無線遙控智能LED燈設計

廣西民族師范學院 謝永峰 潘蓓蓓 曾明艷 馮 婧 黃秀梅

隨著現代信息科學和技術的進步與發展，人們的日常生活已經開始進入一個智能化的時代，在大多數的生活電器當中應用了智能的科學技術，為了人們使用LED節能燈能夠更加方便，在能源的使用上能夠達到節能減排的優點，基于單片機的LED燈不斷革新發展適應人們的需求。本文主要研究的LED燈是一種基于stc89c51單片機系統的智能遙控LED燈，利用stc89c51系列的單片機具備了擁有完整的輸入和輸出、較好的控制端口和全面內部應用程序數據存儲空間等優點，利用高低電平的控制以及人體感應模塊，將采集的信號由51單片機控制，較好的設計實現出利于人們控制的LED節能燈，實現真正意義上的智能遙控。

近幾年我國的科學技術高速發展，在國際上不斷占據新興領域和領先地位，逐步實現科技強國，帶領人民走向富足的生活水平。科學技術不斷在我們身邊發展，照明一直是我們生活中不可或缺的生活條件，LED燈具有耗能低、使用方便、亮度強等優點。

本文使用51單片機設計控制LED燈的系統，旨在達到節能的目的，并給人們生活帶來便利。首先使用紅外遙控模塊以及人體感應模塊使得對智能LED燈的控制更加便捷，紅外遙控模塊通過遙控器發射信號到VS1838B紅外接收器，人體感應模塊通過設定相應的感應距離和靈敏度讓系統能夠快速識別是否有人在感應范圍并采取措施。

該系統的靈活小巧，操作方便，能夠在生活中廣泛應用，居家使用、學校教室、辦公室等場所都能夠應用該系統。該控制系統以stc89c52單片機作為整個系統的控制核心，由熱釋電紅外線傳感器和相關的處理電路、單片機系統和控制電路三部分構成。工作時，紅外線傳感器將室內是否存在人員等數據信息采集并發送到單片機，單片機根據這些數字信息經由一個控制電路對LED燈的照明裝置和設備進行了相應的控制，從而可以實現對燈的照明自動化控制，以達到節能的目的。我們所研究的智能遙控LED燈能夠適應現在人們的需求且能夠打破現在常規的照明手段解決人們使用常規LED燈不方便、浪費能源等問題。

1 系統功能簡介

無線遙控智能LED燈的系統結構設計框圖如圖1所示，該系統由七個部分組成。

圖1 系統示意圖

（1）單片機是核心控制部分，通過接受外界信號將指令傳達到各個部分完成相應的功能，51單片機具有低功耗、高性能的優點，處理信號的能力強，且具有可編程的存儲器。

（2）人體感應模塊，該模塊使用的是hc-sr501類型的人體傳感器和微波輻射類型的感應模塊，該類型的人體傳感器和微波輻射類型的光譜只能接收到一定的人體紅外線輻射波長，大約為10μm，所以該模塊只對人體感應有效。

（3）最小電路模塊由復位電路、電源、晶振模塊組成。

（4）模式指示部分則是手動紅外感應和人體感應控制切換，在適應不同的需求時刻切換，且燈會隨著模式改變。

（5）燈光控制部分則是由人體感應模塊和紅外感應模塊控制，人體感應模塊在感應范圍內采集是否有人的信息傳遞到單片機，通過輸出高低電平控制LED燈，在有人時人體感應模塊感應到人體存在，LED燈亮。

（6）紅外接收電路則是通過紅外接收器接收到的信號到傳遞到單片機，單片機接收信號處理后控制LED燈亮滅和調色等功能。

2 硬件設計思路

該控制系統在設計過程中利用單片機與人體傳感器模塊和紅外接收模塊之間的信號處理將完整的指令傳遞到各個地區，以實現智能的LED燈照明。電源模塊采用5.5v的電源進行供電，人體傳感器模塊和紅外接收模塊所需的無線電電壓分別為3v-5.5v，核心處理器采用STC89C52單片機。硬件設計原理如圖2所示。

圖2 硬件設計原理圖

2.1 STC89C52單片機的構造

STC89C52單片機具有以下功能：完整的存儲器、編程之后可擦除，并且具有內部時鐘和外部時鐘電路以及復位電路，復位電路當程序在運行時出現了錯誤或者被鎖死則需要用按鍵來恢復啟動，復位后對與其他的寄存器還是存在一定的影響。復位信號的產生是只有高電平信號才會有效。引腳40、20分別為電源輸入和接地，其中電源輸入為+5v。引腳19、20為晶振的信號控制引腳，19為振蕩電路的信號輸入、20為振蕩電路的信號輸出，引腳9、29、30、31為pwm的控制引腳，9引腳是一個信號復位器的控制引腳，29是外部的一個數據信號存儲器和一個數據通信引腳，30是用于地址信號鎖存的一個引腳允許地址信號，31引腳程序內外部的數據選通，根據不同的情況選擇。其他引腳為可編程I/O口。STC89C52單片機引腳如圖3所示。

圖3 STC89C52單片機引腳圖

2.2 人體感應模塊

該控制系統主要設計應用的控制模塊是：lhc-sr501感應控制模塊，它指的是基于新型紅外線傳感技術的一種新型自動控制傳感模塊，應用的是lhi788探頭控制設備、靈敏非常強、應用性極好，能夠在較低的工作電壓下正常運行工作，各類自動控制感應的家用電器設備都可以是該感應模塊。501類型的感應控制模塊應用在單片上主要特點之一是全自動信號感應：因為開機時當有人直接進入該自動感應控制模塊的一個檢測點和信號感應范圍時，單片機就發現該檢測點的信號，自動接收感應到一個檢測信號，從而將主機輸出的一個高電平檢測信號自動送回這個單片機，但是當這個傳感器接收檢測信號沒有人員在感應范圍內時就會自動地進行延時或者自動關閉一個高電平，輸出一個新的低電平。延時溫度可調控制范圍一般為8s至200s內，感應控制范圍相關參數：感應范圍小于120°錐角，7m寬度范圍以內，感應控制模塊工作溫度在-15℃+70℃之間。感應透鏡尺寸：（直徑）23mm。人體感應模塊外接示意圖如圖4所示。

圖4 人體感應模塊外接示意圖

2.3 紅外接收模塊

紅外接收模塊是我們所采用vs1838b型號紅外接收器，該接收器體積小巧、密封性好、接收距離長、性能穩定以及使用壽命長、可以在較低的電壓條件下進行工作。紅外接收器分別具有三個引腳，這三個引腳的功能是電源的正極、負極和信號的輸入端口，該模塊應用的范圍很廣例如家里的音響、電風扇、電視等電器，應用到該系統中能夠快速接收到遙控器所發出的指令信號，實現相關功能。

3 主要軟件設計思路

如圖5程序軟件設計的基本流程圖所示，本文中我們所看到需要進行設計的軟件系統在整個程序軟件設計上都已經是完全采用了Keil uVision4軟件設計并進行了軟件編譯，軟件設計總共分為兩個部分，人體感應模塊設計和紅外接收模塊設計，在接通電源后系統初始化，可以通過人體感應使系統接收信號也可以通過遙控器控制燈的亮滅。人體感應模塊在接通電源進行初始化完成后即開始工作，內置探頭靈敏度高，可靠性強，根據外界變化的輻射而將信息傳達到單片機，單片機根據信號做出相應操作，而當人體不在范圍內時，它則會延時一段時間后輸出一個低電平，且可調節延時的時間長短以及靈敏度的強弱。人體感應模快內部仍然預留了光敏電阻和熱敏電阻電路，可供擴展使用。

圖5 系統程序流程圖

紅外遙控模塊則是通過遙控器控制，遙控器按下1鍵燈亮為綠色，按下2鍵燈亮為藍色，按下3鍵燈亮為紅色，其他鍵按下則熄滅，按鍵的設置可以通過程序改變，如有多個LED燈組仍然可以進行設置可以達到一個遙控器控制多組LED燈目的，且程序編譯靈活。程序由Keil uVision4軟件進行編譯，使得程序可靠性高，能夠靈活變通，易糾錯。程序完成后運用stc-isp軟件燒錄至單片機，燒錄可以進行多次，在實驗時能夠方便檢測錯誤所在，可以不斷完善程序和硬件。

本文主要研制出了一個基于單片機控制的LED燈，利用了紅外接收器和人體感應模塊。該設計符合了當前的LED燈發展潮流，現在國內外智能LED燈的發展有較大市場，并且在不斷的創新。本文在設計理念和功能上能夠達到預期的目標，在設計上考慮了各個環境的使用，能夠滿足人們的需求，符合新能源發展的要求，有效的節約資源，且該設計成本低操作簡單，發展前景可觀，有較大的市場拓展潛力。