家庭智能照明控制系统的设计与实现

发布于：2015-07-29 13:24:29 来自：电气工程/照明工程 [复制转发]

家庭智能照明控制系统，用被动式热释电红外传感器、硅光电池探测器来采集房间内是否有人以及房间内的光线强度。利用单片机控制灯的开与关，人进入房间，光线强度比设定值低，灯全部自动打开，人离开，灯会延迟几秒关闭。房间内的光线强度比设定值高，灯则不开。

1 硬件设计

硬件框图：

1.1 数据采集系统

(1) 被动式热释电红外传感器价格低廉、技术性能稳定。人体恒定体温一般在37 度左右，会发出特定波长10 μｍ左右的红外线，被动式热释电红外传感器通过检测人体发射的10 μｍ左右的红外辐射进行工作。为对人体的红外辐射敏感，在传感器的前面覆盖菲涅尔滤光片，抑制周围环境的干扰。10 μｍ左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到被动式热释电红外传感器中的热释电元件上，使传感器输出电压信号。由于此信号非常微弱，所以，必须经过放大电路放大。

(2) 测光部分。根据设计要求，本装置的工作方法是房间无人时，关闭电源，所有照明灯具均熄灭；房间有人时分成两种情况：

①若室内光强E ≤E1 时，灯全部打开；②若室内光强E ＞E1 时，所有灯均不开。

E1 是根据实际设定的可见光强度值，用单片机的键盘来改变E1 的可见光强度值。

采用硅光电池探测器检测周围环境光线的强弱。硅光电池是性能较好的测光元件，体积非常小巧，对暗弱光线的反应非常灵敏，而且没有记忆效应。硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，结构很简单，核心部分是一个大面积PN 结。硅光电池受到光照时，所在回路里会有电流，利用的是光生伏特效应。硅光电池探测器，低价格，极好的光电流线性，快速响应时间，可探测可见光。下图是硅光电池探测器光信号接收端的工作原理框图

硅光电池探测器把接收到的光信号转变为与之成正比的电流信号，再经I/V 变换器把光电流信号转换成与之成正比的电压信号，再用V/F 变换器把模拟电压信号变换为频率与输入电压成比例的脉冲信号。

1.2 执行机构

现代自动控制系统中，存在弱电与强电互相连接的问题，一方面要使电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件；另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电气隔离，以保护电子电路和人身安全，继电器实现这一作用。在家庭智能照明控制系统中，继电器的控制电压是5V ，控制端为高电频时，三极管导通，继电器工作，常开触点吸合，连接触点的灯被点亮。当控制端为低电平时，三极管不导通，继电器不工作，灯不亮。灯会随着继电器的开关而亮灭。继电器控制端可用单片机的P 口控制。

1.3 单片机控制系统

本装置采用AT89C52 单片机，AT89C52 是一个低电压，高性能CMOS8 位单片机，片内含8kbytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用8 位中央处理器和Flash 存储单元。AT89C52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

2 软件设计

软件系统由主程序和若干子程序组成（如图）。

3 结束语

通过以上分析，本系统用被动式热释电红外传感器采集房间内是否有人，用硅光电池探测器检测房间内的光线强度，利用单片机控制灯的开与关，是较理想的家用照明系统。本系统还可以用在会议室、办公室等公共场所，既安全可靠，又方便节能。