智能燈光控制系統

濟寧市工業技師學院 付德光

智能燈光控制系統

濟寧市工業技師學院 付德光

本文主要介紹了利用單片機實現對燈光亮度的控制，這是一種單片機控制的智能燈光控制器。按鈕和遙控器的操作結構簡單，方便快捷，它還帶有手動控制的按鍵，使得系統在不能控制時可以通過手動復位。在公共場所安裝了單片機智能燈光控制器后可以根據是否有人和環境光來控制燈光的亮度，在實現智能的同時也實現了節能。隨著人們生活水平逐漸提高，智能型的電器產品漸漸進入人們的生活中。本系統通過對單片機技術的運用，實現了對燈光亮度的控制。

AT89S52；智能；燈光控制器

一、引言

現在電器的發展趨于智能，伴隨著電子技術的日新發展，傳統的燈光控制更新的很快，比如用智能開關面板代替傳統的電源開關，使用遙控裝置對商業和住宅的燈光進行開啟關閉、亮度調節、全部打開、全部關閉及組合控制的形式，實現多種燈光的情景效果，從而達到智能照明的節能、環保、舒適、方便的功能。其中控制方式包括觸摸面板、遙控器控制、智能手機控制、定時控制、計算機遠程控制等，足以說明智能燈光控制系統優點。

二、系統組成

單片機控制的智能型燈光控制系統組成結構如圖1所示，系統總電路圖詳見附圖1。這時智能燈光控制系統可分成聯動控制和單獨控制兩種模式。

在聯動控制模式下，燈光系統能根據外圍環境光的亮暗與人是否被燈光控制器所檢測到來自動開啟燈光控制器開關。選擇“聯動方式”時，時間介于6:15-18:05區間時，進入日間模式；時間介于18:16-00:15區間時，進入夜間模式；時間介于00:16-6:14區間時，進入安防模式。當檢測到人，環境亮度達到預設值時，燈光啟動系統就會開啟。如果環境亮度沒有達到預設值，燈光啟動系統不會開啟，當沒有人被檢測到出現時，無論有外部亮度是多少，燈光啟動系統也不會開啟。

手動模式是燈光系統出現故障時復位程序。

圖1 智能型燈光控制系統結構框圖

三、系統硬件電路

1.電源部分

單片機工作需要+5V的直流電，所以電源部分是將220V的交流電通過變壓器轉換成9V交流電，再通過整流橋轉換成+5V直流電。此時+5V直流電很不穩定，不符合單片機工作的需求，因此還須將電流通過濾波電容和集成穩壓塊7805，逐步達到穩壓、濾波的作用。電源穩壓原理圖如圖2所示。

圖2 電源穩壓電路

2.單片機（CPU）控制部分

單片機控制部分是整個智能燈光控制器核心，沒有這個部分，那智能燈光控制器就不“智能”了。它的CPU是單片機AT89S52，有40個引腳，足夠我們的智能臺燈的需求。晶振系統分別接在18腳（XTAL2）和19腳（XTAL1），復位系統接在9腳（RESET）。CPU工作電路原理圖如圖3所示。

圖3 AT89S52工作電路

CPU和晶振的關系就如大腦與心臟一樣，如果心跳不穩定，那大腦也不會工作的很好。晶振就能提供很精確穩定的頻率，使得CPU能很好的工作。

3.遙控器部分

如圖4所示，遙控器系統分為發射與接受兩個部分，發射部分就是遙控器。接受部分能接收到遙控器發射的紅外線。（與人體位置檢測的紅外線發射管共用紅外接收頭）

圖4 遙控器信號發射部分電路

4.環境光檢測

環境光檢測應用的背景可以是多方面的，它能將得到的信息轉化為電信號送給單片機。通過探測外圍信號來啟動或控制主機進行相應的反映。環境光檢測圖如圖5所示。

圖5 環境光檢測電路

5.人體位置檢測

如圖6所示人體位置檢測是靠人體的體溫大約是37度，所以會發出特定的波長紅外線，人體檢測就是靠人體發射的紅外線而進行工作的。采用熱釋放元件，這種元件在接受了輻射溫度發出的變化時就會向外釋放電荷，檢測處理后就會產生報警信號。

圖6 人體位置檢測電路

6.輸出控制部分

如圖7所示，繼電器是通過磁力來控制電路通斷，當進行通電時，小鐵片被吸附，于是電路導通。當電磁鐵不通電時，鐵片具有的彈性可以使鐵片接觸在一起，電路不通。所以使用繼電器控制電路會發出較小的聲響，又被人們稱為觸點式技術。用它來控制燈光控制器，只會出現兩種可能，繼電器導通，則亮，繼電器斷開，則滅，并不可調光。可控硅只有導通和關斷兩種工作狀態，此條件見表1。

表1 可控硅道通與關斷條件

圖7 輸出控制電路

7.過零檢測部分

如圖8所示，過零檢測電路用于檢測電源電壓波形的過零點，產生過零脈沖。整流系統產生的全脈動直流電壓發送到過零檢測部分，形成與電壓過零點同步的負脈沖同步信號，送到單片機芯片中，用于引起可控硅進行同步移項。

圖8 過零檢測電路

四、軟件設計部分

1.程序流程框圖

本設計的軟件程序包括主程序、延時子程序和中斷子程序等。系統軟件采用匯編語言編寫。程序設計步驟：

（1）初始化、工作方式設置；

（2）主程序：主要進行定時器/計數器的初始化編程，然后反復調用子程序并采用了中斷，流程如圖9所示；

（3）中斷子程序：進行比較；

（4）延時子程序：進行計時。

圖9 程序流程圖

2.系統程序

五、結束語

本系統設計主要來源于生活，所以所具有的功能主要是節能和方便而設計的。系統的功能讓家庭生活更加安全、節能、舒適、便利，具有服務便利性、功能擴展性、安裝簡易性和系統可靠性的特點。

[1]胡學海．單片機原理及應用系統設計[M]．北京:電子工業出版社,2005,8．

[2]李秀忠．單片機應用技術（匯編語言）[M]．北京:中國勞動社會保障出版,2006,6．

[3]余永權．單片機在控制系統中的應用[M]．北京:電子工業出版社,2003,10．

[4]夏路易．電路原理圖與電路板設計教程[M]．北京:希望電子出版社,2002,6．

[5]趙繼文．傳感器與應用電路設計[M]．北京:科學出版社,2002,6．

付德光（1968—），男，山東濟寧人，濟寧市工業技師學院教務主任，高級講師。