智能樓宇照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析

智能樓宇照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析 摘要：文章把單片機(jī)技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）結(jié)合起來，設(shè)計(jì)一套智能化樓宇照明控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燈光光強(qiáng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，即在不改變PWM方波周期的前提下，利用單片機(jī)控制PWM的占空比，來改變電壓的大小實(shí)現(xiàn)照明亮度的調(diào)節(jié)該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度和異常報(bào)警等功能，提高照明系統(tǒng)的節(jié)能性和智能性，進(jìn)而提高智能樓宇自動(dòng)化水平 關(guān)鍵詞：智能照明系統(tǒng)；STC89C51單片機(jī)；脈寬調(diào)制技術(shù) 隨著智能樓宇、智能家居的日益普及，對(duì)于照明系統(tǒng)的智能化、人性化要求越來越高，在此背景下，智能樓宇照明控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用旨在為用戶提供一款節(jié)能環(huán)保、操作方便、實(shí)時(shí)智能、適合智能小區(qū)的樓宇照明控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度和異常報(bào)警等功能，符合時(shí)代的發(fā)展需求 1系統(tǒng)功能介紹 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能樓宇照明控制系統(tǒng)以STC89C51單片機(jī)為核心，采用多種脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation，PWM）技術(shù)[1]來調(diào)節(jié)樓宇內(nèi)公共照明設(shè)備的光線強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）能夠使用按鍵在手動(dòng)模式和自動(dòng)模式間自由切換2）在手動(dòng)模式下，能夠通過按鍵按照不同需要，提高或降低光線亮度。

3）在自動(dòng)模式下，系統(tǒng)能夠根據(jù)時(shí)鐘控制裝置和感光裝置調(diào)節(jié)設(shè)備光照強(qiáng)度4）在自動(dòng)模式下，利用動(dòng)靜監(jiān)測控制技術(shù)對(duì)公共區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，1min內(nèi)監(jiān)測不到有人，則降低或者關(guān)閉燈光以節(jié)約用電5）使用期間，如果發(fā)生火災(zāi)，煙霧報(bào)警器會(huì)發(fā)出警報(bào)提醒，系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)急狀態(tài)自動(dòng)解除調(diào)光控制，打開樓宇內(nèi)應(yīng)急通道的所有燈光 2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)以STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，包括：按鍵模塊、光照強(qiáng)度采集模塊、電源模塊、人體感應(yīng)模塊、距離測量模塊、蜂鳴器模塊等，組成智能樓宇照明控制系統(tǒng) 2.1光強(qiáng)采集模塊 光照強(qiáng)度采集以光敏電阻作為傳感器，環(huán)境亮度的高低決定了光敏電阻的大小，進(jìn)而影響其輸出電壓，系統(tǒng)數(shù)模轉(zhuǎn)換部分采用8位ADC0832轉(zhuǎn)換芯片[2]，處理器依據(jù)光強(qiáng)采集模塊輸出電壓的高低，啟動(dòng)或者關(guān)閉一定數(shù)量的LED照明設(shè)備，從而控制智能樓宇內(nèi)部的亮度 2.2照明電路控制模塊 系統(tǒng)采用多LED燈串聯(lián)模式，以S8550三極管進(jìn)行控制[3]，其基極串聯(lián)一個(gè)限流電阻后連到單片機(jī)的IO口，發(fā)射極接電源，集電極串聯(lián)LED小燈后連到電源地當(dāng)單片機(jī)該IO口輸出一個(gè)低電平信號(hào)時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼而點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED燈 2.3紅外人體感應(yīng)模塊 系統(tǒng)采用HC-SR501作為人體紅外感應(yīng)模塊，基于紅外線技術(shù)，以LHI778紅外探頭為核心設(shè)計(jì)，安裝在設(shè)備最前面的菲涅爾透鏡可以增強(qiáng)探測器的反應(yīng)速度[4]，具有靈敏度高、可靠性強(qiáng)、超低電壓工作模式等優(yōu)點(diǎn)。

2.4報(bào)警電路模塊 系統(tǒng)采用源蜂鳴器作為報(bào)警裝置，采用PNP三極管S8550進(jìn)行控制，源蜂鳴器里裝備震蕩電路，單片機(jī)不需要持續(xù)發(fā)出高低電平來保持運(yùn)轉(zhuǎn)，只需輸出電平即可，極大簡化了單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)[5] 3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)初始化后，先檢測按鍵狀態(tài)，當(dāng)電路被接通時(shí)，切換工作模式若系統(tǒng)判定為自動(dòng)狀態(tài)，先回憶過去1min內(nèi)的人物狀態(tài)，假如有人經(jīng)過，根據(jù)時(shí)鐘判斷此時(shí)為"白天";或"黑夜";，并讀取ADC0832中的數(shù)據(jù)，檢測并計(jì)算當(dāng)前環(huán)境中的光照，進(jìn)一步控制照明設(shè)備的亮度，若沒有人通過就會(huì)主動(dòng)滅掉燈光；若系統(tǒng)判定為手動(dòng)模式，將會(huì)檢測按鍵2，3的狀態(tài)，每按一下按鍵2，燈光亮度就會(huì)降低一度，按鍵3則相反若檢測到有異常事故發(fā)生時(shí)將啟動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，并自動(dòng)解除自動(dòng)調(diào)光控制，啟動(dòng)應(yīng)急通道內(nèi)所有照明設(shè)備系統(tǒng)工作流程如圖3所示 4結(jié)語 智能樓宇照明控制系統(tǒng)將嵌入式應(yīng)用技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)理論知識(shí)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)周圍環(huán)境的亮度變化和時(shí)鐘裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)照明設(shè)備的亮度，發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)啟動(dòng)聲光警報(bào)并啟動(dòng)應(yīng)急燈光等功能同時(shí)，本系統(tǒng)也可根據(jù)需要擴(kuò)展溫濕度監(jiān)測等更多功能 [參考文獻(xiàn)] [1]張永昌，謝偉，李正熙.PWM整流器功率脈動(dòng)最小化方法的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013（18）：57-64. [2]袁雨桐.基于單片機(jī)照明節(jié)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019（11）：84. [3]王一博.一種基于Arduino的新型智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)[J].電子制作，2019（16）：31-33. [4]張燕玲，馮穎，盧英君，等.基于用戶體驗(yàn)的兒童健康智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（12）：17-18. [5]張正明，王麗娟.雙定時(shí)器的蜂鳴器應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].中國新通信，2019（16）：85-86. 。