智能照明系统设计

孙仲锴+佟慧艳+陈斌+蒋庚原

摘要：针对普通照明系统的电能浪费及人工操作等问题，设计一款新型的照明系统，本设计以STC89C52RC为控制核心，配以光照强度控制模块、按键控制模块、串口通信模块、时钟模块、照明灯模块、显示模块和电源模块完成智能照明系统设计，通过四种工作模式满足在不同条件下照明状态的有效控制，系统实际测试表明系统可操作性强、易于扩展，大大节约了电能。

关键词：照明系统；STC89C52RC；PCF8591

1引言

当今社会，越来越多的家用电器向智能化和技能化方向迅速发展，照明系统自然也不例外。普通的照明系统亮度不可调节，开启和关闭均需人工操作，且大多数照明灯功率固定，功耗较大，长时间的照明对电能等资源造成严重的浪费，因此智能照明控制系统越来越受到人们的欢迎。

2系统硬件设计

本设计是STC89C52RC单片机为主控芯片，配以光敏感应及模数/数模转换模块、按键控制模块、串口通信模块、时钟控制模块、照明灯模块、显示模块和电源模块完成智能照明系统设计。通过按键选择四种工作模式来实现照明状态的动态控制，这四种模式分别是（1）智能模式：可根据当前环境的光照强度，实时调整照明灯的亮度；（2）定时模式：可设定多长时间后开启照明灯，照明灯亮时长等；（3）远程操作模式：上位机可通过单片机的串口通信，发送相应的指令，远程控制照明灯的开启、关闭或亮度调节；（4）手动模式：通过按钮控制照明灯的开启与关闭。同时，该照明系统装配了DS1302时钟芯片，并配有液晶显示模块，可将当前工作模式下的相关信息及时间等信息在显示器上显示。系统总体框图如图1。

2.1光照强度控制模块

本设计中采集光线强弱的传感器选用光敏电阻，光敏电阻对不同的光照强度有着不同的电阻值，进而使光敏电阻连接电阻的一端电压发生改变，但是输出的电压是模拟量，不能直接被单片机所接收或使用，故本设计选用模数/数模转换芯片PCF8591，该芯片双线双向I2C总线以串行的方式进行传输，STC89C52RC通过软件的方式来模拟I2C总线的工作时序，由PCF8591芯片的15脚控制照明灯的光线强弱，如图2为光照强度控制模块电路图。

2.2按键控制模块

系统设有三个按键，分别为K1（模式切换键）、K2（定时时间加/开启）和K3（灯亮时间加/关闭）。三个按键一端接地，另一端通过10K电阻接+5V后分別接入单片机的P3.2、P3.3、P3.4引脚。

2.3液晶显示模块

系统采用LCD1602液晶显示器将当前时间、定时时间和工作模式等信息在显示器上显示出来，使用单片机的P0口及P2.0-P2.2口控制液晶显示。

3系统软件设计

系统程序设计采用模块化程序设计，包括主程序，按键控制子程序、智能模式子程序、定时模式子程序、远程控制模式子程序、手动模式子程序、时钟控制及液晶显示子程序等。其中主程序流程图如图3

4系统仿真及实物演示

本系统在proteus环境下进行了仿真并进行系统实物制作，具体如下图4和图5：

5结论

本设计实现的智能照明系统可以根据环境光线的变化自动调节照明系统的工作状态，可以定时控制和远程控制实现对照明系统的有效管理，提高了照明系统的智能化程度，最大限度地节约电能。测试结果表明，本系统工作稳定，运行效果良好，可扩展性强。

参考文献：

[1]郭天祥. 51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展[M].北京：电子工业出版社，2009

[2]徐爱钧. Keil C51单片机高级语言应用编程技术[M]. 北京：电子工业出版社，2015

[3]张毅刚.单片机原理与应用设计（第2版）[M].北京：电子工业出版社， 2015

[4]徐爱钧. 单片机C语言编程与Proteus仿真技术[M].北京：电子工业出版社，2015

作者简介：

孙仲锴，男，（1995-），信息与控制工程学院在读学生；

佟慧艳，女，（1978-），讲师，研究方向：智能仪器与仪表；

陈斌，男，（1994-），信息与控制工程学院在读学生；

蒋庚原，男，（1996-），信息与控制工程学院在读学生。endprint