基于單片機的LED室內照明控制系統

　　0 引言

　　我國是一個(gè)資源緊缺的國家，但在日常的生活中，人們并沒(méi)有意識到這一點(diǎn)。以室內照明為例，在很多公共場(chǎng)合中都采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)，經(jīng)常出現沒(méi)有及時(shí)關(guān)燈的現象，從而造成能源的浪費，也會(huì )縮短燈具的使用壽命。針對這一現象，有必要研究一種智能照明控制系統。該系統利用智能傳感器感應室外亮度來(lái)自動(dòng)調節燈光，以保持室內恒定照度，既能使室內有最佳照明環(huán)境，又能達到節能的效果。

　　LED 被稱(chēng)為第四代綠色光源，LED 的發(fā)光器件是冷光源，具有節能、環(huán)保、壽命長(cháng)、體積小等特點(diǎn)。

　　LED 光的單色性好，光譜窄，無(wú)需過(guò)濾，可直接發(fā)出有色可見(jiàn)光。在相同的照明情況下，LED 燈耗電量為白熾燈的十分之一，熒光燈的二分之一，是未來(lái)照明的發(fā)展趨勢。

　　1 智能控制方案設計

　　系統采用光敏電阻檢測環(huán)境亮度，熱釋紅外傳感器檢測人體輻射的微量紅外線(xiàn)，溫度檢測模塊檢測LED 的溫度，傳感器檢測到的信號經(jīng)過(guò)預處理傳給單片機，經(jīng)單片機處理后控制LED 燈的開(kāi)關(guān)和亮度。系統框圖如圖1 所示。

　　2 硬件設計

　　2. 1 熱釋電紅外探測模塊

　　熱釋電紅外探測模塊不需要配置紅外線(xiàn)發(fā)射源，能直接接受人體輻射的微量紅外線(xiàn)，將其轉變?yōu)橄鄳碾娦盘栞敵?。為了提高PIR 傳感器感受紅外線(xiàn)的靈敏度，在傳感器前加裝配套的菲涅耳透鏡。

　　熱釋電紅外探測模塊由菲涅耳透鏡、熱釋電紅外傳感器（ PIR） 、控制電路及驅動(dòng)電路等組成。熱釋電紅外探測模塊框圖如圖2 所示。

　　人體都有恒定的體溫，一般在37 ℃，會(huì )發(fā)出特定波長(cháng)10 μm 左右的紅外線(xiàn)。人體輻射的紅外光線(xiàn)經(jīng)過(guò)菲涅耳透鏡匯集在PIR 的2 塊探測元上，當人體移動(dòng)時(shí)，紅外輻射強度發(fā)生變化，探測元表面的電荷強度發(fā)生變化，經(jīng)內部場(chǎng)效應管放大就有信號輸出。

　　熱釋電紅外探測模塊采用熱釋電專(zhuān)用控制集成電路來(lái)處理，這里采用BISS0001 型集成電路。

　　BISS0001 型集成電路內置獨立的高輸入阻抗運算放大器，可以與多種傳感器匹配，進(jìn)行紅外信號預處理。芯片內含有電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲電路定時(shí)器、封鎖時(shí)間定時(shí)器以及基準參考電壓源等單元電路。電路如圖3 所示。

　　2. 2 環(huán)境亮度檢測模塊

　　光敏電阻是利用半導體光電導效應制成的一種特殊電阻器，對光線(xiàn)十分敏感，這里用它來(lái)檢測環(huán)境亮度。它的電阻值能隨著(zhù)外界光照強弱的變化而變化。它在無(wú)光照射時(shí)，呈高阻狀態(tài)； 當有光照射時(shí)，其電阻值迅速減小。

　　圖3 中的R6為光敏電阻，若環(huán)境較明亮，R6的電阻值會(huì )降低，使9 腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號VCC.SW1 是工作方式選擇開(kāi)關(guān)，當SW1 與3 端連通時(shí)，芯片處于可重復觸發(fā)工作方式； 當SW1 與1 端連通時(shí)，芯片則處于不可重復觸發(fā)工作方式。

　　2. 3 溫度檢測模塊

　　該測溫模塊采用單線(xiàn)數字溫度傳感器DS18B20,它具有獨特的單總線(xiàn)接口方式，支持多節點(diǎn)，測溫時(shí)無(wú)需任何外圍元件，它和單片機的接口只需一根信號線(xiàn)，具有超低功耗工作方式。它的測溫范圍為- 55 ~ + 125 ℃，精度為0. 5 ℃，而且不需要放大器和A/D 轉換器。所以DS18B20 的外圍電路簡(jiǎn)單，圖4 是該系統的測溫模塊的電路原理圖。