多功能智能照明系统

【摘 要】现代社会照明系统应用广泛,大到体育馆大功率照明系统,小到个人台灯,照明系统的多功能化与智能化将有利于人性化操作与节约能源.本设计基于STC89C52RC单片机,作为逻辑处理核心,HC-SR501,HC-SR04,TLC549等数字芯片,实现自动识别人在灯亮,人走灯灭,随外界光强自动调光或手动调光,测量人眼距书本距离,长时间工作报警提醒,测量室内温度等功能.并且通过液晶显示测量信息,便于人机交流.

【关 键 词】单片机,TLC549,智能,光敏电阻,LM016L液晶,人机交流Pwm

目前市场市场上的照明系统,多采用人工控制的模式,而所谓的节能灯也只是采用了Led灯管照明,没有从根本上实现智能节能的目的.而本照明系统采用单片机作为处理中心,通过光敏电阻采集外部光强信息,并且转化为电压信号,通过Ti公司生产的TLC549数模转换芯片,转化为数字信号输入单片机进行处理,通过Pwm方式,调节输出的电压,从而实现了自动调光.

在控制方面,采用了人工和智能控制两种模式,可以自由转换.本系统既可以用作室外大功率照明电路,也可以用于个人的台灯,通过安装本系统可将普通台灯改造成智能多功台灯.

一、实现原理

图1系统总图

二、硬件设计

1.红外检测人体电路（总开关）

利用芯片Hc-Sr501红外检测模块,探测是否有人体在照明系统,发送0,1信号给单片机进行逻辑判断,在照明系统中,此部分电路作为智能的总开关,实现自动的人走灯灭.

2.外界光强采集电路

采集光强,本系统用了光敏电阻,以及Ti公司生产的TLC549模数转换芯片完成,特别的在光敏电阻两段并联电容,用来保持采集电压的稳定性.TLC549模数转换芯片采用串行方式与单片机连接,大大的节约了单片机的I/O口的使用.通过数模转换,将由光信号转化过来的模拟电压信号转化成了0到255的数字信号（8位二进制数）,从而转化为了单片机可以识别处理的信号.

3.模式转换及人工控制按键

本系统设有5个按键,用于人工控制系统定时报警与亮度强弱,以及智能控制和人工控制之间的模式转化,体现了人机交流的智能性.

4.超声波测距电路,温度测量及长时间工作报警电路

当本照明系统用于制作智能台灯时,有必要安装超声波测距电路（HC-SR04）,利用超声波的反射原理,测出时间,乘上声速的1/2,即可计算出人眼距离书本的距离,当距离小于25cm时,系统认定距离太近,对看书者视力不利,将会通过由三极管,蜂鸣器组成的报警电路发出尖锐的报警声.

本系统使用芯片DS18B20作为温度测量电路,芯片与单片机P1.7口相连,通过读写程序,DS18B20可以测量室内温度.

考虑到长时间看书会使人感到疲惫,伤害眼睛,本系统还设计了可供用户自定义的定时系统,用户可通过按键来增加或者减少智能台灯定时时间,时间到时系统会通过蜂鸣器报警,提醒用户注意休息,体现了本系统的人性化特点.

5.PWM波形输出

系统通过改变PWM脉冲高电平占空比既可以改变输出电压,达到调光的目的.系统用于大功率时,使用可控硅（大功率）放大单片机电流,系统用于台灯等小型用电设备时,用三极管放大电流.

6.显示电路

本系统使用液晶1602作为一系列参数测量值的显示模块,分别显示定时时间,人眼距书本距离,光照等级,室内温度.

三、软件设计

本系统采用STC89C52单片机作为控制核心,相应的读取和控制信号由它来判断和产生.包括读取按键信息,模数转换,超声波发射与接受,温度测量,Pwm波形输出,定时器,报警电路,液晶显示等程序模块.

1.按键检测

本系统的5个按键分别接在单片机的P3口上,其中模式转化按键接在单片机P3.3上,利用单片机外部中断2,使用下降沿触发,进入中断程序,切换控制模式.

其余4个按键都用If语句判断是否按下,并且配有按键消抖程序.

/*if（anjian1等于等于0）

{delay（500）,

if（anjian1等于等于0）*/

2.模数转换模块

使用Ti公司生产的TLC549芯片,通过程序可将采集的电压（模拟量）转化为8位二进制数.

3.超声波发射与接受

利用单片机内部计数器,计算出超声波发射反射时间,通过如下语句计算出距离.

/*S等于（time*1.7）/100,*/

4.Pwm波形的输出

Pwm意为脉冲宽度调制,本系统通过读取外界光强值或读取按键值改变Pwm定时器的比较值jd,从而改变高电平占空比,改变输出电压值.

if（count<,jd）PWM1等于0,

elsePWM1等于1,//定时器中断程序

四、结束语

本系统采用单片机控制的方式设计多功能智能照明系统,灵活的应用单片机内部定时器中断,外部中断,实现了多功能化.其控制方式智能,人性化,具有温度测量,距离测量,定时报警与显示功能.采用可控硅等大功率开关电路,实现以弱控强,以单片机弱小的电流驱动台灯,室外照明灯等大功率电路.

应用范围广泛,可应用于室外大功率照明,亦可以用于个人小功率台灯照明.通过PCB制版,系统电路板可小于10*10cm内,成本在10到20块之间,具有很好工业化生产的条件.