基于STC89C51單片機的恒定亮度閉環節能燈設計

劉 翔 王思維

（陜西省西安市西北工業大學 陜西西安 710100）

基于STC89C51單片機的恒定亮度閉環節能燈設計

劉 翔 王思維

（陜西省西安市西北工業大學 陜西西安 710100）

教室閉環節能燈系統以STC89C51單片機作為控制系統，利用光敏電阻采集教室光照強度，作為反饋信號傳輸到CPU，系統經過與人眼讀書最宜光照進行比較，利用倆者之間的偏差控制LED燈的亮暗，實現教室燈光的閉環控制，減少了教室用電的浪費。

STC89C51單片機；節能燈；設計

引言

創造“開放式”的學習環境，目前國內很多教室出現了“長明燈”現象，造成了大量不必要電能的浪費。本設計本著“方便、健康、節能、經濟”的原則，以STC89C51為核心控制系統，使用光敏電阻采集教室光照強度，利用閉環控制系統實現教室光強的恒定，減少了電能的浪費。

1 基于STC89C51單片機的恒定亮度閉環節能燈硬件設計

為了創造一個良好的環境，就需要注重設計能夠最大限度的滿足要求。基于STC89C51單片機的恒定亮度閉環節能燈硬件設計名主要是從系統的供電模塊、運算放大器的模塊脈寬調制模塊、LED燈模塊進行了具體的探討，也希望通過這四個方面的探討，能夠對節能燈的硬件設計有一個全方位的認識和了解，這樣才能夠為后續的設計奠定良好的硬件設計基礎條件。

1.1 系統供電模塊

在系統供電模塊之中，主要是需要對具體的數據進行搜集分析，通過實際的數據顯示，才可以讓后續的設計有基礎數據的支撐。由于STC89C51單片機需要的最高電壓為＋5v，最低電壓為－5v，故要求系統供電系統將市電220v交流電變到5v。由于教室LED燈管所需電壓為220v，故要求供電系統同時可以實現5v變為220 交流電壓[1]。

1.2 運算放大器模塊

由于比較器傳遞的電信號比較微弱，故需要一個運算放大器來放大微弱信號。要求運算放大器無輸入時，輸出為零。故在其上施加極性相反數值相同的倆個電源信號（選用正負5v），同時負極接地，正極接輸入信號（如圖1所示），則放大倍數為1＋R1/R2。

圖1 運算放大器

1.3 脈寬調制模塊

運算放大器將微弱信號放大之后，系統根據信號的強弱按照事先設定好的規則輸出不同占空比的電信號，LED燈接收電信號，不同占空比的電信號將會使LED呈現不同的亮暗程度，占空比越大，LED燈越亮，從而實現對LED燈亮暗的控制。

1.4 LED燈模塊

LED燈通過控制閃爍的頻率來控制亮度，LED燈接收到不同占空比的電信號之后，閃爍的頻率不同，從而LED的亮暗程度不同。所以，對于LED燈模塊的控制，主要是需要對亮暗的程度來進行控制。利用光暗的控制，對于后續的設計也有一定的指導意義。

2 基于STC89C51單片機的恒定亮度閉環節能燈系統軟件設計與實現

創造“開放式”的學習環境，無論是對于當前的節能燈的設計，還是對于其他的設計與實現，都具有一定的指導意義。當然，這樣的設計必定會存在一定的問題需要解決，所以我們所需要做的就是如何才能夠將問題解決，讓設計更具針對性。對于恒定亮度閉環節能燈系統軟件設計與實現，需要進行全方位的考慮，只有考慮與實際情況相互貼切，才能夠讓設計滿足要求。基于STC89C51單片機的恒定亮度閉環節能燈系統，采用模塊化設計，將設計好的程序導入單片機中，加載運行。對光照強度進行測量，根據測量結果與人眼讀書最宜光照進行比較，輸出不同占空比的電信號，從而實現對LED亮暗的控制系統的軟件總流程圖如下圖3所示。本系統程序采用C語言，編譯成功之后，把程序燒錄到STC89C51中，大概幾秒鐘之后，系統開始工作。當室內光線比較暗時，系統輸出大的占空比信號，LED燈比較亮；當室內光線比較強的時候，系統輸出小的占空比信號，LED燈比較暗，當室內光強達到一定的亮度以上時，LED燈將熄滅，從而達到節約電能的目的[2]。

圖2 系統軟件流程圖

結語

總而言之，隨著時代的不斷發展，人們對于節能用電的重視度也在不斷提升，人們也意識到節能，無論是對于社會的發展，還是對于個人的發展，都有著極為重要的推動意義。所以，希望通過本文的闡述，能夠對STC89C51單片機的恒定亮度閉環節能燈設計有個全面的認識與了解，最終達到對教室燈光的閉環控制，滿足節約用電的要求。

[1]李東蛟.基于單片機的室內節能燈的設計[J].中國新技術新產品，2017（10）：8-9.

[2]黃超，蒲永紅，劉純鑫，李洪陽.基于單片機的節能燈控制系統設計[J].產業與科技論壇，2015（03）：63-64.

[3]李家勝.基于PIC24單片機的智能照明控制系統設計[J].信息技術與信息化，2015，(04):121-123.

[4]張鍇，王偉，許程，劉天山.基于單片機的節能照明控制系統設計[J].河北工業科技，2011，28(02):104-108.