基于STC89S52单片机的智能照明控制系统设计

李鸣

（中国测试技术研究院，四川成都 610031）

0.引言

单片机为集成电路芯片，广泛应用于日常生活中。比如人们的平板灯、手电等产品均会采用单片机。世界首部单机片在1970年问世，之后在其较强数据处理能力以及较高可靠性支持下，使其在电子产品中得到广泛应用。而对着电子产品大量生产过程中，也促进单片机技术进一步发展。现阶段在电子信息技术不断发展过程中，单片机不断朝着大容量以及智能化方向发展[1]。

1.智能照明控制系统方案

以教师智能照明设计为例，为了充分实现节能与便捷目标，该系统可以针对室内照明情况与人数展开实时检测与分析，同时可以借助检测数据实时控制室内照明情况。为了充分提高系统控制人性化与智能化程度，因此本系统将照明控制设置为强制执行与自动控制两种状态。

自动控制，系统上电复位之后，进入自动控制模式，若是室内照明强度比设定阈值大，则灯始终保持关闭状态。若是照明强度比设定阈值小，则系统会结合室内人数对室内开灯数量进行确定。在室内人数增加时，红外对管传感设备会向处理器发送信号展开处理，显示单元中人数为1，在室内人数减少时，显示器中人数会自动调整。强制执行，系统基于自动控制状态，借助相应切换按钮，即能够实现强制状态切换。硬件部分是保证系统功能顺利实现的基础，其能够确保系统稳定执行，同时可以提供良好软件运行平台。软件部分能够采集硬件电路所有端口的电平信号，同时展开分析以及处理。借助硬件与软件结合，实现相关功能，进而实现系统设计目标[2]。

2.系统硬件电路设计

2.1 电路构成

STC89S52单片机是系统主控单元的核心单元，涵盖时钟单元、温度检测单元、独立按键电路、LCD显示单元、LED控制电路、红外对管单元以及环境光采集单元等。

2.2 关键硬件电路

（1）系统主控单元。STC89S52单片机选择CMOS工艺处理器，主要特点为：寻址位是8为、性价比高以及功耗低等。并采用了Elash储存器，能够重复编写以及擦除代码，进而便于在线上编写程序。该系统在芯片引脚配置为：1）31（EA）引脚与高电平（5）连接；2）9（RST）引脚与复位电路连接；3）18、19引脚与12M晶振连接；4）20引脚（GND）与40引脚（Vcc=5V）。（2）系统电源的供电电路。借助变压器对220V交流电进行处理，降低至12V，并一体通过整流桥进行整流处理，C1和C2电容滤波，最终向系统输送5V电压。（3）温度收集电路。选择DS18B20传感器开展温度采集工作。DS18B20传感器测量范围是：-88℃～+125℃，增量值是0.5℃，能够在1s内对温度进行数值转换，其测量精准度以及使用环境等符合该系统设计要求。利用单总线协议向处理器传输DS18B20数据，处理器对采集数据展开运算即能够获得温度值。设置了上拉电阻（R23），能够充分提高DS18B20传感器抗干扰能力。（4）实时时钟电路。由于教室灯光使用时段存在差异，因此应该借助时间对本系统使用进行限制，所以，开展系统设计工作时，与时钟电路整合，充分提高系统运行智能化程度。基于停电问题考虑，应为系统时钟电路设置一个可以独立供电以及部队占用单片机内的内部资源，所以选择DS1302时钟芯片，充电能力突出，同时能够对RAM寄存器中数据进行形式存放。DS1302选择串行通信方式，具有保护电源等功能[3]。（5）数据检测电路。室内是否有人以及环境光照亮度信号等是该系统中关键输入参数，所以系统应该对室内人员情况以及光照强度信号进行重点采集。光照强度检测中常用元件涵盖光敏三极管、光敏电阻以及光敏二极管。采集光照强度过程中，要求其具有良好可靠性以及较高灵敏度，另外还应该对抗干扰问题进行考虑，所以最终选择光敏三极管。

在光纤采集电路，LIGHT1是光敏电阻，其可以按照光度情况对电阻阻值进行改变，进而对电路电压进行调整。若是光照强度较大，那么其阻值小，相对电压低，那么5引脚电压比4引脚电压大，V-＜V+，比较器2引脚进行低电平输出，点亮LED灯D4，处理器按照2引脚低电平与高电平对环境光强弱状态进行判断。

3.软件设计

3.1 主程序的流程

系统上电后，初始化外围器输出参数与输入参数，之后进入自动控制模式。若是教室中有人进出，处理器受到信号后，向液晶显示单元发送数据，那么液晶显示屏能够对室内加减情况进行自动显示，同时结合室内人数以及光强情况对教室中灯的启停进行控制。按下切换按钮，系统即能够转换成强制控制状态，进而以人数为基础对教室中灯的启停进行控制[4]。

3.2 数据采集方法与实现

在设计过程中发现，不论室内是否有人，可以一直关闭照明灯，如果室内光强度不足，需要在室内有人情况才可以将灯打开，若是无人则始终保持在关闭状态。该系统逻辑定义如：光强度较大情况下是“0”逻辑，光强度较弱情况下是“1”逻辑；教室中有人存在情况下，逻辑是“1”，反之是“0”逻辑；灯具正常启动是“1”逻辑，正常关闭是“0”逻辑。进而教室中是否有人、光照强度情况等对应教室中灯关闭与开启状态就可以借助以下落实关系进行表示，见表1。

表1 灯状态逻辑关系

通过以上分析就可以获得室内人数的统计流程。

3.3 时钟电路

对系统进行上电处理之后，开展自检、初始化处理工作前，应该充分了解DS1302工作状态，所以需要保证DS1302处于开启条件，才可以初始化处理系统，将时钟启动。针对DS1302传输数据过程中，应该展开初始化处理，进而才可以展开相关操作，因此在初始阶段，应该对“RST”进行“1”设置，若是复位输入端RST是“0”情况下，会终止传送数据，同时I/O引脚转变为高阻抗状态。然而完成数据读写后，需要对RST进行“0”设置，进而避免外部信号影响DS1302内部时钟。为了保证复位输入端不会受到外部因素影响，对系统上电过程中，同时主电源引脚的电压低于2.5V情况下，应该保证RST引脚处于低电平状态。无论针对DS1302芯片展开何种操作，均只能在初始之前的8个时钟周期内向芯片位移寄存器写入数据。完成上述操作后，SCLIK引脚处于上升状态，串行输入数据。

4.结语

现阶段我国能源供需存在严重的矛盾问题，而照明消耗在我国各项能耗中占有较大比例，仅次于空调以及采暖机能耗。相关数据表明，学校照明能耗在整个建筑物能耗中的比重在25%左右，同时学校管理特殊性导致教室内部灯具始终处于启动状态，使得电能出现较大浪费。所以，借助单片机对其展开智能照明控制系统设计，能够充分提高教室照明经济性，不仅能够实现节能目标，还能够减少日常运营成本。