基于STC單片機的智能燈控系統設計 2013-07-24

當今社會(huì )經(jīng)濟飛速發(fā)展，各類(lèi)能源浪費問(wèn)題日趨嚴峻，尤為顯著(zhù)的如，大型地下停車(chē)場(chǎng)、公共衛生間、樓道等場(chǎng)所照明用電。雖然白熾燈擁有許多優(yōu)點(diǎn)，但是由于其能效過(guò)低，已被世界各國相繼宣布淘汰。自從澳大利亞2007年率先立法淘汰白熾燈以來(lái)，中國于2011年也發(fā)布了逐步淘汰白熾燈的路線(xiàn)圖。
隨著(zhù)普通白熾燈被淘汰，熒光燈、LED和節能鹵鎢燈成為目前照明燈具市場(chǎng)的三大主流。熒光燈是當前替代普通白熾燈最主要也是數量最多的照明燈，雖然和普通白熾燈相比能節約80％的電能，但其價(jià)格昂貴，體積較大，發(fā)光面積較大，不是點(diǎn)光源，光譜不連續，不能做到100％的顯色性。同時(shí)熒光燈含有汞、熒光粉以及大量的電子元器件，廢棄后給環(huán)境帶來(lái)的負擔是不可估量的。近年來(lái)LED的發(fā)展非常迅速，但成本相對較高，且在技術(shù)上還無(wú)法做到如黑體輻射的連續光譜，在顯色性、顏色一致性方面依然無(wú)法和節能鹵鎢燈媲美，所以離大規模普及仍有一段距離。節能鹵鎢燈本質(zhì)上仍是白熾燈，其結構簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、對環(huán)境無(wú)害，能直接工作于市電電壓，瞬時(shí)啟動(dòng)，瞬間即可達到最大光輸出，和普通的白熾燈相比能節約30％的電能，節能鹵鎢燈由于其近似于點(diǎn)光源的集中發(fā)光體，幾乎黑體輻射的連續光譜、100％的顯色性，3 000K左右色溫的柔和色光，無(wú)頻閃，在很多對照明質(zhì)量要求較高的場(chǎng)所，仍然有不可比擬的優(yōu)越性。
考慮到以上因素，按照節能、減排、智能和實(shí)用的要求，筆者針對節能鹵鎢燈設計出基于STC12C5A60S2單片機的智能燈控系統，利用人體紅外熱釋傳感器和可見(jiàn)光照度傳感器構成環(huán)境檢測系統，大大提高了燈控系統的靈敏度、精確度和實(shí)用性。

1 系統總體設計
1．1 系統總體框架
本系統以單片機為控制核心，由5 V穩壓電路、過(guò)零檢測電路、人體紅外熱釋傳感器模塊、可見(jiàn)光照度傳感器模塊、照明燈驅動(dòng)電路和串口調試模塊組成。系統框圖如圖1所示。

1．2 系統工作原理
利用人體紅外熱釋傳感器探測人體特征，可見(jiàn)光照度傳感器檢測當前環(huán)境照度，把傳感器檢測信號送單片機處理，根據處理結果在單片機每次中斷時(shí)控制照明燈的開(kāi)關(guān)和亮度。串口調試模塊作為人機交互工具，便于觀(guān)察系統相關(guān)參數。

2 系統硬件設計
2．1 5 V穩壓電路
本系統低壓部分電源由220V-9V變壓器引入，經(jīng)過(guò)一個(gè)整流橋獲得9 V直流電源，然后采用三端線(xiàn)性穩壓芯片LM7805得到5 V直流電源。5 V穩壓電路原理圖如圖2所示。

2．2 單片機最小系統
STC12C5A60S2AD系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘／機器周期(IT)的單片機，是高速／低功耗／超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快高速10位A／D轉換，針對電機控制，強干擾場(chǎng)合。其最小系統由復位電路和晶振電路組成，單片機最小系統原理圖如圖3所示。

2．3 過(guò)零檢測電路
D2、D3電壓取自220 V-9 V變壓器次級，經(jīng)全波整流形成脈動(dòng)直流電壓波形，由電阻分壓，再經(jīng)過(guò)電容濾波，形成三極管基極電壓波形。當基極電壓低于0．7 V時(shí)，三極管截止，反之，三極管導通。三極管集電極通過(guò)上拉電阻R4形成高電平。通過(guò)三極管的反復導通和截止，在集電極處輸出100 Hz脈沖電平，供單片機下降沿中斷。過(guò)零檢測電路原理圖如圖4所示。