基于STC89C52的智能照明系统设计

【摘要】针对楼道照明调光的要求，设计基于STC89C52智能照明系统。该系统通过光敏传感器检测楼道内的光照强度，在由热释电红外传感器检测是否有人，检测信号经转换后输送给单片机，单片机计算后输出不同占空比的脉冲信号。该脉冲信号输入带PWM调光的LED电源，从而实现PWM调光功能，以实现照明的节能控制。

【关键词】STC89C52;照明系统;光敏检测

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

目前公共场所照明用电浪费现象仍十分严重，尤其照明场所多的现代建筑。目前，高层建筑楼道多是封闭的，没有窗户，需要24小时亮灯，为了节约用电，物业管理多采用低功率的灯具，楼道非常昏暗，影响人们的正常使用。为了改善封闭环境下人们的舒适度，本设计采用热释电红外传感器、光敏传感器和可调光的LED灯具，当人在楼道范围内时，自动提高LED灯具的亮度;当人离开时，自动降低LED灯具的亮度，以达到节能的目的。

1.系统设计

本系统以楼道内人员多少和楼道亮度作控制核心的输入信号，通过光亮度传感器和红外线人体检测传感器来收集楼道环境信息，将收集到的信息进行处理后发送给单片机。单片机根据处理结果输出相应的控制信号，控制信号发送到LED灯的电源，从而控制灯的亮度。该控制系统能自动检测楼道中有无人员，当有人在时，楼道内LED灯的亮度提高到环境要求，增加人的舒适性;当没有人时，为节约能源，降低LED灯的亮度，这样也有利于提高灯具的使用寿命。系统的结构，如图1所示。

图1 系统结构图

2.系统硬件设计

2.1 处理器的选择及功能

智能控制系统的核心是处理器。随着微电子技术的不断发展，现有的微处理器有51单片机、ARM、CC2530等多种，根据系统的整体功能要求，考虑芯片的功耗、功能、价格和外围模块等因素，选用STC89C52单片机作为处理器[1]。该处理器配合简单的外围电路就能够输出PWM信号、0～10V模拟信号，具有多个定时器及32个I/O口，可以胜任对该系统的控制。

2.2 LED电源的选择及功能

LED的电源有多种，但电源功能较单一，且多已模块化、标准化。常见的LED电源调光有四种：分别是1～10V控制信号（D型）、PWM控制信号（P型）、可调电阻调光（R型）及時控调光（T型），如图2所示。本文选用PWM调光控制方式，带有PWM模式调光的LED驱动电源，可以直接与单片机的I/O口相连，简化硬件设计。

图2 LED四种调光方式

2.3 热释电红外传感器

热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料制成的探测元件[2]。每个传感器内含有一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜可通过光的波长范围为7～10微米，正好适合于人体红外辐射的探测。探测元件将探测到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经滤波、放大处理后，接入单片机的中断引脚，作为外部中断源，当检测到楼道内有人时，会产生一个中断信号，供单片机处理。

2.4 光敏传感器

光敏传感器主要由光敏电阻和放大电路构成，它能感应光线的明暗变化，输出电信号。当完全遮住光敏电阻，即光敏电阻无光线照射时，所呈现的电阻值称为暗电阻，电路输出电压接近电源电压。当光敏电阻在光照射时，所呈现的电阻值称为亮电阻，电路输出电压接近0。该信号接入单片机输入口，并执行相应的控制命令。

3.系统软件设计

主程序的流程设计如图3所示，首先，系统进行初始化，之后可以通过检测楼道周围的光照度与系统的设定值进行比较，通过PWM控制信号将LED灯的亮度调至系统设定亮度。当有人进来时，通过热释电红外传感器使系统产生中断，中断程序中，通过调整PWM的占空比将LED灯的亮度调至给定值，灯具亮30秒后，自动恢复到楼道无人时系统所设定的亮度。控制程序在KEIL51平台下采用C语言来编写，在其编写过程中，利用PROTEUS仿真软件对程序进行调试[3]。

图3 主程序流程图

4.结论

本文应用热释电红外传感器、光敏传感器和可调光的LED灯具及单片机控制技术，设计出楼道智能照明节能系统，该系统可有效解决楼道照明采用传统灯具存在的诸多缺点，同时能提高楼道照明的舒适性，还达到了节能的目的。本系统简单易学，施工方便，性价比高，可广泛应用于生活中，具有很好的应用前景。

参考文献

[1]蔡朝洋.单片机控制练习与专题制作[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2]潘炼.传感器原理及应用[M].北京：电子工艺出版社，2012.

[3]蔡朝洋.单片机原理与实践指导[M].北京：中国电力出版社，2008.

基金项目：福建省教育厅2013年科技项目（项目编号：JB13305）。

作者简介：孔艳艳（1983—），女，河南济源人，硕士，闽西职业技术学院助教。