基于單片機的室內燈光智能控制系統設計*

咸陽師范學院物理與電子工程學院 陜西 咸陽 712000

1 系統總體設計

該系統可以根據所處環境的光照強度、室內人數以及周圍的環境溫度進行監測，達到對燈光智能控制的效果[1-2]。為滿足各種情況下不同的需求，電路設計了兩種不同的操作模式：

（1）智能控制模式：開啟電源，光敏電阻檢測到室內光照強度低于或者高于我們正常情況下的光照強度，系統就會啟動智能控制模式。紅外對管檢測到有人進出教室，經過處理信息之后會把信號傳送到LCD屏幕上，統計的數據則會自動加1或者減1，通過燈的亮滅或者不同位置燈的亮滅來實現智能控制。

（2）強制執行模式：如果室內的人很少或者位置相對分散，一盞燈不能照亮整個教室，全開又會浪費資源。我們遇到這種用戶需求較大，智能控制模式不能滿足時，需要啟動強制控制模式，打開局部燈光，如果不需要大范圍使用燈光了，可以按下復位鍵，就會恢復到智能控制模式。系統總體設計[3]如圖1所示：

圖1 系統總體設計

2 系統主程序軟件設計

電源接通后燈光智能控制系統默認為自動控制狀態[4]，當有人進入教室后，教室人數增加，LCD液晶屏幕顯示的數值便會隨之增加，反之，有人走出教室時，液晶顯示屏顯示的數值便會隨之減少，在此過程中當進出人數增減到一定數值后，教室燈光會出現相應的亮滅現象；同時該系統也可通過檢測光線的強度大小來控制教室燈的亮滅。該系統也可以通過強制轉換按鈕轉換控制狀態，變為人工控制室內燈光的亮滅狀態。首先器件和端口初始化，向DS1302發送請求；然后恢復數據、更新時間數據，擇鍵按下，設置實時時間，設置定時；光線處于暗的狀態（設定值之內），自動模式下綠燈亮，根據人數多少開燈，光線處于亮（設定值之外）時關燈。具體過程見程序流程圖2：

圖2 系統主控制流程圖

3 系統仿真與測試

本文設計使用Proteus 8進行電路原理圖的仿真。Proteus 8軟件操作相對簡單，仿真也比較容易實現，從庫中取出元件逐步添加，然后根據最初設計一步步連接，去實現所要完成的功能。元器件庫也比較齊全，完全滿足本次設計的要求，連接好各個線路之后，再利用Keil軟件運行。完成仿真后進行電路焊接、燒寫程序和連接測試：

（1）LCD液晶屏幕在剛接通時會有忽閃忽閃的現象，數字顯示很不穩定，主要原因是程序反應比較慢或接觸不良導致。不過閃爍不是很強烈，后經過更換部分器件，調試解決了此類問題。

（2）在室外雖然遮住了光敏電阻，但是還是準確度不高，這是因為室外光線太強，不能完全遮住光線導致數據有所偏差。

（3）在實物調試過程中有時候人體信號通過紅外檢測對管后，LCD液晶屏幕上并沒有顯示人數加1或者減1，這時可以放慢速度或者重啟，感應器就會恢復正常并感應到信號，顯示屏恢復正常。

圖3 上電前實物圖

本文通過調研當前高校和單位的用電現象，浪費現象非常嚴重，經常白天亮燈，晚上人走后燈火通明。本文設計的突出優點是電路設計簡單、結構清晰易實現、穩定可靠、重要的是成本相對較低而且能得到普遍應用，適用于各大高校，醫院等用電的場所，使我們的生活更加便捷，我們要保護資源，節約能源，在新時代節約的潮流下，利用先進的科學技術，讓我們的生活更美好。