引言
我国是一个资源紧缺的国家，但在日常的生活中，人们并没有意识到这一点。以室内照明为例，在很多公共场合中都采用手动开关，经常出现没有及时关灯的现象，从而造成能源的浪费，也会缩短灯具的使用寿命。针对这一现象，有必要研究一种智能照明控制系统。该系统利用智能传感器感应室外亮度来自动调节灯光，以保持室内恒定照度，既能使室内有最佳照明环境，又能达到节能的效果。
LED
被称为第四代绿色光源，LED
的发光器件是冷光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。LED
光的单色性好，光谱窄，无需过滤，可直接发出有色可见光。在相同的照明情况下，LED
灯耗电量为白炽灯的十分之一，荧光灯的二分之一，是未来照明的发展趋势。
1 智能控制方案设计
系统采用光敏电阻检测环境亮度，热释红外传感器检测人体辐射的微量红外线，温度检测模块检测 LED
的温度，传感器检测到的信号经过预处理传给单片机，经单片机处理后控制 LED
灯的开关和亮度。系统框图如图 1
所示。
2 硬件设计
2.1 热释电红外探测模块
热释电红外探测模块不需要配置红外线发射源，能直接接受人体辐射的微量红外线，将其转变为相应的电信号输出。为了提高 PIR
传感器感受红外线的灵敏度，在传感器前加装配套的菲涅耳透镜。热释电红外探测模块由菲涅耳透镜、热释电红外传感器( PIR)
、控制电路及驱动电路等组成。热释电红外探测模块框图如图 2
所示。
人体都有恒定的体温，一般在 37
℃，会发出特定波长10
μm
左右的红外线。人体辐射的红外光线经过菲涅耳透镜汇集在PIR
的2
块探测元上，当人体移动时，红外辐射强度发生变化，探测元表面的电荷强度发生变化，经内部场效应管放大就有信号输出。
热释电红外探测模块采用热释电专用控制集成电路来处理，这里采用 BISS0001
型集成电
路。BISS0001
型集成电路内置独立的高输入阻抗运算放大器，可以与多种传感器匹配，进行红外信号预处理。芯片内含有电压比较器、状态控制器、延迟电路定时器、封锁时间定时器以及基准参考电压源等单元电路。电路如图 3
所示。
2.2 环境亮度检测模块
光敏电阻是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，这里用它来检测环境亮度。它的电阻值能随着外界光照强弱的变化而变化。它在无光照射时，呈高阻状态;
当有光照射时，其电阻值迅速减小。图3
中的 R6
为光敏电阻，若环境较明亮，R6
的电阻值会降低，使 9
脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号 VCC
。SW1
是工作方式选择开关，当SW1
与 3
端连通时，芯片处于可重复触发工作方式;
当 SW1
与 1
端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。
2.3 温度检测模块
该测温模块采用单线数字温度传感器DS18B20
，它具有独特的单总线接口方式，支持多节点，测温时无需任何外围元件，它和单片机的接口只需一根信号线，具有超低功耗工作方式。它的测温范围为
－55
～ +125
℃，精度为 0.5
℃，而且不需要放大器和 A/D
转换器。所以 DS18B20
的外围电路简单，图 4
是该系统的测温模块的电路原理图。
DS18B20
测温系统编程实现相对比较容易，首先对 DS18B20
进行初始化，接着依次发跳过 ROM
命令和温度转换，启动 DS18B20
进行转换。然后再重新对 DS18B20
进行初始化并发匹配 ROM
命令。最后，对 DS18B20
进行读数。
2.4 单片机控制模块
STC12C5A60S2
是宏晶科技公司生产的一款高速、低功耗和超强抗干扰的新一代 8051
单片机，它的指令系统完全兼容传统的 8051
，但是速度要快8
～ 12
倍。它设有2
路PWM
，8
路高速A / D
转换，使得外围电路大大简化，系统的成本大大降低。
2.5 LED 驱动模块
系统采用 PT4115
驱动 LED
。PT4115
芯片外围电路简单，输出电压范围很宽，从8
～ 30 V
，最大输出电流1.2 A
，复用引脚 DIM
可以进行 LED
开关、模拟调光、PWM
调光。驱动该电路如图 5
所示。
PT4115
采用 PWM
调光，当 DIM
引脚电压低于0
．3 V
时关断 LED
电流，高于 2
．5 V
时开启 LED
电流。PWM
调光的基本原理是保持 LED
正向导通电流恒定，而通过控制电流导通和关断的时间比例，即控制每个周期电流导通的时间。计算方法如下:
如果高电平小于 2.5 V
，则
通过 PWM
调光，LED
的输出电流可以从 0%
到100%
变化。PWM
调光相对于传统的线性调光，不影响 LED
的光效。PWM
调光的优势是 LED
正向导通的电流一直是恒定的，LED
的色度就不会像模拟调光那样会变化。PWM
调光可以在精确控制 LED
的亮度的同时，也保证 LED
发光的色度。
3 软件设计
该系统有3
个功能模块: 1)
信号输入模块，实现相应信号向单片机输入; 2)
信号控制模块，实现对信号的处理; 3)
信号输出模块，实现处理结果的编码输出，达到控制 LED
发光亮度的目的。单片机接收3
部分信号，即被动式热释电红外探测器输出的开关信号，可见光探测输出的室内亮度控制信号和温度传感器探测到的 LED
温度信号，将这些信号传输到单片机中。通过单片机处理，从而驱动LED
的开关并控制亮度。软件流程如图6
所示。
4 结语
经过实验验证，该文设计的 LED
智能照明控制系统，可根据室内光照亮度自动控制 LED
的开关和亮度，取得了很好的节能和改善照明环境的效果。该系统结构简单，实用性强，可适用于公寓、办公室的楼道灯，卫生间的照明灯等。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳