智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫仲鍇+佟慧艷+陳斌+蔣庚原

摘要：針對(duì)普通照明系統(tǒng)的電能浪費(fèi)及人工操作等問題，設(shè)計(jì)一款新型的照明系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)以STC89C52RC為控制核心，配以光照強(qiáng)度控制模塊、按鍵控制模塊、串口通信模塊、時(shí)鐘模塊、照明燈模塊、顯示模塊和電源模塊完成智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過四種工作模式滿足在不同條件下照明狀態(tài)的有效控制，系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試表明系統(tǒng)可操作性強(qiáng)、易于擴(kuò)展，大大節(jié)約了電能。

關(guān)鍵詞：照明系統(tǒng)；STC89C52RC；PCF8591

1引言

當(dāng)今社會(huì)，越來越多的家用電器向智能化和技能化方向迅速發(fā)展，照明系統(tǒng)自然也不例外。普通的照明系統(tǒng)亮度不可調(diào)節(jié)，開啟和關(guān)閉均需人工操作，且大多數(shù)照明燈功率固定，功耗較大，長(zhǎng)時(shí)間的照明對(duì)電能等資源造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，因此智能照明控制系統(tǒng)越來越受到人們的歡迎。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是STC89C52RC單片機(jī)為主控芯片，配以光敏感應(yīng)及模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、按鍵控制模塊、串口通信模塊、時(shí)鐘控制模塊、照明燈模塊、顯示模塊和電源模塊完成智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過按鍵選擇四種工作模式來實(shí)現(xiàn)照明狀態(tài)的動(dòng)態(tài)控制，這四種模式分別是（1）智能模式：可根據(jù)當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度，實(shí)時(shí)調(diào)整照明燈的亮度；（2）定時(shí)模式：可設(shè)定多長(zhǎng)時(shí)間后開啟照明燈，照明燈亮?xí)r長(zhǎng)等；（3）遠(yuǎn)程操作模式：上位機(jī)可通過單片機(jī)的串口通信，發(fā)送相應(yīng)的指令，遠(yuǎn)程控制照明燈的開啟、關(guān)閉或亮度調(diào)節(jié)；（4）手動(dòng)模式：通過按鈕控制照明燈的開啟與關(guān)閉。同時(shí)，該照明系統(tǒng)裝配了DS1302時(shí)鐘芯片，并配有液晶顯示模塊，可將當(dāng)前工作模式下的相關(guān)信息及時(shí)間等信息在顯示器上顯示。系統(tǒng)總體框圖如圖1。

2.1光照強(qiáng)度控制模塊

本設(shè)計(jì)中采集光線強(qiáng)弱的傳感器選用光敏電阻，光敏電阻對(duì)不同的光照強(qiáng)度有著不同的電阻值，進(jìn)而使光敏電阻連接電阻的一端電壓發(fā)生改變，但是輸出的電壓是模擬量，不能直接被單片機(jī)所接收或使用，故本設(shè)計(jì)選用模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片PCF8591，該芯片雙線雙向I2C總線以串行的方式進(jìn)行傳輸，STC89C52RC通過軟件的方式來模擬I2C總線的工作時(shí)序，由PCF8591芯片的15腳控制照明燈的光線強(qiáng)弱，如圖2為光照強(qiáng)度控制模塊電路圖。

2.2按鍵控制模塊

系統(tǒng)設(shè)有三個(gè)按鍵，分別為K1（模式切換鍵）、K2（定時(shí)時(shí)間加/開啟）和K3（燈亮?xí)r間加/關(guān)閉）。三個(gè)按鍵一端接地，另一端通過10K電阻接+5V后分別接入單片機(jī)的P3.2、P3.3、P3.4引腳。

2.3液晶顯示模塊

系統(tǒng)采用LCD1602液晶顯示器將當(dāng)前時(shí)間、定時(shí)時(shí)間和工作模式等信息在顯示器上顯示出來，使用單片機(jī)的P0口及P2.0-P2.2口控制液晶顯示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)采用模塊化程序設(shè)計(jì)，包括主程序，按鍵控制子程序、智能模式子程序、定時(shí)模式子程序、遠(yuǎn)程控制模式子程序、手動(dòng)模式子程序、時(shí)鐘控制及液晶顯示子程序等。其中主程序流程圖如圖3

4系統(tǒng)仿真及實(shí)物演示

本系統(tǒng)在proteus環(huán)境下進(jìn)行了仿真并進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)物制作，具體如下圖4和圖5：

5結(jié)論

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的智能照明系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境光線的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的工作狀態(tài)，可以定時(shí)控制和遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的有效管理，提高了照明系統(tǒng)的智能化程度，最大限度地節(jié)約電能。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)工作穩(wěn)定，運(yùn)行效果良好，可擴(kuò)展性強(qiáng)。

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作者簡(jiǎn)介：

孫仲鍇，男，（1995-），信息與控制工程學(xué)院在讀學(xué)生；

佟慧艷，女，（1978-），講師，研究方向：智能儀器與儀表；

陳斌，男，（1994-），信息與控制工程學(xué)院在讀學(xué)生；

蔣庚原，男，（1996-），信息與控制工程學(xué)院在讀學(xué)生。endprint