可應(yīng)急智能樓道照明燈的設(shè)計(jì)

張友懿　王澤平　項(xiàng)秋

在當(dāng)今大多數(shù)樓道中的照明燈和應(yīng)急燈并不具備智能照明功能，造成大量能源浪費(fèi)，本設(shè)計(jì)是以STCl2C5A60S2單片機(jī)為控制核心，將照明燈和應(yīng)急燈作為一個(gè)控制整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)判定是否斷電，是否為白天，是否有人通過(guò)等情況控制燈的照明亮度，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能，延長(zhǎng)燈具使用壽命的目的。

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高層建筑也越來(lái)越多，其中樓宇安全問(wèn)題也日顯突出，在消防安全方面，樓道的照明不容輕視。

據(jù)調(diào)查，當(dāng)今的很多樓道中的照明燈大多采用LED燈作為照明光源，在實(shí)際使用中，大多情況都是24小時(shí)不間斷照明，并且很多樓道安裝的消防應(yīng)急燈在樓層停電時(shí)會(huì)不分白天黑夜的點(diǎn)亮，無(wú)疑會(huì)造成大量能源浪費(fèi)，縮短燈具使用壽命。

針對(duì)上述現(xiàn)象，現(xiàn)設(shè)計(jì)一種可應(yīng)急智能樓道照明燈。在設(shè)計(jì)中，樓道照明燈和樓道應(yīng)急燈進(jìn)行了結(jié)合，在樓道通電的情況下進(jìn)行正常照明，當(dāng)樓道停電時(shí)進(jìn)行應(yīng)急照明，該智能照明燈還可以根據(jù)樓道的實(shí)際情況進(jìn)行照明調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為控制核心，在正常通電和停電兩種情況下，通過(guò)判定樓道的實(shí)際光照和有無(wú)人員通過(guò)的實(shí)際情況，控制燈具的照明。

該樓道照明燈的功能如下：

1.自動(dòng)切換功能

在停電時(shí)，燈具將由正常照明模式自動(dòng)切換為應(yīng)急照明模式，在通電時(shí)，燈具又將由應(yīng)急照明模式切換到正常照明模式；

2.充電、放電保護(hù)功能

燈具中包含有電池的充電和放電環(huán)節(jié)，而為了保證電池使用壽命的長(zhǎng)度，需要防止電池的過(guò)充和過(guò)放，通常在充電過(guò)程中電池充滿后就需要對(duì)電池進(jìn)行涓流充電，在放電過(guò)程中，電池電壓達(dá)到額定電壓的80%就需要斷開(kāi)放電電路；

3.光強(qiáng)檢測(cè)功能

燈具可以通過(guò)檢測(cè)樓道的光照強(qiáng)度，來(lái)判斷樓道是在白天還是在夜晚，進(jìn)而決定是否打開(kāi)人體紅外檢測(cè)開(kāi)關(guān)；

4.人體紅外檢測(cè)功能

通過(guò)光照強(qiáng)度判定樓道的光照強(qiáng)度為夜晚后，人體紅外檢測(cè)判定樓道是否有人通過(guò)樓道，如果有人通過(guò)，燈具就會(huì)點(diǎn)亮。

整體設(shè)計(jì)避免了在白天的時(shí)候燈點(diǎn)亮，夜晚沒(méi)人的時(shí)候點(diǎn)亮等能源浪費(fèi)現(xiàn)象。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)是以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心的，這款單片機(jī)具有A/D轉(zhuǎn)換功能，運(yùn)行中，單片機(jī)通過(guò)讀取電池電壓大小做出對(duì)電池過(guò)充、過(guò)放的保護(hù)，通過(guò)光度傳感器和人體紅外檢測(cè)器進(jìn)行控制燈的照明情況。

1.系統(tǒng)供電電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用的是LED燈照明，并且選用18650鋰電池為充電電池，兩者都需要直流電供電，所以在設(shè)計(jì)中需要用到整流、濾波、穩(wěn)壓等電路。設(shè)計(jì)中采用全波整流，電容進(jìn)行濾波，由于穩(wěn)壓對(duì)于充電過(guò)程要求比較嚴(yán)格，所以采用LM317芯片穩(wěn)壓。LM317芯片可以通過(guò)調(diào)節(jié)電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)輸出電壓，此時(shí)輸出的電壓大小為6V，電路圖如圖1。

2.感光電路和人體紅外傳感電路的設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中并不需要檢測(cè)特別精確的光強(qiáng)，但卻要準(zhǔn)確的判斷是否有人，所以測(cè)光時(shí)采用LXD55系列光敏電阻，而檢測(cè)是否有人用AMLX90614ESF紅外測(cè)溫傳感器，感光元件通過(guò)雙電壓比較器集成電路LM393連接單片機(jī)，而紅外測(cè)溫元件與單片機(jī)通過(guò)12C總線進(jìn)行通信。電路接線圖如圖2。

3.過(guò)充/放保護(hù)電路及自動(dòng)切換電路的設(shè)計(jì)

過(guò)充保護(hù)是在正常通電時(shí)，單片機(jī)由P1.O口讀取電池電壓，并進(jìn)行判斷，當(dāng)電池電壓達(dá)到額定電壓時(shí)，則單片機(jī)判定此時(shí)電池將處于過(guò)充狀態(tài)，此時(shí)使Q1截止，讓電池進(jìn)行涓流充電；過(guò)放保護(hù)則是在停電的時(shí)，整個(gè)電路由電池供電，當(dāng)電壓下降到額定電壓的80%時(shí)，此時(shí)穩(wěn)壓管D8不能導(dǎo)通，繼電器RL2不能吸合，便斷開(kāi)了電源。電路由外部供電轉(zhuǎn)換到由電池供電過(guò)程中，單片機(jī)會(huì)出現(xiàn)掉電的瞬間，所以通過(guò)繼電器實(shí)現(xiàn)電路的自動(dòng)切換的過(guò)程，這樣既能保證單片機(jī)在掉電過(guò)程中不需要執(zhí)行任何操作，又能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的迅速通電，電路圖如圖3。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，主要是對(duì)斷電與否、白天與否、是否有人等情況做出判斷，進(jìn)而控制燈具照明情況。系統(tǒng)程序流程圖如圖4。

總結(jié)

本設(shè)計(jì)很好的解決了樓道正常照明和應(yīng)急照明在白天、夜晚沒(méi)人時(shí)仍保持照明的問(wèn)題，大大降低樓道照明方面的能源浪費(fèi)，并且本設(shè)計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定，判斷準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，具有很大的推廣價(jià)值。

（作者單位：貴州師范大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院）