用于地下停車庫的智能照明電路

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，人們越來越重視節能和環保。傳統的照明方式能耗高、資源浪費嚴重，不利于節能環保。本文以智能控制及節能技術為基礎，利用光敏電阻、紅外傳感器和聲控傳感器檢測環境信息，采用STC89C52作為處理器，利用BTN7971全橋驅動驅動LED燈，利用AD轉換獲取光照強度后轉化為LED燈相應的亮度，達到照明電路智能控制的目的。

關鍵詞：STC89C52；紅外傳感器；光敏電阻；聲控傳感器；全橋驅動

中圖分類號：TN929.5；TP391.44；TM923.34 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）07-0046-03

Abstract：With the continuous development of the social economy，people pay more and more attention to energy conservation and environmental protection. The traditional lighting methods have high energy consumption and serious waste of resources，which is not conducive to energy conservation and environmental protection. This article is based on intelligent control and energy saving technology，using photoresistance，infrared sensor and sound control sensor to detect environmental information，using STC89C52 as a processor，using BTN7971 full bridge drive to drive LED lights，using AD conversion to obtain light intensity and convert to the corresponding brightness of LED lamp，achieves the purpose of intelligent control of lighting circuit.

Keywords：STC89C52；infrared sensor；photoresistance；sound control sensor；full bridge driver

0 引 言

由于人體可以輻射特定波長的紅外線，因此可以利用紅外傳感器檢測人體；由于聲音在空氣中傳播具有良好的特性，可以采用聲控傳感器檢測聲音。鑒于這兩點，電路可以廣泛的應用在各種環境下。本文應用的電路，利用光敏電阻實現對環境光照強度的實時監測，借助單片機進行數據處理，并輸出PWM波，以控制LED燈的亮度。在實際環境中使用該電路，可以保證照明系統的高效運行，降低能耗，節約人力及開支，大幅降低運營成本。

1 系統設計

本系統由光照檢測電路、人體檢測電路、聲音檢測電路、MCU的最小系統電路、驅動電路、電源電路等組成，總體框圖如圖1所示。系統上電之后，程序運行，開始檢測人體和聲音，如有人或有聲音時，LED燈亮度調節到最大；如沒有檢測到人或者聲音，則讀取光敏電阻的值，進行AD轉換，并根據讀取的AD值輸出相應的PWM波，通過控制全橋驅動來調節LED燈的亮度。

1.1 單片機最小系統

單片機最小系統由單片機、時鐘電路、復位電路、電源電路等組成。時鐘電路為單片機工作提供了時鐘信號；復位電路用于單片機的復位；下載電路采用串口的下載方式，通過單片機P3.0、P3.1，利用CH340進行下載與調試。

1.2 光照檢測電路

光敏電阻又叫光感電阻，其工作原理是基于內光電效應理論的。光敏電阻是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光強弱而改變一種電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。整個光照檢測電路分為兩部分：一部分是光敏電阻電路，另一部分是AD采集電路。通過AD采集光敏電阻輸出電壓的變化，就可以得到當前環境下光照強度的信息。SDA、SCL分別接入單片機的P2.0、P2.1接口。光敏電阻電路如圖2所示，AD采集電路如圖3所示。

1.3 紅外傳感器電路

熱釋電紅外線傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉化成電壓信號輸出。利用三極管將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路，如電源開關控制、防盜防火報警、自動檢測等。熱釋電傳感器具有成本低、不需要用紅外線或電磁波等發射源、靈敏度高、可流動安裝等特點。

使用雙元件型熱釋電紅外傳感器，可以探測移動的人體，在這種傳感器內部，兩個敏感元件反相連接，當人體靜止時兩元件極化程度相同，互相抵消。但人體移動時，兩元件極化程度不同，凈輸出電壓不為0，從而達到探測移動人體的目的。

1.4 聲控傳感器電路

聲控傳感器對環境的聲音強度最為敏感，可以用來檢測周圍環境的聲音強度。當外界環境聲音強度達不到設定閾值時，聲控傳感器DO口輸出高電平；當外界環境聲音強度超過設定閾值時，聲控傳感器DO輸出低電平；模塊數字量輸出DO可以與單片機直接相連，通過單片機來檢測高低電平，由此來檢測環境的聲音，具體的工作原理如圖4所示。

1.5 全橋驅動電路

利用BTN7971組成的全橋驅動來驅動大功率的LED燈，具有過熱過流保護功能。雙BTN7971全橋驅動電路，有著強勁的驅動能力，能夠有效的隔離控制芯片和驅動。該驅動的最大輸出電流可以達到68A，完全能夠驅動大功率的LED燈。

2 控制方法

STC89C52主要的任務是處理光照信息、人體識別、聲音識別以及控制LED燈等工作。PCF8591能夠實時對光敏電阻的輸出進行轉換，控制器通過I2C協議與PCF8591進行通信。當檢測到人或聲音時，LED燈亮度達到最大。如果沒有人或沒有聲音，則LED燈的亮度只受當前環境光照強度的調節，且光照強度與LED燈的亮度呈負相關關系。

3 程序設計流程圖

智能電路程序中主要分為AD轉換值讀取、紅外檢測值讀取、聲音檢測值讀取這三個部分內容。AD轉換采用定時器方式定時讀取，當處于中斷標志置位時，程序執行中斷服務函數，采用I2C協議讀取AD轉換值，并做出處理，輸出PWM波，從而調節LED燈的亮度。程序在主循環中一直檢測到人體或聲音，可以根據當前環境情況輸出相應的PWM波，讓LED燈的亮度保持與環境信息相符的亮度，詳細流程圖如圖5所示。

4 結 論

本文設計研究了地下停車庫智能照明電路。其整體方案采用光敏電阻檢測光照強度，利用紅外傳感器、聲控傳感器檢測人體和聲音信息。所用的傳感器和元器件性能可靠，能夠避免環境變化對檢測模塊產生的影響。整體設計比較合理，制作成品能滿足實際要求，系統誤差在合理范圍之內（在紅外傳感器5m的范圍內，能夠準確檢測到是否有人，聲控傳感器能夠準確檢測到40dB以上的聲音（正常的談話聲為40-60dB））。該電路經過長時間運行，工作穩定。在本次設計加強了對簡單的電子線路設計與分析，尤其是對于STC89C52單片機能夠熟練的掌握與運用。

參考文獻：

[1] 李冰，姜波，汪濱琦.BISS0001在熱釋電紅外開關上的應用 [J].應用科技，2006（2）：31-33.

[2] 胡啟明，葛祥磊. Proteus從入門到精通100例 [M].北京：電子工業出版社，2012.

[3] 王長青，韓海玲.C語言開發從入門到精通 [M].北京：人民郵電出版社，2016.

[4] 楊欣，萊·諾克斯，王玉鳳，劉湘黔.電子設計從零開始（第2版） [M].北京：清華大學出版社，2015.

[5] 吳永橋，金康進，施光林.基于AT89C52的日光燈照明節電控制系統 [J].微型機與應用，2004（8）：36-38.

作者簡介：譚科華（1966.03-），男，漢族，四川攀枝花人，副教授，本科。研究方向：電子及電氣工程。