基于A(yíng)tmega16的室內照明控制系統的設計方案

2 系統硬件設計

2. 1 傳感器部分設計

（1）環(huán)境亮度傳感模塊的設計。環(huán)境亮度傳感模塊的主要器件是光敏電阻。光敏電阻的光譜響應峰值比較接近人的視覺(jué)敏感區，波長(cháng)為555 mm,另一方面，光敏電阻利用半導體的光電效應原理，其電阻值會(huì )隨著(zhù)入射光強度的不同而發(fā)生改變，入射光強時(shí)，電阻值較小，入射光弱時(shí)，其電阻值增大響應時(shí)間相對增加。

此傳感模塊采用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，具有體積小、靈敏度高、反應速度快、可靠性強等特點(diǎn)，在對環(huán)境亮度檢測時(shí)，當檢測到的光照強度大于設定值時(shí)，則輸出低電平，否則輸出高電平。采用光敏電阻的作用就是把環(huán)境光亮度轉化為模擬電壓值，然后通過(guò)運放后傳給單片機準確數字信號。為了避免光敏電阻受光面小的缺點(diǎn)，探測元件要在建筑周?chē)M(jìn)行合理布局，以便準確探測自然光的強弱。

（2）被動(dòng)式熱釋電紅外線(xiàn)傳感器設計。熱釋電紅外傳感器可以通過(guò)檢測人或者動(dòng)物發(fā)射的紅外線(xiàn)而輸出電信號，是以后總檢測物體輻射紅外能量的傳感器。

此電路系統的傳感器選用P2288 被動(dòng)式熱釋電人體紅外傳感器，包括3 個(gè)關(guān)鍵元件：1）菲涅爾濾光晶片，起帶通濾波器的作用，可以截止波長(cháng)為7 ~ 10 μm,與人體輻射紅外中心線(xiàn)波長(cháng)9 ~ 10 μm 相對應，把人和動(dòng)物區分開(kāi)。2）菲涅爾透鏡，可以將熱釋的紅外信號折射到熱釋電紅外傳感器上，還可以將那個(gè)警戒區分為若干的明區和暗區，如果物體在警戒區進(jìn)行移動(dòng)，就可以以溫度變化的形式在熱釋電紅外傳感器上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號，從而使熱釋電紅外傳感器產(chǎn)生變化的電信號。實(shí)驗證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測距離約為2 m; 而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到10 m 以上。3）熱釋電陶材料，熱釋電紅外傳感器將透過(guò)濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉換成電信號，即熱電轉換。

設計中，人體可以發(fā)射波長(cháng)約為10 μm 的紅外線(xiàn)，紅外線(xiàn)經(jīng)菲涅爾濾光晶片進(jìn)行濾波增強后，通過(guò)菲涅爾透鏡，將紅外信號聚集到熱釋電紅外傳感器上，然后熱釋電紅外傳感器通過(guò)熱電轉換，將透過(guò)濾光晶片的紅外能量轉換為電信號，最后經(jīng)過(guò)紅外傳感信號處理器及邏輯電路進(jìn)行處理，輸出邏輯值為1 時(shí)代表有人，否則無(wú)人。

2. 2 控制部分設計

（1）延時(shí)時(shí)間選擇電路。延時(shí)電路的定時(shí)是由單片機內部的定時(shí)器進(jìn)行確定的，外部參數不同，單片機實(shí)現的定時(shí)時(shí)間也不同。在單片機的PA 引腳設置延時(shí)時(shí)間選擇電路，主要是在環(huán)境光線(xiàn)較弱時(shí)，照明設備需完成一段時(shí)間的延時(shí)。將PA0 ~ PA3引腳設置為不同的時(shí)延，當檢測到PA0 ~ PA3均沒(méi)有開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，系統控制照明設備按設定的初始值進(jìn)行延時(shí)，當PA0 ~ PA3有開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，程序開(kāi)始按PA0 ~ PA3順序檢測各端口的狀態(tài)，系統根據不同的信號輸入，對端口設置不同延時(shí)。

（2）單片機控制模塊。設計采用RISC 結構的Atmega16系列單片機作為主控制器，該系列芯片具有效率高、功耗低、RISC 處理功能強、內存容量大、性?xún)r(jià)比相當高等優(yōu)點(diǎn)。該芯片有32 個(gè)可編程I /O 口、1 kB的SRAM、8 路10 位ADC,可以滿(mǎn)足系統需求。光電傳感器將光照強度轉換成電信號，然后再通過(guò)A/D 轉換器將電信號轉換成數字信號，系統控制器要根據檢測的光照度以及系統的輸入命令計算控制量，實(shí)現發(fā)光控制要求。