揭秘智能照明系統(tǒng)硬件電路

　　對一些照明時間較長、照明設(shè)備較多的場所，其照明系統(tǒng)的使用浪費現(xiàn)象屢見不鮮。由于缺乏科學(xué)管理和管理人員的責(zé)任心不強(qiáng)，有時在借助外界環(huán)境能正常工作和夜晚室內(nèi)空無一人時，整個房間內(nèi)也是燈火通明。這樣下來，無形中所浪費的電能是非常驚人的。據(jù)測算，這種現(xiàn)象的耗電占其單位所有耗電的40％左右。因此，有必要在保證照明質(zhì)量的前提下，實施照明節(jié)能措施。這不僅可以節(jié)約能源，而且會產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　本系統(tǒng)主要由光照檢測電路、熱釋電紅外線傳感器及處理電路、單片機(jī)系統(tǒng)及控制電路組成。工作時，光照檢測電路和熱釋電紅外線傳感器采集光照強(qiáng)弱、室人是否有人等信息送到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)這些信息通過控制電路對照明設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作，從而實現(xiàn)照明控制，以達(dá)到節(jié)能的目的。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　按圖1構(gòu)成的系統(tǒng)硬件電路如圖2所示。為了使系統(tǒng)功能更加完善，在該系統(tǒng)中可以增加時間顯示電路，用于顯示當(dāng)前的時間。由于該部分硬件與軟件均已成熟，在此不做詳細(xì)介紹。

　　中心控制模塊

　　目前較為流行的單片機(jī)有AVR和51單片機(jī)，從系統(tǒng)設(shè)計的功能需求及成本考慮，51單片機(jī)性價比更高。AT89C52是擁有2個外部中斷、2個16位定時器、2個可編程串行UART的單片機(jī)。中心控制模塊采用AT89C52單片機(jī)已完全滿足設(shè)計需要，實現(xiàn)整個系統(tǒng)控制。

　　光照檢測電路

　　如圖2所示，當(dāng)外界環(huán)境光照強(qiáng)時，光敏電阻R13阻值較小，則A點電平較低；當(dāng)外界環(huán)境光照弱時，光敏電阻R13阻值較大，則A點電平較高，將此電平送到單片機(jī)，由程序控制是否實現(xiàn)照明。

　　熱釋電傳感器及處理電路

　　熱釋電紅外線傳感器

　　熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴後岆妭鞲衅骶哂谐杀镜?、不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動安裝等特點。實際使用時，在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透鏡，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測距離及范圍。實驗證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測距離僅為2 m左右；而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到10 m以上。由于熱釋電傳感器輸出的信號變化緩慢、幅值?。ㄐ∮? mV），不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號，因此傳感器的輸出信號必須經(jīng)過一個專門的信號處理電路，使得傳感器輸出信號的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于單片機(jī)處理的數(shù)字信號。根據(jù)以上要求，人體熱釋電檢測電路組成框圖如圖3所示。

　　信號處理電路

　　本設(shè)計采用BIS0001來完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。BIS0001是一款具有較高性能的熱釋電傳感器信號處理集成電路，它主要由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成。由BIS0001構(gòu)成的信號處理電路如圖4所示。

　　圖 4中，熱釋電傳感器S極輸出信號送入BIS0001的14腳，經(jīng)內(nèi)部第一級運算放大器放大后，由C3耦合從12腳輸入至內(nèi)部第二級運算放大器放大，再經(jīng)電壓比較器構(gòu)成的鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號去啟動延遲時間定時器，最后從12腳輸出信號（Vo）送入單片機(jī)進(jìn)行照明控制。BIS0001的1腳接高電平，使芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出Vo（高電平）的延遲時間Tx由外部R8和C7的大小調(diào)整；觸發(fā)封鎖時間Ti由外部R9和C6的大小調(diào)整。

　　延時時間選擇電路

　　系統(tǒng)在AT89C52的P1中設(shè)置了延時時間選擇電路，其目的是在環(huán)境光照較弱時，照明設(shè)備延時一段時間后自動熄滅。電路通過 P1.0～P1.3設(shè)置4個延時時間，當(dāng)P1.0～P3.0無開關(guān)閉合時，系統(tǒng)按初始值進(jìn)行延時；當(dāng)P1.0～P1.3有開關(guān)閉合時，程序從 P1.3～P1.0進(jìn)行檢測，若檢測到某一端口為低電平時，則系統(tǒng)按當(dāng)前端口設(shè)置的值進(jìn)行延時。設(shè)置時間關(guān)系值如表1所示。

　　輸出控制電路

　　單片機(jī)對光照檢測電路和傳感器處理電路輸出的信號進(jìn)行檢測，輸出控制信號由單片機(jī)的P2.0輸出。在室內(nèi)環(huán)境光照較強(qiáng)或光較弱但室內(nèi)又無人時，P2.0輸出高電平，此時三極管V1截止，繼電器J1不工作，則接在220 V上的照明設(shè)備不亮。在室內(nèi)光照較弱且傳感器檢測室內(nèi)有人時，則P2.0輸出低電平，此時三極管V1導(dǎo)通，繼電器J1工作，則220 V交流電通過繼電器加到照明設(shè)備上，照明設(shè)備正常點亮。

　　本次設(shè)計的智能照明控制系統(tǒng)，適用于學(xué)校、商場等大面積室內(nèi)場所的照明控制，可以有效地對照明設(shè)備進(jìn)行自動控制，達(dá)到科學(xué)管理與節(jié)能的目的。實驗證明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、工作穩(wěn)定、可靠性高。若在該系統(tǒng)中增加報警裝置，也可實現(xiàn)自動報警功能。

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