教學(xué)樓智能燈控系統(tǒng)的設(shè)計

王林青 李雪萊 張嘉琦

摘要：該文設(shè)計了一種可以隨著外界光照強(qiáng)度的變化來調(diào)節(jié)照明設(shè)備光亮強(qiáng)弱的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由檢測模塊、控制模塊，以及應(yīng)急電源模塊組成，實現(xiàn)了室內(nèi)燈光亮度隨環(huán)境光照強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)的功能。緊急情況下，設(shè)有應(yīng)急電源對整個照明系統(tǒng)繼續(xù)供能。該系統(tǒng)節(jié)約電能，可靠性好，制造成本低，具有很大的社會意義和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：智能燈控系統(tǒng);單片機(jī)

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）24-0087-02

1 燈光智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計

燈光智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)由檢測模塊、控制模塊和應(yīng)急電源模塊組成。感光模塊中的光敏電阻感受到不同強(qiáng)度的光照，阻值發(fā)生變化，從而在電路兩端產(chǎn)生不同電壓值，再通過A/D轉(zhuǎn)換器將電壓變化的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳給單片機(jī)，單片機(jī)處理后，通過PWM調(diào)光技術(shù)使LED自動調(diào)節(jié)亮度。正常情況下應(yīng)急電源模塊持續(xù)充電，緊急情況下，整個系統(tǒng)將由應(yīng)急模塊供電。燈光智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計如圖1所示。

2 檢測模塊的設(shè)計

檢測模塊模擬電路圖主要由一個光敏電阻和一個定值電阻并聯(lián)后再與ADC0382芯片串聯(lián)。如圖2所示。

R1為光敏電阻，光敏電阻對光線十分敏感。光照愈強(qiáng)，阻值就愈低。隨著光照強(qiáng)度的升高，電阻值迅速降低，可降低至1KΩ以下。R6為定值電阻。R1與R6串聯(lián)，VCC端接5V電壓，GND端接地，電壓為0V。隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光敏電阻阻值RG變小，其兩端電壓減小，因為R1與R6串聯(lián)，所以R1兩端電壓增大。反之，則R1兩端電壓減小。R1兩端的電壓變化傳到A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器處理后，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳給單片機(jī)，再由單片機(jī)進(jìn)行處理。

ADC0832是一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。通過三線接口與單片機(jī)連接，其功耗低、體積小、兼容性強(qiáng)、性價比高，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其功能項如表1。

3 控制模塊的設(shè)計

本控制模塊的核心技術(shù)采用了PWM調(diào)光技術(shù)。PWM調(diào)光技術(shù)易于掌握，編程簡單，是調(diào)光控制技術(shù)領(lǐng)域使用十分廣泛的方法。PWM調(diào)光技術(shù)是通過把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作方形波，改變脈沖寬度或占空比可以調(diào)壓，進(jìn)而改變LED亮度。PWM方形波如圖3所示。

圖3中為一個周期，當(dāng)在所在周期所占寬度越寬電壓越大，PWM調(diào)光技術(shù)即通過改變寬度來改變燈具兩端電壓大小，以此來改變燈光亮度。本設(shè)計利用單片機(jī)的定時器實現(xiàn)PWM功能，調(diào)節(jié)高低電平的比例，從而控制臺燈不同的亮度。

4 應(yīng)急電源模塊

在一些小城鎮(zhèn)或偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)校，電力設(shè)備仍不完善，在一些臺風(fēng)、暴雨等惡劣天氣情況下教學(xué)樓的電源經(jīng)常中斷。尤其對需要進(jìn)行晚自習(xí)的高中生來說影響很大。本設(shè)計中加入了應(yīng)急電源功能將很大程度上解決這一問題。該模塊主要由電池、逆變器、整流器等組成。一般情況下，光源正常工作，整流器在充電狀態(tài)，使電池組始終處于飽滿的狀態(tài)。當(dāng)遇到突發(fā)情況，市電突然停止時，逆變器將自動啟動逆變電路，把電池組的低壓電能轉(zhuǎn)換為高壓電能，驅(qū)動光源繼續(xù)照明。同時檢測模塊和控制模塊也將繼續(xù)工作，達(dá)到節(jié)省電池組電量，使照明設(shè)備工作時間增長的目的。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】