基于STC89C52的智能照明系統設計

【摘要】針對樓道照明調光的要求，設計基于STC89C52智能照明系統。該系統通過光敏傳感器檢測樓道內的光照強度，在由熱釋電紅外傳感器檢測是否有人，檢測信號經轉換后輸送給單片機，單片機計算后輸出不同占空比的脈沖信號。該脈沖信號輸入帶PWM調光的LED電源，從而實現PWM調光功能，以實現照明的節能控制。

【關鍵詞】STC89C52;照明系統;光敏檢測

Abstract：In accordance with the requirement of stairs lighting，the smart lighting system is designed based on the MCU of STC89C52.In this system， the light intensity will be generated by photosensitive sensor，and the people will be detected by pyro-electric infrared sensor.The detection signal will be transmitted to the microcontroller that can be processed directly by MCU，and LED power can control the LED light automatically by the different duty ratio of PWM signal.Finally，the purpose of the lighting energy conservation control can be realized.

Key words：STC89C52;lighting system;photosensitive detection

目前公共場所照明用電浪費現象仍十分嚴重，尤其照明場所多的現代建筑。目前，高層建筑樓道多是封閉的，沒有窗戶，需要24小時亮燈，為了節約用電，物業管理多采用低功率的燈具，樓道非常昏暗，影響人們的正常使用。為了改善封閉環境下人們的舒適度，本設計采用熱釋電紅外傳感器、光敏傳感器和可調光的LED燈具，當人在樓道范圍內時，自動提高LED燈具的亮度;當人離開時，自動降低LED燈具的亮度，以達到節能的目的。

1.系統設計

本系統以樓道內人員多少和樓道亮度作控制核心的輸入信號，通過光亮度傳感器和紅外線人體檢測傳感器來收集樓道環境信息，將收集到的信息進行處理后發送給單片機。單片機根據處理結果輸出相應的控制信號，控制信號發送到LED燈的電源，從而控制燈的亮度。該控制系統能自動檢測樓道中有無人員，當有人在時，樓道內LED燈的亮度提高到環境要求，增加人的舒適性;當沒有人時，為節約能源，降低LED燈的亮度，這樣也有利于提高燈具的使用壽命。系統的結構，如圖1所示。

圖1 系統結構圖

2.系統硬件設計

2.1 處理器的選擇及功能

智能控制系統的核心是處理器。隨著微電子技術的不斷發展，現有的微處理器有51單片機、ARM、CC2530等多種，根據系統的整體功能要求，考慮芯片的功耗、功能、價格和外圍模塊等因素，選用STC89C52單片機作為處理器[1]。該處理器配合簡單的外圍電路就能夠輸出PWM信號、0～10V模擬信號，具有多個定時器及32個I/O口，可以勝任對該系統的控制。

2.2 LED電源的選擇及功能

LED的電源有多種，但電源功能較單一，且多已模塊化、標準化。常見的LED電源調光有四種：分別是1～10V控制信號（D型）、PWM控制信號（P型）、可調電阻調光（R型）及時控調光（T型），如圖2所示。本文選用PWM調光控制方式，帶有PWM模式調光的LED驅動電源，可以直接與單片機的I/O口相連，簡化硬件設計。

圖2 LED四種調光方式

2.3 熱釋電紅外傳感器

熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數的材料制成的探測元件[2]。每個傳感器內含有一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，該透鏡可通過光的波長范圍為7～10微米，正好適合于人體紅外輻射的探測。探測元件將探測到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經濾波、放大處理后，接入單片機的中斷引腳，作為外部中斷源，當檢測到樓道內有人時，會產生一個中斷信號，供單片機處理。

2.4 光敏傳感器

光敏傳感器主要由光敏電阻和放大電路構成，它能感應光線的明暗變化，輸出電信號。當完全遮住光敏電阻，即光敏電阻無光線照射時，所呈現的電阻值稱為暗電阻，電路輸出電壓接近電源電壓。當光敏電阻在光照射時，所呈現的電阻值稱為亮電阻，電路輸出電壓接近0。該信號接入單片機輸入口，并執行相應的控制命令。

3.系統軟件設計

主程序的流程設計如圖3所示，首先，系統進行初始化，之后可以通過檢測樓道周圍的光照度與系統的設定值進行比較，通過PWM控制信號將LED燈的亮度調至系統設定亮度。當有人進來時，通過熱釋電紅外傳感器使系統產生中斷，中斷程序中，通過調整PWM的占空比將LED燈的亮度調至給定值，燈具亮30秒后，自動恢復到樓道無人時系統所設定的亮度。控制程序在KEIL51平臺下采用C語言來編寫，在其編寫過程中，利用PROTEUS仿真軟件對程序進行調試[3]。

圖3 主程序流程圖

4.結論

本文應用熱釋電紅外傳感器、光敏傳感器和可調光的LED燈具及單片機控制技術，設計出樓道智能照明節能系統，該系統可有效解決樓道照明采用傳統燈具存在的諸多缺點，同時能提高樓道照明的舒適性，還達到了節能的目的。本系統簡單易學，施工方便，性價比高，可廣泛應用于生活中，具有很好的應用前景。

參考文獻

[1]蔡朝洋.單片機控制練習與專題制作[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2]潘煉.傳感器原理及應用[M].北京：電子工藝出版社，2012.

[3]蔡朝洋.單片機原理與實踐指導[M].北京：中國電力出版社，2008.

基金項目：福建省教育廳2013年科技項目（項目編號：JB13305）。

作者簡介：孔艷艷（1983—），女，河南濟源人，碩士，閩西職業技術學院助教。