基于STC89S52單片機的智能照明控制系統設計

李鳴

（中國測試技術研究院，四川成都 610031）

0.引言

單片機為集成電路芯片，廣泛應用于日常生活中。比如人們的平板燈、手電等產品均會采用單片機。世界首部單機片在1970年問世，之后在其較強數據處理能力以及較高可靠性支持下，使其在電子產品中得到廣泛應用。而對著電子產品大量生產過程中，也促進單片機技術進一步發展。現階段在電子信息技術不斷發展過程中，單片機不斷朝著大容量以及智能化方向發展[1]。

1.智能照明控制系統方案

以教師智能照明設計為例，為了充分實現節能與便捷目標，該系統可以針對室內照明情況與人數展開實時檢測與分析，同時可以借助檢測數據實時控制室內照明情況。為了充分提高系統控制人性化與智能化程度，因此本系統將照明控制設置為強制執行與自動控制兩種狀態。

自動控制，系統上電復位之后，進入自動控制模式，若是室內照明強度比設定閾值大，則燈始終保持關閉狀態。若是照明強度比設定閾值小，則系統會結合室內人數對室內開燈數量進行確定。在室內人數增加時，紅外對管傳感設備會向處理器發送信號展開處理，顯示單元中人數為1，在室內人數減少時，顯示器中人數會自動調整。強制執行，系統基于自動控制狀態，借助相應切換按鈕，即能夠實現強制狀態切換。硬件部分是保證系統功能順利實現的基礎，其能夠確保系統穩定執行，同時可以提供良好軟件運行平臺。軟件部分能夠采集硬件電路所有端口的電平信號，同時展開分析以及處理。借助硬件與軟件結合，實現相關功能，進而實現系統設計目標[2]。

2.系統硬件電路設計

2.1 電路構成

STC89S52單片機是系統主控單元的核心單元，涵蓋時鐘單元、溫度檢測單元、獨立按鍵電路、LCD顯示單元、LED控制電路、紅外對管單元以及環境光采集單元等。

2.2 關鍵硬件電路

（1）系統主控單元。STC89S52單片機選擇CMOS工藝處理器，主要特點為：尋址位是8為、性價比高以及功耗低等。并采用了Elash儲存器，能夠重復編寫以及擦除代碼，進而便于在線上編寫程序。該系統在芯片引腳配置為：1）31（EA）引腳與高電平（5）連接；2）9（RST）引腳與復位電路連接；3）18、19引腳與12M晶振連接；4）20引腳（GND）與40引腳（Vcc=5V）。（2）系統電源的供電電路。借助變壓器對220V交流電進行處理，降低至12V，并一體通過整流橋進行整流處理，C1和C2電容濾波，最終向系統輸送5V電壓。（3）溫度收集電路。選擇DS18B20傳感器開展溫度采集工作。DS18B20傳感器測量范圍是：-88℃～+125℃，增量值是0.5℃，能夠在1s內對溫度進行數值轉換，其測量精準度以及使用環境等符合該系統設計要求。利用單總線協議向處理器傳輸DS18B20數據，處理器對采集數據展開運算即能夠獲得溫度值。設置了上拉電阻（R23），能夠充分提高DS18B20傳感器抗干擾能力。（4）實時時鐘電路。由于教室燈光使用時段存在差異，因此應該借助時間對本系統使用進行限制，所以，開展系統設計工作時，與時鐘電路整合，充分提高系統運行智能化程度。基于停電問題考慮，應為系統時鐘電路設置一個可以獨立供電以及部隊占用單片機內的內部資源，所以選擇DS1302時鐘芯片，充電能力突出，同時能夠對RAM寄存器中數據進行形式存放。DS1302選擇串行通信方式，具有保護電源等功能[3]。（5）數據檢測電路。室內是否有人以及環境光照亮度信號等是該系統中關鍵輸入參數，所以系統應該對室內人員情況以及光照強度信號進行重點采集。光照強度檢測中常用元件涵蓋光敏三極管、光敏電阻以及光敏二極管。采集光照強度過程中，要求其具有良好可靠性以及較高靈敏度，另外還應該對抗干擾問題進行考慮，所以最終選擇光敏三極管。

在光纖采集電路，LIGHT1是光敏電阻，其可以按照光度情況對電阻阻值進行改變，進而對電路電壓進行調整。若是光照強度較大，那么其阻值小，相對電壓低，那么5引腳電壓比4引腳電壓大，V-＜V+，比較器2引腳進行低電平輸出，點亮LED燈D4，處理器按照2引腳低電平與高電平對環境光強弱狀態進行判斷。

3.軟件設計

3.1 主程序的流程

系統上電后，初始化外圍器輸出參數與輸入參數，之后進入自動控制模式。若是教室中有人進出，處理器受到信號后，向液晶顯示單元發送數據，那么液晶顯示屏能夠對室內加減情況進行自動顯示，同時結合室內人數以及光強情況對教室中燈的啟停進行控制。按下切換按鈕，系統即能夠轉換成強制控制狀態，進而以人數為基礎對教室中燈的啟停進行控制[4]。

3.2 數據采集方法與實現

在設計過程中發現，不論室內是否有人，可以一直關閉照明燈，如果室內光強度不足，需要在室內有人情況才可以將燈打開，若是無人則始終保持在關閉狀態。該系統邏輯定義如：光強度較大情況下是“0”邏輯，光強度較弱情況下是“1”邏輯；教室中有人存在情況下，邏輯是“1”，反之是“0”邏輯；燈具正常啟動是“1”邏輯，正常關閉是“0”邏輯。進而教室中是否有人、光照強度情況等對應教室中燈關閉與開啟狀態就可以借助以下落實關系進行表示，見表1。

表1 燈狀態邏輯關系

通過以上分析就可以獲得室內人數的統計流程。

3.3 時鐘電路

對系統進行上電處理之后，開展自檢、初始化處理工作前，應該充分了解DS1302工作狀態，所以需要保證DS1302處于開啟條件，才可以初始化處理系統，將時鐘啟動。針對DS1302傳輸數據過程中，應該展開初始化處理，進而才可以展開相關操作，因此在初始階段，應該對“RST”進行“1”設置，若是復位輸入端RST是“0”情況下，會終止傳送數據，同時I/O引腳轉變為高阻抗狀態。然而完成數據讀寫后，需要對RST進行“0”設置，進而避免外部信號影響DS1302內部時鐘。為了保證復位輸入端不會受到外部因素影響，對系統上電過程中，同時主電源引腳的電壓低于2.5V情況下，應該保證RST引腳處于低電平狀態。無論針對DS1302芯片展開何種操作，均只能在初始之前的8個時鐘周期內向芯片位移寄存器寫入數據。完成上述操作后，SCLIK引腳處于上升狀態，串行輸入數據。

4.結語

現階段我國能源供需存在嚴重的矛盾問題，而照明消耗在我國各項能耗中占有較大比例，僅次于空調以及采暖機能耗。相關數據表明，學校照明能耗在整個建筑物能耗中的比重在25%左右，同時學校管理特殊性導致教室內部燈具始終處于啟動狀態，使得電能出現較大浪費。所以，借助單片機對其展開智能照明控制系統設計，能夠充分提高教室照明經濟性，不僅能夠實現節能目標，還能夠減少日常運營成本。