教学楼智能灯控系统的设计

王林青 李雪莱 张嘉琦

摘要：该文设计了一种可以随着外界光照强度的变化来调节照明设备光亮强弱的控制系统。该系统由检测模块、控制模块，以及应急电源模块组成，实现了室内灯光亮度随环境光照强度自动调节的功能。紧急情况下，设有应急电源对整个照明系统继续供能。该系统节约电能，可靠性好，制造成本低，具有很大的社会意义和经济效益。

关键词：智能灯控系统;单片机

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）24-0087-02

1 灯光智能调节控制系统的总体设计

灯光智能调节控制系统由检测模块、控制模块和应急电源模块组成。感光模块中的光敏电阻感受到不同强度的光照，阻值发生变化，从而在电路两端产生不同电压值，再通过A/D转换器将电压变化的模拟量转化为数字量传给单片机，单片机处理后，通过PWM调光技术使LED自动调节亮度。正常情况下应急电源模块持续充电，紧急情况下，整个系统将由应急模块供电。灯光智能调节控制系统的总体设计如图1所示。

2 检测模块的设计

检测模块模拟电路图主要由一个光敏电阻和一个定值电阻并联后再与ADC0382芯片串联。如图2所示。

R1为光敏电阻，光敏电阻对光线十分敏感。光照愈强，阻值就愈低。随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，可降低至1KΩ以下。R6为定值电阻。R1与R6串联，VCC端接5V电压，GND端接地，电压为0V。随着光照强度增强，光敏电阻阻值RG变小，其两端电压减小，因为R1与R6串联，所以R1两端电压增大。反之，则R1两端电压减小。R1两端的电压变化传到A/D转换器，经A/D转换器处理后，将模拟信号转换为数字信号传给单片机，再由单片机进行处理。

ADC0832是一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。通过三线接口与单片机连接，其功耗低、体积小、兼容性强、性价比高，可以适应一般的模拟量转换要求。其功能项如表1。

3 控制模块的设计

本控制模块的核心技术采用了PWM调光技术。PWM调光技术易于掌握，编程简单，是调光控制技术领域使用十分广泛的方法。PWM调光技术是通过把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作方形波，改变脉冲宽度或占空比可以调压，进而改变LED亮度。PWM方形波如圖3所示。

图3中为一个周期，当在所在周期所占宽度越宽电压越大，PWM调光技术即通过改变宽度来改变灯具两端电压大小，以此来改变灯光亮度。本设计利用单片机的定时器实现PWM功能，调节高低电平的比例，从而控制台灯不同的亮度。

4 应急电源模块

在一些小城镇或偏远地区的学校，电力设备仍不完善，在一些台风、暴雨等恶劣天气情况下教学楼的电源经常中断。尤其对需要进行晚自习的高中生来说影响很大。本设计中加入了应急电源功能将很大程度上解决这一问题。该模块主要由电池、逆变器、整流器等组成。一般情况下，光源正常工作，整流器在充电状态，使电池组始终处于饱满的状态。当遇到突发情况，市电突然停止时，逆变器将自动启动逆变电路，把电池组的低压电能转换为高压电能，驱动光源继续照明。同时检测模块和控制模块也将继续工作，达到节省电池组电量，使照明设备工作时间增长的目的。

参考文献：

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[2] 饶运涛.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[3] 邹益仁.现场总线控制系统的设计和开发[M].北京：国防工业出版社，2011.

[4] 陈涛.照明控制与自动化系统的完美结合——智能照明控制系统的再认识[J].照明工程学报，2003，14（3）：26-32.

【通联编辑：朱宝贵】