采用單片機的智能照明控制系統的設計實(shí)現

對一些照明時(shí)間較長(cháng)、照明設備較多的場(chǎng)所(如學(xué)校教室、商場(chǎng)等)，其照明系統的使用浪費現象屢見(jiàn)不鮮。由于缺乏科學(xué)管理和管理人員的責任心不強，有時(shí)在借助外界環(huán)境能正常工作和夜晚室內空無(wú)一人時(shí)，整個(gè)房間內也是燈火通明。這樣下來(lái)，無(wú)形中所浪費的電能是非常驚人的。據測算，這種現象的耗電占其單位所有耗電的40％左右。因此，有必要在保證照明質(zhì)量的前提下，實(shí)施照明節能措施。這不僅可以節約能源，而且會(huì )產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。

　　1系統結構和工作原理

　　系統結構圖如圖1所示。本系統主要由光照檢測電路、熱釋電紅外線(xiàn)傳感器及處理電路、單片機系統及控制電路組成。工作時(shí)，光照檢測電路和熱釋電紅外線(xiàn)傳感器采集光照強弱、室人是否有人等信息送到單片機，單片機根據這些信息通過(guò)控制電路對照明設備進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，從而實(shí)現照明控制，以達到節能的目的。

　　2系統硬件設計

　　按圖1構成的系統硬件電路如圖2所示。為了使系統功能更加完善，在該系統中可以增加時(shí)間顯示電路，用于顯示當前的時(shí)間。由于該部分硬件與軟件均已成熟，在此不做詳細介紹。

　　2.1中心控制模塊

　　目前較為流行的單片機有AVR和51單片機，從系統設計的功能需求及成本考慮，51單片機性?xún)r(jià)比更高。AT89C52是擁有2個(gè)外部中斷、2個(gè)16位定時(shí)器、2個(gè)可編程串行UART的單片機。中心控制模塊采用AT89C52單片機已完全滿(mǎn)足設計需要，實(shí)現整個(gè)系統控制。

　　2.2光照檢測電路

　　如圖2所示，當外界環(huán)境光照強時(shí)，光敏電阻R13阻值較小，則A點(diǎn)電平較低；當外界環(huán)境光照弱時(shí)，光敏電阻R13阻值較大，則A點(diǎn)電平較高，將此電平送到單片機，由程序控制是否實(shí)現照明。

　　2.3熱釋電傳感器及處理電路

　　2.3.1熱釋電紅外線(xiàn)傳感器

　　熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線(xiàn)，并將其轉變?yōu)殡妷盒盘?。熱釋電傳感器具有成本低、不需要用紅外線(xiàn)或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動(dòng)安裝等特點(diǎn)。實(shí)際使用時(shí)，在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透鏡，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測距離及范圍。實(shí)驗證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測距離僅為2 m左右；而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到10 m以上。

　　由于熱釋電傳感器輸出的信號變化緩慢、幅值小(小于1 mV)，不能直接作為照明系統的控制信號，因此傳感器的輸出信號必須經(jīng)過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的信號處理電路，使得傳感器輸出信號的不規則波形轉變成適合于單片機處理的數字信號。

　　根據以上要求，人體熱釋電檢測電路組成框圖如圖3所示。

　　2.3.2 信號處理電路

　　本設計采用BIS0001來(lái)完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。BIS0001是一款具有較高性能的熱釋電傳感器信號處理集成電路，它主要由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構成。由BIS0001構成的信號處理電路如圖4所示。