用于地下停车库的智能照明电路

摘 要：随着社会经济的不断发展，人们越来越重视节能和环保。传统的照明方式能耗高、资源浪费严重，不利于节能环保。本文以智能控制及节能技术为基础，利用光敏电阻、红外传感器和声控传感器检测环境信息，采用STC89C52作为处理器，利用BTN7971全桥驱动驱动LED灯，利用AD转换获取光照强度后转化为LED灯相应的亮度，达到照明电路智能控制的目的。

关键词：STC89C52；红外传感器；光敏电阻；声控传感器；全桥驱动

中图分类号：TN929.5；TP391.44；TM923.34 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）07-0046-03

Abstract：With the continuous development of the social economy，people pay more and more attention to energy conservation and environmental protection. The traditional lighting methods have high energy consumption and serious waste of resources，which is not conducive to energy conservation and environmental protection. This article is based on intelligent control and energy saving technology，using photoresistance，infrared sensor and sound control sensor to detect environmental information，using STC89C52 as a processor，using BTN7971 full bridge drive to drive LED lights，using AD conversion to obtain light intensity and convert to the corresponding brightness of LED lamp，achieves the purpose of intelligent control of lighting circuit.

Keywords：STC89C52；infrared sensor；photoresistance；sound control sensor；full bridge driver

0 引 言

由于人体可以辐射特定波长的红外线，因此可以利用红外传感器检测人体；由于声音在空气中传播具有良好的特性，可以采用声控传感器检测声音。鉴于这两点，电路可以广泛的应用在各种环境下。本文应用的电路，利用光敏电阻实现对环境光照强度的实时监测，借助单片机进行数据处理，并输出PWM波，以控制LED灯的亮度。在实际环境中使用该电路，可以保证照明系统的高效运行，降低能耗，节约人力及开支，大幅降低运营成本。

1 系统设计

本系统由光照检测电路、人体检测电路、声音检测电路、MCU的最小系统电路、驱动电路、电源电路等组成，总体框图如图1所示。系统上电之后，程序运行，开始检测人体和声音，如有人或有声音时，LED灯亮度调节到最大；如没有检测到人或者声音，则读取光敏电阻的值，进行AD转换，并根据读取的AD值输出相应的PWM波，通过控制全桥驱动来调节LED灯的亮度。

1.1 单片机最小系统

单片机最小系统由单片机、时钟电路、复位电路、电源电路等组成。时钟电路为单片机工作提供了时钟信号；复位电路用于单片机的复位；下载电路采用串口的下载方式，通过单片机P3.0、P3.1，利用CH340进行下载与调试。

1.2 光照检测电路

光敏电阻又叫光感电阻，其工作原理是基于内光电效应理论的。光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光强弱而改变一种电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。整个光照检测电路分为两部分：一部分是光敏电阻电路，另一部分是AD采集电路。通过AD采集光敏电阻输出电压的变化，就可以得到当前环境下光照强度的信息。SDA、SCL分别接入单片机的P2.0、P2.1接口。光敏电阻电路如图2所示，AD采集电路如图3所示。

1.3 红外传感器电路

热释电红外线传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转化成电压信号输出。利用三极管将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如电源开关控制、防盗防火报警、自动检测等。热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。

使用双元件型热释电红外传感器，可以探测移动的人体，在这种传感器内部，两个敏感元件反相连接，当人体静止时两元件极化程度相同，互相抵消。但人体移动时，两元件极化程度不同，净输出电压不为0，从而达到探测移动人体的目的。

1.4 声控传感器电路

声控传感器对环境的声音强度最为敏感，可以用来检测周围环境的声音强度。当外界环境声音强度达不到设定阈值时，声控传感器DO口输出高电平；当外界环境声音强度超过设定阈值时，声控传感器DO输出低电平；模块数字量输出DO可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的声音，具体的工作原理如图4所示。

1.5 全桥驱动电路

利用BTN7971组成的全桥驱动来驱动大功率的LED灯，具有过热过流保护功能。双BTN7971全桥驱动电路，有着强劲的驱动能力，能够有效的隔离控制芯片和驱动。该驱动的最大输出电流可以达到68A，完全能够驱动大功率的LED灯。

2 控制方法

STC89C52主要的任务是处理光照信息、人体识别、声音识别以及控制LED灯等工作。PCF8591能够实时对光敏电阻的输出进行转换，控制器通过I2C协议与PCF8591进行通信。当检测到人或声音时，LED灯亮度达到最大。如果没有人或没有声音，则LED灯的亮度只受当前环境光照强度的调节，且光照强度与LED灯的亮度呈负相关关系。

3 程序设计流程图

智能电路程序中主要分为AD转换值读取、红外检测值读取、声音检测值读取这三个部分内容。AD转换采用定时器方式定时读取，当处于中断标志置位时，程序执行中断服务函数，采用I2C协议读取AD转换值，并做出处理，输出PWM波，从而调节LED灯的亮度。程序在主循环中一直检测到人体或声音，可以根据当前环境情况输出相应的PWM波，让LED灯的亮度保持与环境信息相符的亮度，详细流程图如图5所示。

4 结 论

本文设计研究了地下停车库智能照明电路。其整体方案采用光敏电阻检测光照强度，利用红外传感器、声控传感器检测人体和声音信息。所用的传感器和元器件性能可靠，能够避免环境变化对检测模块产生的影响。整体设计比较合理，制作成品能满足实际要求，系统误差在合理范围之内（在红外传感器5m的范围内，能够准确检测到是否有人，声控传感器能够准确检测到40dB以上的声音（正常的谈话声为40-60dB））。该电路经过长时间运行，工作稳定。在本次设计加强了对简单的电子线路设计与分析，尤其是对于STC89C52单片机能够熟练的掌握与运用。

参考文献：

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作者简介：谭科华（1966.03-），男，汉族，四川攀枝花人，副教授，本科。研究方向：电子及电气工程。