基于Atmega16的室內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　(2)單片機(jī)控制模塊。設(shè)計(jì)采用RISC 結(jié)構(gòu)的Atmega16系列單片機(jī)作為主控制器，該系列芯片具有效率高、功耗低、RISC 處理功能強(qiáng)、內(nèi)存容量大、性價(jià)比相當(dāng)高等優(yōu)點(diǎn)。該芯片有32 個(gè)可編程I /O 口、1 kB的SRAM、8 路10 位ADC,可以滿足系統(tǒng)需求。光電傳感器將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后再通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，系統(tǒng)控制器要根據(jù)檢測(cè)的光照度以及系統(tǒng)的輸入命令計(jì)算控制量，實(shí)現(xiàn)發(fā)光控制要求。

　　圖2 最小系統(tǒng)電路圖

　　(3)顯示電路。系統(tǒng)采用顯示外設(shè)配置，其目的就是為了能夠?qū)崟r(shí)顯示各設(shè)備的運(yùn)行狀況及運(yùn)行參數(shù)的變化。為節(jié)約系統(tǒng)成本，設(shè)計(jì)采用LED 作為顯示外設(shè)，可以顯示當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

　　圖3 顯示電路圖

　　(4)輸出控制電路。輸出控制電路的工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)要對(duì)光照檢測(cè)電路和傳感器處理電路的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，單片機(jī)的PC0引腳輸出控制信號(hào)，當(dāng)室內(nèi)環(huán)境的光照強(qiáng)度較強(qiáng)或光照強(qiáng)度較弱且室內(nèi)無(wú)人時(shí)，單片機(jī)PC0輸出高電平，繼電器不工作，此時(shí)照明設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)室內(nèi)光線較弱并且檢測(cè)到室內(nèi)有人時(shí)，引腳PC0輸出低電平，繼電器運(yùn)行，照明設(shè)備正常發(fā)光。

　　(5)照明設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路。系統(tǒng)中單片機(jī)是通過(guò)繼電器電路控制照明設(shè)備的通斷，當(dāng)繼電器的輸入量達(dá)到一定值時(shí)，其輸出量會(huì)發(fā)生跳躍式變化。單片機(jī)是弱電器件，一般情況下它們大都工作在5 V 或更低，驅(qū)動(dòng)電流也要在mA 級(jí)以下，不能用于大功率的場(chǎng)所，因此在單片機(jī)與繼電器之間安裝三極管以將電流放大以驅(qū)動(dòng)繼電器。

　　由于繼電器動(dòng)作快、使用壽命長(zhǎng)、體積小以及工作穩(wěn)定等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、遙控、測(cè)量以及通信等裝置中。設(shè)計(jì)采用電磁繼電器，主要原因是電磁繼電器工作可靠，使用簡(jiǎn)單方便，容易判斷開關(guān)狀態(tài)。

　　(6)強(qiáng)制開關(guān)設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過(guò)強(qiáng)制開關(guān)來(lái)設(shè)定整個(gè)系統(tǒng)的工作方式，包括校對(duì)系統(tǒng)時(shí)間，控制系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)或者自動(dòng)工作狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)照明設(shè)備開關(guān)進(jìn)行設(shè)置等。當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)工作方式時(shí)，單片機(jī)讀取各開關(guān)狀態(tài)，然后控制對(duì)于的照明設(shè)備開關(guān)，其中各照明設(shè)備之間的控制是相互獨(dú)立的。當(dāng)系統(tǒng)處于自動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，開關(guān)失效，單片機(jī)會(huì)根據(jù)傳感器檢測(cè)模塊的檢測(cè)信號(hào)以及設(shè)定的控制方式自動(dòng)對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件部分主要是要處理完成光照檢測(cè)電路以及對(duì)熱釋電傳感信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)。

　　(1)檢測(cè)周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度。若檢測(cè)到周圍環(huán)境光照較強(qiáng)，系統(tǒng)繼續(xù)對(duì)光照檢測(cè)電路的輸出狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè); 若檢測(cè)到的光線弱于設(shè)定值，進(jìn)行步驟( 2).

　　(2)系統(tǒng)對(duì)熱釋電紅外傳感信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。若檢測(cè)到無(wú)人，則控制照明設(shè)備關(guān)閉; 若檢測(cè)到室內(nèi)有人，信號(hào)處理電路的輸出為高電平，系統(tǒng)控制照明設(shè)備打開，并自動(dòng)設(shè)置一定的延時(shí)時(shí)間。

　　(3)在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，如果再次檢測(cè)到有人存在，則系統(tǒng)按設(shè)定時(shí)間進(jìn)行延時(shí); 如果在延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到有人，則系統(tǒng)控制照明設(shè)備關(guān)閉，然后再次進(jìn)行步驟( 1),對(duì)周圍光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，確定光信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序主要采用C 語(yǔ)言編寫，并通過(guò)開發(fā)板進(jìn)行仿真，提高了設(shè)計(jì)時(shí)效及可靠性。

　　程序采用模塊化設(shè)計(jì)思想，以主程序?yàn)橹骶€，圍繞主程序設(shè)置了功能模塊子程序，主要包括LED 顯示子程序、開關(guān)檢測(cè)處理子程序、傳感器檢測(cè)模塊處理子程序和照明設(shè)備開關(guān)控制子程序，這樣使大量的功能可以在子程序中實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

　　圖4 主程序框圖流程

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　提出了一種改進(jìn)的基于智能檢測(cè)技術(shù)的室內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，克服了傳統(tǒng)照明系統(tǒng)方案的缺點(diǎn)，利用熱釋人體紅外以及溫度傳感系統(tǒng)，將室內(nèi)是否有人和周圍環(huán)境光亮度是否充足兩個(gè)判決條件相結(jié)合，然后利用Atmega16 單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)的處理、分析和決策，進(jìn)而更加精確地控制照明設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，人性化強(qiáng)。系統(tǒng)適用于學(xué)校、商場(chǎng)等大型室內(nèi)場(chǎng)所的照明控制，使照明設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能控制。