基于51單片機的新型節能日光燈系統的設計

單片機編程主要包括初始化程序、光強采集處理程序和PWM波輸出程序等。初始化包括硬件的初始化和定時(shí)器的初始化；光強采集處理主要完成外部采集的光強轉換：產(chǎn)生PWM波采用中斷延時(shí)配合循環(huán)指令。下面對各部分作詳細分析。
首先通過(guò)光敏電阻感應相應的光線(xiàn)強度并將其轉換成數字變量傳入單片機。單片機集成的ADC0809將光線(xiàn)強度模擬變量轉化成數字變量(因為ADC0809是8位通道，所以其轉化范圍為0～255)，將得到的8位數字變量從P2．0～P2．7端口輸入到AT98C51。程序中讀入8位輸入量并將其除以255得到光強度系數，這里用變量1d表示(變量范圍0～1)。
得到光強度系數后就以這個(gè)數字為占空比輸出PWM信號來(lái)控制光電耦合器。此步是在程序中通過(guò)調用計時(shí)器來(lái)實(shí)現，將輸出口定于P1.3。依據日常用的日光燈頻率將輸出方波的周期定為50 Hz，因為50 Hz頻率的光能讓人眼感覺(jué)不到交流燈光的閃爍。將正波的時(shí)間跨度假設為1s，因此負波的時(shí)間跨度就為(1-1)s。正波時(shí)間跨度通過(guò)光強度系數乘以周期可得到。由此設置定時(shí)器，首先在程序中將定時(shí)器模式調為方式0，使用12 MHz的晶振，并通過(guò)中斷響應來(lái)調用。
根據定時(shí)初值=，t是所需要定時(shí)的時(shí)間(ms)，計算出初值為5 ms，然后以5 ms為一周期進(jìn)行定時(shí)處理。因為頻率50 Hz即周期為0．02 s，故需要對此定時(shí)器進(jìn)行4次循環(huán)。本系統將循環(huán)的次數與定時(shí)器中斷的次數相同步，即定時(shí)器中斷一次算一次循環(huán)，這樣就可以樣就可以保證0．02s的周期長(cháng)度。
輸出方波的正負性，可以根據光強度系數乘以4得出的值來(lái)決定。當循環(huán)的次數小于這個(gè)數時(shí)，輸出的是正波，當大于這個(gè)數時(shí)，輸出的是負波。以此就可以輸出頻率為50 Hz并且符合相應光強度系數的方波來(lái)進(jìn)行光電耦合器的控制。單片機將相應的PWM波從P1．3口輸出，系統接收到后進(jìn)行相應的判斷，根據占空比大小進(jìn)行相應的調整來(lái)決定輸出電壓的大小。當正波時(shí)間跨度大于一定的值時(shí)，即表示光強小，需打開(kāi)燈。當正波時(shí)間跨度小于規定值時(shí)，表示光強足夠大不需要打開(kāi)燈。正波時(shí)間跨度在規定范圍內時(shí)，目光燈正常工作。

3 系統測試
試驗中用一個(gè)光強可變的獨立光源照射光敏電阻(距離20 cm)，光強由暗到亮逐漸變化，然后測試日光燈兩端的電壓，并在距燈管1 m處擺放一個(gè)光度計，測試光強；在燈管處接功率表，測試功率。在試驗過(guò)程中，光敏電阻接收的唯一光源是獨立光源，光度計接收的唯一光源是日光燈。測試數據范圍為日光燈保持穩定光強的范圍(170～245 V)，測量次數為10次。測試結果如表1所示，表中光強數據為光度計10次測量的平均值，功率比為10次測量的平均功率值和未改裝日光燈功率(40W)之比。

由表可知，該新型日光燈在滿(mǎn)足使用者足夠光強的前提下，節能效果顯著(zhù)。經(jīng)反復調試，該燈接受光強較為靈敏，發(fā)光亮度變化范圍較大，發(fā)光較為穩定，適宜廣泛用于日常學(xué)習生活中。

4 結束語(yǔ)
本文設計了一種基于單片機的新型日光燈系統以解決普通日光燈因光強固定而產(chǎn)生的能源浪費問(wèn)題。本系統通過(guò)對外界光強的采集分析，通過(guò)單片機控制日光燈的發(fā)出光強，使其根據外界環(huán)境的不同而做出相應調整。在滿(mǎn)足使用者用光要求的前提下，極大地降低了日光燈的功率，節省了能源，適宜于推廣使用。