio），經過射頻調制器調制到相應的頻道后，運用一個分配器將其均分為兩路，隨之配接兩個三分配器，把單聲道合成信號平均分為六路送入功率放大器，功率放大器放大音頻信號送至相應的聲道即可。布置聲場時，左右聲道安裝于投影屏幕一面墻的兩角，環繞左右聲道安裝于投影屏幕的投影對面墻中間，減少超重低音聲道繞射性。音箱安裝的高度同集中式聲場一樣。調節各聲道輸出電平時，超重低音調至20—30dB，以免聲反饋的產生，其余聲道的輸出功率電平調至45—55dB,產生的音質較好。2.面積在300平方米以上的分散式聲場的多媒體教室、會議室音響設計當我們使用的多媒體教室、會議室在300平方米以上時，應使用定壓式功率放大器來推動揚場器，形成均勻的分散式聲場，所用的定壓式功率放大器應大于揚聲器的總功率，使揚聲器能產生相應的輸出功率。音頻信號經聲反饋抑制器有效控制聲反饋之后，通過定壓式功率放大器放大，以220V的交流電壓形式輸出。在接揚聲器時，按揚聲器輸出功率運用線間變壓器，把電壓降至9V或12V交流電壓。音頻信號的強弱所產生的交流電壓大小不同，從而推動揚聲器發出聲音。揚聲器的安裝，一般位于聽眾頭頂，距聽眾頭頂約2.5米，各揚聲器間隔距離為3米，在聽眾的頭頂上方形成一個聲墻。此設計造價較高，但產生的聲場均勻度很大，聲壓級合理，能給聽眾以舒適的享受。

二、多媒體教室、會議室聲缺陷的調校

剛建成的多媒體教室、會議室往往會留下一些這樣那樣的問題,特別是一些關鍵的音響指標達不到要求時,易出現嘯叫、回聲、共振等情況,稱之為聲缺陷，這類聲缺陷如果不排除,將對日后的使用帶來諸多問題。在使用驗收新建的多媒體教室、會議室時,應對幾項重要聲學指標作一次檢查測試,對某些聲缺陷應采取必要的補救措施。（一）聲反饋自激傳聲增益特性差是忽略音響技術指標或設計不良的多媒體教室、會議室的通病，功放的話筒音量不能調大,稍微提升就產生嘯叫,這種現象叫聲反饋自激。聲反饋自激的存在對擴聲系統損害極大,不僅破壞了音質，限制了話筒聲音的擴聲音量，使現場授課不能良好擴音,嚴重時還會損壞功放及音箱。解決方法:1.讓音箱遠離話筒，重新調整音箱與話筒的相對位置。設備講臺（或主席臺）一般位于投影幕的正前2米左右的地方,音箱可改移到講臺兩側差不多靠墻的位置處,盡量使音箱的強聲區遠離話筒。2.利用音箱和話筒的指向性。話筒拾音均具有特定的靈敏區域,配置話筒時應選用指向性強的品牌和型號。使用話筒時使拾音的靈敏區域避開音箱的聲輻射區域,使話筒吸收不到或盡量少地吸收到音箱的聲音。當使用無線話筒時,教師（會議發言人）應避免走到音箱聲輻射區內。（二）共振主要指機械共振，聲音開得稍大時教室的門窗玻璃、桌面上較輕的剛性物品(如玻璃器皿、茶杯等)均極易產生機械共振。機械共振一般容易發生在低頻段,因為聲音的低頻成分占整個聲音能量的絕大部分，特別是當播放影視資料片,低頻成分較多時尤為突出。解決方法:一是對容易產生共振的部位(比如門、窗以及松動的玻璃等)進行加固處理;二是給桌面上容易產生共振的物品增加一個軟墊。（三）回聲直達聲與某一個或多個較強的反射聲到達同一位置的時間相差超過50ms以上時(主要從四壁反射引起),使聽者感覺到同一句話有幾個不同聲壓級的聲音相繼傳來,這種現象稱為回聲。解決方法:輕度的回聲可將輕盈的窗簾布料改為較重的厚絨面料,并適當加大窗簾面積來改本論文由整理提供

善。而當回聲較嚴重時,就需要進行一些必要的工程改造來進行調校，目的是加強漫反射,進行強吸聲處理。

參考文獻：

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第2篇

1.2.2合適的混響時間人們對音質的主觀評價“清晰”、“平衡”、“豐滿”、“有力度”、“柔和”等術語與混響時間有密切的關系.混響時間的長短對音質的影響很大,混響時間長,音質“空”,含糊不清;混響時間短,音質“干”,單調枯燥;只有合適的混響時間,音質才能豐滿、有力度.多媒體教室以語言聲為主,混響時間的設計應主要考慮語言聲的要求,因此要根據教室的容積,選擇合適的混響時間(見表1),才能實現較高語言清晰度[3].表1語言類房間最佳混響時間與房間容積表容積/m350～6060～8585～127127～170170～245245～339339～424混響時間/s0.20.3～0.350.35～0.40.4～0.450.45～0.50.5～0.550.55～0.6

1.2.3避免聲缺陷聲缺陷主要是聲波經由內表面反射后分布而干擾正常聽聞的現象.多媒體教室的聲缺陷主要包括回聲、顫動回聲以及聲染色等,產生這些現象的主要原因是:一是房間的吸聲量不夠;二是房間大多是矩形房間,六個面互相平行,容易產生“簡并”現象,形成聲染色.對于多媒體教室而言,要避免上述聲缺陷.

&nbs本論文由整理提供p;1.2.4聲場分布均勻理想的多媒體教室室內聲場應該充分擴散,分布均勻,而且有足夠的聲壓級.室內聲音的充分擴散,可以保證各個座位上的學本論文由整理提供生都應能聽到響度相差不大的聲音,也保證了室內空間各點的聲壓級相等,對多媒體教室而言,學生座位區的語言擴聲聲壓級要達到70～75dB之間,音樂擴聲聲壓級要達到80～85dB之間,背景音樂聲壓級要達到60～70dB之間,聲場的不均勻度應控制在±4dB之內,使音質得以改善,聲音變得柔和、具有親近感和空間感.

1.2.5室內音質多媒體教室的聲學設計其實就是室內音質的設計.而室內音質的最終評價是聽眾的主觀感受,人們根據室內聲學原理并借助經驗,提出了混響時間、擴散程度、反射聲、噪聲級等若干與主觀感受相對應的物理量或聲學量.多媒體教室內的主要聲信號為語音信號,對清晰度的要求很高.這主要取決于房間的混響時間、設備的功率等.

多媒體教室建設和改造中存在的主要聲學現在大多數學校的多媒體教室是通過舊教室改造而成的,沒有進行相應的聲學處理,即使新建的多媒體教室也沒有進行聲學處理,而且面積和容積的差別很大,大的面積達到幾千平米,小的才40～50m2,層高從3m左右到10m,平面形狀矩形的占大多數.因此多媒體教室建設和改造中存在的主要聲學問題有:一是建筑聲學方面,選址不當,外界干擾較強;房間設計不科學,造成回聲、顫動回聲、聲染色;裝修吸聲材料使用不妥,造成背景噪聲較大、混響時間偏長;配電影響音頻傳輸,出現干擾.二是擴聲系統方面,設備檔次低,交流噪音高;音響系統位置分布不合理,造成聲場不均勻,產生嘯叫;音響系統設備參數調在最不本論文由整理提供佳的位置等.使學生上課聽不清,影響教學質量[4].

多媒體教室聲學環境的優化設計針對上述多媒體教室聲學環境存在的問題及聲學環境的基本要求,多媒體教室的聲學環境的設計主要從建筑聲學和電聲學兩個方面進行.建筑聲學設計由于每個房間都有本身的聲學特性,做好建筑聲學環境的處理對以后獲得良好聲音效果奠定比較堅實的基礎.如果建筑聲學環境處理不好則會出現混響過強、駐波、回聲、聲聚焦和共振等聲第3期李兆義:多媒體教室的聲學環境分析及設計69音缺陷.

2.1.1控制噪聲,提高教室的聲信噪比在多媒體教室運用擴聲系統進行教學時,往往擴聲系統會影響隔壁班級的正常上課秩序,會出現嘯叫聲,室外本論文由整理提供噪音等問題困擾著廣大的師生[5].

這就要求多媒體教室的噪聲標準必須達到相應的國家規范要求,但是多媒體教室又有其特殊性,控制噪聲可以采取以下方式進行:

(1)遠離噪聲源在總體規劃設計中讓多媒體教室使遠離馬路、市場、運動場等噪聲源,即避開強環境噪聲源.對多媒體教室干擾聲場(外界傳入室內的噪聲聲場)大小的計算可以采用下面的公式來進行:Lp=Lp0-101g1τ-101gAF+6.式中Lp為室外噪聲聲壓級,F為透聲墻立面的面積,A=Sa-為室內總吸聲量,τ為聲能透射率,對于多媒體教室而言,噪聲來源除了墻壁之外,更多的是從窗戶、門等進入的,聲能透射率可取平均值:τ=ΣFτiiiF,計算出的干擾聲場的聲壓級應小于38dB.

(2)振動干擾預防如果上述辦法有困難,可以實行被動式處理,即增加墻壁隔聲量;安裝消聲窗;讓多媒體教室置于教學大樓的頂層或同層本論文由整理提供中靠近樓體邊緣的位置;使用時間和出現噪聲的高峰期錯開;同時禁止學生在教室內大聲喧嘩、吵鬧;學生椅子采用航空椅,布面為亞麻布,防止學生之間語言的相互干擾;選用設備的本地噪聲要足夠低等.

2.1.2選擇合適的房間尺寸及三維結構,提高房間的聲擴散性能多媒體教室房間尺寸及三維結構選擇的目的是讓房間的固有頻率分布均勻,防止聲染色及語言或音樂的失真.若房間為矩形,其長、寬、高分別為,Lx,Ly,Lz則房間的簡正振動頻率為[1]:fn=c2(nxLx)2+(nyLy)2+(nzLz)2.式中,nx,ny,nz是不同時為0的任意自然數,c為空氣中的聲速.由此式可以看出,隨著nx,ny,nz取數的越多,簡正方式的數也就越多,簡正頻率也有無窮多個,若房間的比例不當,會出現“簡并”現象,將導致聲場中某些頻率的成分得以加強,出現聲染色,音質將大大下降.因此對于多媒體教室而言,房間的長、寬、高的比例選擇非常重要,最佳的房間形狀是傳統的長方形,長、寬、高的比例盡量避免1∶1、1∶2的簡單比例關系,通常選取人們所謂的“聆聽空間黃金比例”,即滿足1.618∶1∶0.618或2∶32∶1,也可以選用其他比例方法,但三遍之比應取無理數,絕不可取整數倍.為保證較多的簡正方式,既要考慮良好的房間尺寸比例,又要得到較大的房間容積.通常多媒體教室的最本論文由整理提供小容積應遵循:Vmin≥4λ3max.式中Vmin為房間最起碼容積;λmax為下限頻率對應的波長.由于現在本論文由整理提供

的教室大多為矩形,一般都有平行墻面,為了避免產生駐波現象,應在平行墻面上布置擴散體,有利于聲場均勻.如果室內有凹弧形墻面,一定要采用擴散體來發散聲能,防止聲聚焦.對于面積較大的多媒體教室,除了改善房間的結構(如可以采用矩形切角、扇形、正方形對角線配置以及多邊形等)外,還可以在頂棚懸掛反射板(前次反射聲相對直達聲的延時時間如果大于50ms),這樣既可以得到較多的側向前次反射聲,還可以加強聽眾區域的反射聲功率[6].

2.1.3選擇合適的吸聲材料,使房間的混響時間達到最佳合理使用和布置各種吸聲材料是獲得理想混響、聲擴散、消除聲缺陷的重要條件.對于人耳來說,能夠聽到的頻率范圍大約為20～20000Hz之間,一般人的講話聲主要能量分布在100～5000Hz之間,對于以傳遞語言信息為主的多媒體教室,聲音評價主要為語言的清晰度兼顧豐滿度,要想滿足此條件,多媒體教室內的混響時間可定為T60=0.4～0.7s.混響時間的長短與房間容積、房間表面積、裝修后的吸聲系數等許多不定因素有關,在吸聲材料的選用和布局上應對室內的混響時間進行綜合估算,具體的計算公式采用著名的賽賓公式進行工程估算:T60=0.161VSα.式中V為室容積;S為聲室的內界面總面積;α為聲室內界面平均吸聲系數,α=ΣSiαi/ΣSi,Si為各種不同材料的面積,αi為室內表面各種不同材料的吸聲系數,通過查閱常用材料的吸聲系數便可知道,多媒體教室的吸聲處理包括墻面、頂面和門窗等.要設計一個理想的混響時間,吸聲材料的選擇一定要與房間的容積和室內總表面積、教室內各種器材、設備(如:銀幕、電視監視器、學生課桌、音箱、照明燈具、空調設備)等方面綜合考慮,同時還要符合人們的美學觀點.

因此在室內裝飾裝修上可采用木質龍骨吊頂,墻體做復合吸聲結構,掛上柔軟的布窗簾等方法,當然也要根據實際情況控制吸音和反射的合適比例;避免房間內凹面或弧型面反射的形成,防止出現聲聚焦問題,使局部聲音過強而產生反饋出現嘯叫現象;對容易產生共振的物體進行加固處理,避免出現聲音共振現象[7].當然運用混響時間公式計算出的結果只是一個參考值,與實際情況相比都會出現偏差,因此,要想讓多媒體教室的混響時間達到最佳,必本論文由整理提供需要經過反復設計、評價、修改,才能達到理想的聲環境.電聲學設計建筑聲學設計為多媒體教室音質的改善創造了很好的條件,但多媒體教室擴聲系統如果沒有合理的整體設計和正確連接,也難以達到理想的聽音效果.

2.2.1多媒體教室的擴聲系統設計多媒體教室擴聲系統設計時要根據財力情況進行合理的安排,如果財力許可,設備的選型應采用專業品牌,系統性能要基本一致,避免設備檔次配置不齊,有的偏高,有的偏底.多媒體教室的擴聲系統主要由傳聲器、功率放大器、調音臺、揚聲器四大塊組成.

(1)傳聲器:傳聲器是多媒體教室實現聲音輸入到語音處理系統的設備,它的質量優劣、選用的合適與否、使用的方法都直接或間接地影響教師把語音清晰的傳遞給學習者.常見的有動圈式和電容式兩大系列.在多媒體教室的教學中一般選用靈敏度高、動態范圍寬、頻響平直、瞬態響應好、音質柔和方向性強的電容式傳聲器,使聲音能夠清晰、亮麗、細膩的重現,但由于電容式傳聲器具有靈敏度高和耐聲壓性小的特性,在擺放位置上要注意和音箱和其它音源的位置關系,以及根據音源大小、傳聲器和音源的距離,消除噪音,得到純凈的語音信號.

(2)調音臺:調音臺實際上是一個音頻信號混合控制臺,它可以對多路不同阻抗、不同電平的輸入聲源信號進行放大及處理,按照不同的音量對信號進行混合、重新分配或編組,產生一路或多路輸出.因此,調音臺的主要作用是對音頻信號進行放大、音色修飾、抑制噪聲、控制音量和信號混合.對多媒體教室的音源而言,主要是教師的講解聲和CD、DVD、VCD等高電平音源,用調音臺要控制好輸入電平,在保證聲音信號清晰度的基礎上,盡量滿足豐滿度要求.這就要求對高電平音源要按下定值衰減鍵PAD,降低輸入電平,才能保證信號電平不超過輸入電平的動態范圍,使聲音不失真.一般情況下不可用增益旋鈕GAIN來調節改變音量,它會使信號信噪比下降.

(3)功率放大器:是把調音臺、信號處理器等前端設備送來的比較弱的信號進行不失真的放大,并輸出一定的功率,推動揚聲器發出優美而洪亮的聲音.而多媒體教室以語音的清晰度、可懂度為主,因此功率放大器作為系統的核心要有足夠的功率輸出,以本論文由整理提供保證室內的平均語言聲壓級達到70～80dB,有較寬而平直的頻率響應范圍,建議將功率放大器的輸出功率與揚聲器的額定功率配比定在1.5倍左右,這樣能保證獲得足夠的力量感.

(4)音箱:音箱的作用是把音頻電信號轉換為聲音信號,它對重放的聲音效果起著決定性的作用,音箱技術配置、位置擺放等直接影響聲音的還原效果.對多媒體教室而言要求聲場均勻,做到“近聽不吵,遠聽不小”,保證各區域內聽到的響度基本一致.選擇音箱時,除要考慮音箱的功率符合多媒體教室的聲場要求外,還要考慮音箱的另外兩個重要特性,即頻響特性和指向特性.

2.2.2多媒體教室擴聲系統的正確匹配在擴聲系統的布置中,音箱布局的好壞直接影響整個擴聲系統的效果,是電聲系統設計的重要步驟,音箱要根據多媒體教室的大小和形狀來選擇數量和擺放方式.一般來說,用一對音箱把它安裝在教室前墻的兩側的上方,音箱軸線對準學生座位的主要聽音區域,就能得到理想的直達聲;對于比較大的多媒體教室,如有兩層,這時用一對音箱可能不滿足室內聲學要求,應再增加一對音箱,這兩對音箱應位于同一垂直平面上,且讓上面一對音箱的主軸線對準上層聽眾,下面一對音箱的主軸線對準下層聽眾,同時在擺放音箱本論文由論文由整理提供

tp:///">整理提供時,音箱的主軸線不宜交叉,或交叉角度不宜過大;如果是改建的多媒體教室,長、寬、高比例不一定很理想,對于過長,而寬度較小的教室,宜采用分散式布局,可將音箱線性均勻排列于房間頂部,使在房間前后的聽眾第3期李兆義:多媒體教室的聲學環境分析及設計71均能聽到較強的直達聲,但要注意直達聲須同時到達聽眾,因此對較前的音箱需加延時器,這樣一來就會增加成本;對較寬的教室,宜采用兩側布局的分散式布局方式,原理與頂部布局完全一樣;如果多媒體教室較大,則采用混合布局方式.不管采用哪種布局方式,音箱并非越多越好.音箱布局應以多媒體教室的音質要求為原則,切忌鋪張浪費,同時音箱的布局還應避免聲反饋,如果音箱的布局不合理,容易形成聲反饋,影響教學效果,嚴重時還會損壞電聲設備[7].

擴聲系統的正確連接還要注意阻抗匹配、電平匹配、功率匹配等問題[8].多媒體教室聲學改造完成后,聽音評價受到人的主觀因素的影響較大,只要室內混響時間和擴聲系統達到了設計標準,聲音傳遞平坦、混響適度、畸變小、瞬態好,使教學的聲音信息準確無誤地傳遞給每一位受教育者,也就基本上達到了多媒體教室的聲學設計要求.

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第3篇

系統設計主要包括硬件和軟件兩大部分。系統的結構主要由三部分構成。上位機系統、下位機系統、通信系統。其中主控制器（主機）與分控制器（從機）進行信息交換，利用分控制器采集信息數據進行判斷，去控制燈具的照明燈開關狀態。每個教室分控制器是以單片機AT89C51為核心的數據采集和處理裝置，它直接與各種I/O設備（如光敏傳感器、繼電器）紅外傳感器、溫度傳感器、蜂鳴器等）相連，通過這些I/O接口，MCU實時采集它們發送的數據，經計算并保存在內部存儲器；主控制器具有RS485接口，它讀取各個教室分控制器中所采集的教室的信息進行處理判斷，并通過RS485接口對教室分控制器發出指令，以控制教室照明設備的開或關。

1.通信系統。此通信系統是多機通信，采用RS485半雙工主從式。從機用中斷的方式接收主機發來的命令或數據并做出響應，其任務是負責對分布的照明燈具進行開關控制；主機發送命令或數據到從機。

2.上位機系統。上位機系統由主控制器、串行總線、顯示及控制軟件等組成。其控制命令或數據由總線發送給分控制器。可將信息進行數碼顯示、看門狗電路對運行程序進行監視、實時時鐘電路對照明燈具進行定時開關控制。

3.下位機系統。下位機系統是以單片機為核心部件及電路組成，在單片機的控制之下，進行數據通信、顯示，利用執行電路控制照明燈具開關狀態。教室內燈光控制根據自然光的變化、有無人活動、作息時間等實際情況進行自動模糊控制。做到光線暗時開燈、光線亮時關燈、有人時開燈、無人時關燈、工作時間開燈、休息時間關燈合理的工作狀態，達到節約用電。

二、硬件電路系統設計

硬件電路系統以單片機為核心器件以及各種接口電路組成，它的特點是：功能強大、運算速度快、體積小、價格低廉、穩定可靠、應用廣泛。主要由單片機（AT89C51）、信息采集電路（人體信號、光信號）、時鐘電路（DS12887）、執行驅動電路、定時顯示電路構成。如圖2所示。

單片機作為主控制器芯片，通過串口與從機通信。從機進行信息采集、傳送接收主控制器指令，驅動執行機構。1.主控制器的核心器件是單片機，電路由鍵盤電路、看門狗電路、通信接口電路、數碼顯示電路及驅動電路等組成。如圖3所示。單片機采用AT89C51，是一種高效微控制器，在嵌入式控制系統中應用較多的一種靈活性高且經濟的控制器。2.從機系統由單片機、光信號采樣、人體探測器、通信接口和驅動電路組成。單片機采用低檔型的AT89C2051單片機作為處理器，利用驅動電路去控制電源開啟和照明燈具開關狀態。如圖4所示。AT89C2051是AT89C51它的一種精簡版本，是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。在集散控制系統中，用單片機作為從機，主機控制整個系統的運行。由于主控制器與從機制器構成的現場數據采集通信距離較遠，為了保證下位機的數據高速、安全的傳到上位機，采用總線RS485串行通信比較合理。主機和從機之間可點對點通信，也可點對多通信。但從機之間不能直接通信，只能通過主機傳遞數據。如圖5所示。光信號采樣電路由光信號采集電路和A/D轉換電路組成。利用光敏電阻完成光信號采集，再經A/D轉換電路、調理電路、單片機處理后，作為控制信號。

根據現場光信號測量精度確定A/D轉換電路的位，以保證設計精度要求。如圖6所示。設計中采用TLC1549，該芯片是美國德州儀器公司生產的10位串行控制A/D轉換芯片。它具有內在的取樣和保持電路以及片內系統時鐘，輸入阻抗高，有較強的抗干擾性。人體信號采集電路采用的核心器件是人體紅外傳感器，紅外傳感器前級配有菲涅爾透鏡，后級采用帶通放大器和電壓比較器。紅外傳感器配上菲涅爾透鏡后會增大探測距離和探測半徑。帶通放大器的中心頻率取1Hz。比較電路由雙運算放大器組成。

三、系統軟件設計

系統軟件部分由主控制程序、子控制程序和中斷程序組成。由軟件來定義燈具開關、亮度調節、定時控制、人機交換及串行通信等硬件功能。應用結構化方法設計。如圖7所示。

1.照明啟停程序設計啟停教室的照明控制過程是由主控制器向分控制器發出啟停指令，通過串行通信或無線通信來傳輸相應啟停指令，可完成全部啟停和單獨啟停控制。全部啟停控制程序，通過主控制器上設計的開關按鈕來完成照明燈具全部啟停，通過串行通信傳輸全部啟停指令，由P3、P7口輸出高低電平控制全部燈具的啟停。單獨啟停控制程序，啟停某一單獨教室的照明燈具，是由主控制器向某分控制器發出啟停指令，實現單獨啟停照明。主控制器先向分控制器發送地址信息，被叫分控制器回送本控制地址信息，主控制器得到響應后再向被叫分控制器發送數據，執行相應命令。

2.照明定時控制程序設計照明控制系統中的時鐘芯片是DS12887，主機和從機之間采用串口的通信方式進行時鐘設定，從機按設定的時間控制照明燈具的啟停。全部定時控制程序。全部定時控制是由主控制器向所有分控制器發送地址信息，分控制器接收時間數據并寫入存儲器中，再由分控制器發出設定時間命令，控制電路執行定時啟停照明燈具。單獨定時控制程序，單獨定時控制是由主控制器發送某一分控制器地址，被叫分控制器響應主控制器，接收主控制器發送來的時間數據并寫入存儲器，由被叫分控制器發出設定時間命令，驅動電路執行開關照明燈具。

四、結束語