一種基于單片機的智能感應燈設計

　　能源日益緊張的今天，產(chǎn)品設計的主要考慮要點(diǎn)就是節能了。既節約又能合理利用電能的設計更應是產(chǎn)品設計的主要目標。同時(shí)，照明燈具發(fā)展到今天，發(fā)展方向逐步轉向低成本、自動(dòng)化階段。先進(jìn)今市場(chǎng)上的各種感應燈已基本實(shí)現自動(dòng)控制功能。但仍然存在一些不足之處。 紅外自動(dòng)感應燈受到紅外發(fā)射角度的影響。無(wú)法在較大的范圍形成有效的感應空間。

　　單片機因體積小、重量輕、成本低廉、靈活性好、易于開(kāi)發(fā)與應用等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程控制、智能化儀器、儀表等領(lǐng)域。隨著(zhù)照明用電量占總用電量比例的不斷增加，人們努力實(shí)現照明燈具的智能控制。單片機自然成了照明燈具實(shí)現智能化的首選器件。但有些設計都過(guò)于復雜，也忽視了教室馬路等用電量較大的場(chǎng)所為人照明的基本作用。所以，人是否存在的檢測也是至關(guān)重要的。實(shí)現大角度大范圍人存在與否的檢測可用微波傳感器實(shí)現。本文從節約和合理利用電能角度出發(fā)，設計一種智能感應燈。采用微波傳感器實(shí)現教室馬路等大范圍空間感應控制。利用單片機智能控制燈具點(diǎn)亮及持續時(shí)間。

1 智能感應燈設計的理論探究

　　1.1 各種感應燈的優(yōu)缺點(diǎn)

　　市面上的各種感應燈在一定的程度上都忽略了一個(gè)硬性的問(wèn)題：HP燈具點(diǎn)亮的時(shí)間會(huì )受到各個(gè)方面的限制，顯得不夠靈活。如微波感應燈在硬件電路上點(diǎn)亮時(shí)間設置不夠靈活；電容感應式自動(dòng)燈、觸摸式照明燈和紅外感應自動(dòng)照明燈。有效感應距離或感應范圍較?。汗饪卣彰麟娐吩跊](méi)有人的情況下無(wú)法及時(shí)熄滅等等。這些現象使得電能利用不夠合理。

　　1.2 主要困難及解決方案的提出

　　合理有效地利用電能是完全可以實(shí)現的，但存在一定的困難?，F將主要困難及可能解決方案在表1中列出。根據教室和馬路等大范圍空間的實(shí)際情況，決定采用微波傳感器的大范圍感應空間和單片機的智能控制設計智能感應燈系統，實(shí)現電能的合理有效利用。

2 智能感應燈的設計

　　根據以上分析，擬定采用方案2）實(shí)現教室和馬路等大范圍空間電能的合理有效利用。圖1為相應設計的感應燈系統工作示意圖。當周?chē)h(huán)境較亮時(shí)，切斷燈具電源供給，燈具處于熄滅狀態(tài)；而當周?chē)h(huán)境較暗時(shí)，判斷周?chē)欠裼腥?，有人燈具被點(diǎn)亮，否則燈具處于熄滅狀態(tài)。根據工作示意圖，具體擬定如下設計思路：采用光敏電阻和微波傳感器采集亮度和有無(wú)人的信號，利用單片機智能控制燈具點(diǎn)亮和持續時(shí)間。此思路的實(shí)現分電路和程序設計兩部分，其中電路部分主要實(shí)現對環(huán)境的判斷，程序設計部分主要實(shí)現燈具點(diǎn)亮和持續時(shí)間的控制。

　　2.1 電路部分

　　如圖2所示，電路部分主要包含四個(gè)模塊，各模塊主要器件及參數和要實(shí)現的主要功能在表2中列出。

　　2.2 程序部分

　　電路部分的數據采集處理模塊是利用單片機智能地控制燈具狀態(tài)。預智能感應燈實(shí)現圖1所示的工作過(guò)程，單片機內程序設計按圖3所示的流程圖編寫(xiě)。其中：軟件控制部分采用外部中斷進(jìn)行判斷微波信號腭。燈具點(diǎn)亮時(shí)間的長(cháng)短利用定時(shí)器控制。

3 實(shí)物檢測與結果評價(jià)

　　按上述分析思路設計并制作智能感應燈系統，實(shí)物及效果檢測如圖4所示。圖4（a）、（b）為實(shí)物圖，圖4（c）、（d）為效果檢測圖。

　　圖4（a）為實(shí)物整體外觀(guān)照片，為美觀(guān)而將電路板與燈具進(jìn)行了包裝。側面的圓環(huán)及與之相連的小盒為微波傳感器，紅色的開(kāi)關(guān)按鈕為總開(kāi)關(guān)，電路板在其內部，圖4（b）~P為內部結構及主要部件照片。圖4（c）為環(huán)境較亮（照度大于10Lux）時(shí)接通燈具的情形，總開(kāi)關(guān)已打開(kāi)，微波傳感器已感應到人的存在（傳感器信號燈變亮，閃爍），但因環(huán)境足夠亮，燈泡仍然處于熄滅狀態(tài)。這樣才能合理控制燈的狀態(tài)，達到節能的效果。而圖4（d）顯示環(huán)境很暗（照度小于lOLux）時(shí)接通燈具的情形，微波傳感器感應到人的存在，光敏電阻也檢測出環(huán)境很暗，燈泡及時(shí)被點(diǎn)亮。同時(shí)，我們對制作的智能感應燈系統的主要性能參數進(jìn)行了簡(jiǎn)單測試。測試條件及結果在表3中給出。

　　從表中數據可以看出，雖然我們的制作和測試比較簡(jiǎn)單（重量和幾何參數都有很大的縮小空間，功率也可進(jìn)一步減?。?，但從圖4（c）、（d）的效果檢測圖中仍然可充分顯示出其效果和我們節能設計的理念。從能量的合理利用方面既滿(mǎn)足人們的需要又節約能源。單片機的智能性和易用性實(shí)現了這個(gè)設計理念。

4 總結

　　本文就能源緊缺的今天，教室馬路等公共場(chǎng)所照明燈具電能的浪費和使用不合理現象，利用單片機和微波傳感器等設計并制作了智能感應燈。解決了大范圍空間感應問(wèn)題，實(shí)現了電能的節約和合理利用。