基于單片機的LED智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u89831引言 2296811.1課題研究背景 348461.2課題研究目的與意義 3199741.2.1課題研究目的 3119101.2.2本課題研究的主要現(xiàn)實意義 425271.3本設(shè)計的主要內(nèi)容 5109302照明系統(tǒng)方案設(shè)計 6295232.1單片機的選擇 633512.2環(huán)境光的檢測方式 6179262.3人體檢測方式 794592.4聲音感應(yīng)方式 7219332.5照明設(shè)備驅(qū)動電路 8232822.6系統(tǒng)總體設(shè)計方案 9176603照明系統(tǒng)硬件設(shè)計 1063383.1單片機簡介 10106083.1.1系統(tǒng)主控制STC89C52單片機 10200493.1.2單片機最小系統(tǒng) 10107843.2菲涅爾透鏡 1225093.3人體感應(yīng)模塊及其處理電路 13230803.3.1熱釋電紅外傳感器 132283.3.2信號處理電路 15213663.4聲控電路 1773903.5光照檢測電路 18320013.6繼電器驅(qū)動電路 20267413.7電源模塊 23326903.8系統(tǒng)總原理圖 24301164智能照明系統(tǒng)軟件設(shè)計 24183034.1系統(tǒng)軟件編程 24170964.2系統(tǒng)軟件流程圖 2468024.3系統(tǒng)程序 2686305實物制作與調(diào)試 27241755.1實物介紹 27309175.2實物檢測 2890735.3實物制作的難點 30135256結(jié)論 314382參考文獻 31摘要：近些年來，我國人民的生活質(zhì)量有了跨越式的提升，民眾對于照明用電的需求愈來愈高，這也導(dǎo)致照明用電在我國能源消費中所占的比重快速增長。再加上近年來國家大力號召節(jié)能環(huán)保，因此本文設(shè)計了一個運用在學(xué)生寢室公共區(qū)域的LED智能照明系統(tǒng)。本設(shè)計以STC89C52單片機作為處理與控制中心，并整合了幾個重要的模塊：光照強度檢測模塊、紅外檢測模塊、聲音控制模塊、供電電源模塊、電磁繼電器控制模塊。本設(shè)計是通過光線檢測模塊、紅外熱釋電傳感器檢測模塊以及聲音檢測模塊來收集寢室走廊內(nèi)的光線強度、是否有人等相關(guān)信息，然后將這些信息輸送給單片機進行分析處理，以實現(xiàn)LED燈光智能控制和節(jié)能環(huán)保的目的。關(guān)鍵詞：STC89C52單片機；紅外熱釋電傳感器；LED；照明；節(jié)能1引言1.1課題研究背景近些年來，我國人民的生活質(zhì)量有了跨越式的提升，民眾對照明的需求以及照明質(zhì)量的要求也愈高。日常生活中能見到的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，已經(jīng)滿足不了民眾對于高質(zhì)量照明的要求，這也導(dǎo)致傳統(tǒng)照明正在逐步被“智能照明”所取代。在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢钥吹揭恍┕矆鏊恼彰鳠粢恢碧幱诒稽c亮的狀態(tài)，這種情況會造成許多的能源浪費。因此智能照明需要廣泛應(yīng)用在我們的日常生活中，這樣就可以節(jié)約很多能源[1]。各種照明設(shè)備都有自己的使用時長，不節(jié)制的使用會使其損壞造成資源的浪費。大多數(shù)人都知道LED的優(yōu)點眾多，例如單個元器件的使用時間長、光能效高，對外界的輻射非常低以及耗用的能源少等優(yōu)點。在同一彩色光源的光亮度下，用LED作為彩色光源所消耗的能源大約為普通彩色熒光燈消耗能源的一半，為普通白熾燈消耗能源的十分之一。LED燈被用作日常生活照明時，其使用的時間最長可以達到十萬個小時。普通白熾燈的照明時長大約為LED燈的一百分之一，普通彩色熒光燈的使用時長大約為LED照明燈的十分之一[2]?，F(xiàn)如今單片機和自動化控制技術(shù)的更新?lián)Q代非常迅速，這也使得現(xiàn)代照明逐步邁入節(jié)能與智能的軌道。如今一些比較高級的照明不僅僅能夠滿足人們的基本需要外，還將帶給人們更加舒適與環(huán)保的生活，符合現(xiàn)代社會發(fā)展需求[3]。LED智能系統(tǒng)可以根據(jù)被測區(qū)域不同的環(huán)境以及被測區(qū)域不同的時間段,將系統(tǒng)的工作模式做出相應(yīng)的調(diào)整。智能系統(tǒng)不但可以把多余的照明燈具全部熄滅，而且在需要照明設(shè)備工作時也能自動將其點亮。智能照明控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用中不僅保證了民眾正常的照明需求,還大大減少了照明設(shè)備點亮的時間,這樣不僅節(jié)約了企業(yè)和個人的資金，還保護了我們賴以生存的環(huán)境。類似“智能照明控制系統(tǒng)”絕大部分是以電腦或者單片機控制為主要的工作模式、加以少量的人工控制。LED智能系統(tǒng)可以實現(xiàn)照明燈具的智能開啟與關(guān)閉，這樣就只需要很少的人員去操控照明設(shè)備[4]。這種運行模式可以大大的節(jié)約能源以及減少照明燈具更換的次數(shù)，這樣就能有效減少人員和維護的費用支出。1.2課題研究目的與意義1.2.1課題研究目的本課題的目的在于避免“長明燈”現(xiàn)象造成的能源浪費，使寢室等公共場合的照明變得更智能化，更偏向人性化。即降低了運行維護成本，也達到了節(jié)能的效果。1.2.2本課題研究的主要現(xiàn)實意義節(jié)能減排智能照明系統(tǒng)主要通過單片機進行數(shù)據(jù)的處理和指令的輸出，并輔助光強度檢測電路和紅外熱檢測電路、聲音檢測電路、繼電器控制電路等電路，來實現(xiàn)對被測區(qū)域內(nèi)各個時間段的光照度以及其它因素進行監(jiān)測并精確地控制照明燈具的點亮與關(guān)閉，進而達到節(jié)能減排的效果。延長光照設(shè)備的壽命每個照明設(shè)備都是有他自己的使用時長。生活中的“長明燈”主要影響的是照明設(shè)備的使用壽命，會使照明設(shè)備的使用時長大幅度縮減。然而智能照明控制系統(tǒng)可以徹底杜絕“長明燈”現(xiàn)象的存在，因為本系統(tǒng)可以根據(jù)光模塊接收到的光線數(shù)量去判斷是否點亮照明設(shè)備，這樣就減少了照明燈具不必要的照明時間，進而增加了照明設(shè)備的使用時長。人體感應(yīng)模塊和聲音控制模塊只會在有人存在的時候才開啟照明設(shè)備，這樣就不會出現(xiàn)“長明燈”的現(xiàn)象，進而可以增加照明設(shè)備的使用時長。優(yōu)化工作環(huán)境LED智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)被檢測區(qū)域內(nèi)光線強度的變化，來控制照明燈具的開啟與關(guān)閉，因此該系統(tǒng)不僅可以給人們營造一個舒適的照明環(huán)境，還能給人們帶來好心情。管理與維護方便LED智能照明系統(tǒng)主要以單片機為中樞進行模塊化的自動控制，這樣就不需要人工去操作。既方便了設(shè)備的維護也節(jié)省了不少的管理費用。并且本系統(tǒng)可以智能地控制照明燈具點亮的時間，這樣就減少了LED燈具不必要的照明時間，進而縮減了更換照明燈具的次數(shù)。具有較高的經(jīng)濟效益依據(jù)該領(lǐng)域資深人員的精確測算，僅僅從節(jié)約的電能和更換燈具的數(shù)量這兩個最基本的方面出發(fā)，只需用三年至五年的時間，就基本上能賺回剛開始投入該系統(tǒng)的資金。智能照明系統(tǒng)能夠增加每個照明設(shè)備的使用時長，這樣人們就不用經(jīng)常更換燈具，進而降低了維護和管理的費用，可以為企業(yè)或者個人省下一筆不小的費用。1.3本設(shè)計的主要內(nèi)容本設(shè)計的主要內(nèi)容是以單片機作為各個檢測模塊的控制中樞，再整合光照檢測模塊，紅外檢測模塊和電磁繼電器電路控制模塊等模塊構(gòu)成LED智能系統(tǒng)[5]。原理就是根據(jù)被測區(qū)域的光線強弱和在檢測區(qū)域內(nèi)是否有人體，智能的控制LED燈光的開啟與關(guān)閉，這樣就可以實現(xiàn)節(jié)能減排的目的[6]。2照明系統(tǒng)方案設(shè)計2.1單片機的選擇本模塊選用宏晶公司生產(chǎn)的一款能耗較低、性能較好的單片機—STC89C52，因為該單片機基本上涵蓋了8051的所有重要功能，再加上耗能極低，性能非常優(yōu)越，能夠正常運行的電壓范圍更廣，故綜合考慮我覺得STC89C52型號的單片機更適合本系統(tǒng)的設(shè)計。該單片機的重要性能，如下表2-1所示[7]。表2-1STC89C52主要功能主要功能特性兼?zhèn)銶CS51的指令系統(tǒng)8K反復(fù)擦寫FlashROM32個雙向I/O口線時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷256×8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式共6個中斷源2.2環(huán)境光的檢測方式因為本模塊正常運行需要一個能夠檢測環(huán)境中光照強度的元器件，所以本系統(tǒng)選用日常生活中比較容易買到的光敏電阻器。本設(shè)計通過光敏電阻將被測區(qū)域中的光線強度變換為單片機能接收的電平。當環(huán)境中的光線比較強時，光敏電阻對應(yīng)的電壓值就低，反之光線較弱時光敏電阻對應(yīng)的電壓值就高，然后光檢測模塊將這些電壓值轉(zhuǎn)換為高低電平輸送給單片機，單片機則將這些電平作為一個標準的數(shù)字信號。2.3人體檢測方式本系統(tǒng)需要檢測被測區(qū)域內(nèi)是否有人存在，要想實現(xiàn)該功能就需要一個非常重要的元器件—熱釋電紅外傳感器。眾所周知人體的體表溫度值大約是37℃，只要具有該溫度值的生物體都可以釋放出10μm左右的紅外短波。人體釋放的紅外短波經(jīng)過紅外傳感器上方的菲涅爾透片后聚集到下方特殊的導(dǎo)電元件上，導(dǎo)致此特殊元件表面的電荷失去平衡，進而在元件表面形成了電流，使特殊元件兩邊產(chǎn)生較小的電壓差。熱釋紅外檢測模塊再將元件表面的電壓轉(zhuǎn)換為的單片機能接收的信號，并輸送給本系統(tǒng)的單片機，單片機再將此信號作為是否點亮照明燈具的重要決定因素之一。2.4聲音感應(yīng)方式本設(shè)計需要一個聲控模塊，主要是考慮到熱釋紅外傳感器可能會出現(xiàn)故障或者靈敏度出現(xiàn)問題。再加上一個聲音控制模塊能更好的提升本設(shè)計的容錯率。本設(shè)計中的熱釋紅外傳感器其中一個缺點就是容易受到自然環(huán)境中的其它因素干擾，比如說熱源。簡潔的說就是當被測區(qū)域的環(huán)境溫度和我們自己的體表溫度很接近時，紅外探測器檢測人體的能力就會大幅下降，更嚴重的情況就是造成探測設(shè)備的短暫失靈。另一個缺點就是被動式紅外傳感器對于紅外光線的接收能力比較差，如果人體表面輻射出的特定紅外波被其它物體遮擋時，就會導(dǎo)致傳感器表面的探頭接收不了人體輻射的紅外短波[8]。最后一個缺點就是紅外熱釋電傳感器對紅外波的檢測模式是機械式的，工作一段時間就會休息一段時間。所以說在本系統(tǒng)中再加入一個聲控裝置是非常必要的，這樣能使本系統(tǒng)的容錯率更好。聲控模塊工作原理就是通過聲音傳感器檢測經(jīng)過該公共區(qū)域路人的腳步聲或說話的聲音，這樣系統(tǒng)就可以做到路人還未到達該黑暗區(qū)域時已提前為路人點亮該區(qū)域的LED燈照亮路人前行。2.5照明設(shè)備驅(qū)動電路在本系統(tǒng)中需要一個控制電路來控制照明燈具的開啟與。綜合考慮本設(shè)計選用電磁繼電器以及相應(yīng)的電路作為LED燈具自動化控制的“開關(guān)”。本設(shè)計控制模塊主要原理是依靠電磁繼電器線圈得電吸合失電斷開的特性來控制LED燈具的自動開啟和關(guān)閉。選用電磁繼電器的主要原因是電磁繼電器只需要很小的電流就可以安全可靠的控制接在220V電壓網(wǎng)絡(luò)中的LED燈。另外一個原因是電磁繼電器還具有性能穩(wěn)定、設(shè)備體積小、通電與斷電后的反應(yīng)迅速等優(yōu)點。2.6系統(tǒng)總體設(shè)計方案本設(shè)計的基本運行模式是：當被測區(qū)域中的光線強度相對較弱時，光敏元件接收到的光線就比較少，從而導(dǎo)致其自身阻值較大，這時光照檢測模塊就會向單片機輸送高電平。單片機接收到光照檢測模塊傳來的信號后馬上打開熱釋紅外傳感器。當紅外模塊檢測到公共環(huán)境中有人存在時就會向單片機輸送信號，單片機接收到紅外模塊輸送的信號后，馬上就向電磁繼電器控制電路發(fā)送指令，緊接著繼電器通電進而打開了LED照明設(shè)備。同時，當單片機接收到光照檢測模塊輸送的高電平時，聲音檢測模塊也會隨著紅外檢測模塊一起啟動。當此公共區(qū)域的人發(fā)出聲音時，聲音檢測模塊接收到此信號后，立馬向單片機輸送高電平。單片機接收到聲音模塊傳來的高電平后就會向繼電器控制電路發(fā)送指令，然后繼電器觸點閉合就打開了LED照明設(shè)備。當人離開熱釋紅外傳感器能接收信號的最大距離，并且此時聲音模塊也未接收到聲音信號的話，單片機則會向電磁繼電器控制電路輸送一個低電平，這時電磁線圈失電觸點斷開，照明燈具關(guān)閉。當環(huán)境中的光照亮度很高時，光敏電阻此時接收到大量的光線，因為自身的特性光線很強就會使自身的阻值變得很小，這樣就不能給單片機輸送高電平，系統(tǒng)就不會打開熱釋紅外傳感器和聲音模塊，所以本系統(tǒng)的燈具就不會被點亮。系統(tǒng)工作原理框圖，如圖2-2所示。熱釋紅外傳感器熱釋紅外傳感器光敏電阻檢測模塊聲音控制電路模塊供電電源模塊STC89C52LED照明模組電磁繼電器控制模塊

BIS0001信號處理芯片圖2-2系統(tǒng)工作原理框圖3照明系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1單片機簡介3.1.1系統(tǒng)主控制STC89C52單片機本次設(shè)計綜合考慮選用市面很常見的一款具有較低功耗、性能優(yōu)越的嵌入式單片機—STC89C52。STC89C52具有幾個本系統(tǒng)需要的基本功能：三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，片內(nèi)晶振及時鐘控制電路等[9]。3.1.2單片機最小系統(tǒng)LED智能控制系統(tǒng)單片機的最小系統(tǒng)是由宏晶公司旗下一款較低功耗的單片機再加上復(fù)位控制電路和時鐘（晶振電路）構(gòu)成。其構(gòu)成如圖3-1所示。顧名思義復(fù)位電路它的主要功能是讓單片機從設(shè)定的初始狀態(tài)進行運轉(zhuǎn)。當單片機被外來因素干擾或者自身程序出現(xiàn)錯誤時,這時單片機就會出現(xiàn)死機的情況。這種情況發(fā)生時僅僅只需要按一下單片機自身的復(fù)位按鈕s1,這時復(fù)位電路就能夠讓單片機內(nèi)部從初始狀態(tài)開始運轉(zhuǎn)。復(fù)位電路如下圖3-2所示。晶振(時鐘)電路是所有單片機都不能缺少的,就跟心臟在人體中的地位一樣。本系統(tǒng)的單片機主要有兩種形成時鐘(晶振)的工作方式,其中一種采用的是外部形成時鐘(或者稱為晶振)的工作方式、剩下的一個則是采用內(nèi)部形成時鐘(或者稱為晶振)的工作方式[10]。其對應(yīng)的電路圖，如圖3-3所示：圖3-1單片機最小系統(tǒng)的控制電路圖圖3-2復(fù)位電路圖3-3時鐘電路3.2菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡表面有很多個凹槽，每個凹槽的之間的角度都是不同的，其形狀就跟足球外表面一樣。元件表面的這些凹槽能夠把照射到表面的光線匯聚到一點，并且這些凹槽也能把照射到表面的光線調(diào)整成平行光或聚集光。其實物圖如圖3-4所示。圖3-4菲涅爾透鏡3.3人體感應(yīng)模塊及其處理電路3.3.1熱釋電紅外傳感器本系統(tǒng)綜合考慮選用常見的熱釋電紅外傳感器作為紅外感應(yīng)模塊的核心組成部分。工作本質(zhì)是利用元件表面材料的溫度發(fā)生改變，進而使元件表面的材料發(fā)生極化。通俗來說就是傳感器表面材料的溫度發(fā)生改變使得材料表面的原子失去電平衡，這樣元件表面將會釋放電子，這些脫離束縛的電子最終會形成電壓或者電流[11]。傳感器的基本工作原理：幾乎所有人都知道人體正常的體表溫度值大約為37℃，在這一溫度下人體可以釋放出人類肉眼看不到的短紅外波，該紅外短波的波長大約為10μm。人體釋放出來的短紅外波穿過傳感器表面的透鏡后到達熱釋電元件，使得熱釋電元件表面材料的溫度發(fā)生改變，溫度的改變會使熱釋電表面材料的原子失去電平衡，向空間中四處發(fā)散電荷，這些四散的電荷會形成電流，這些電流流經(jīng)紅外檢測模塊后，紅外模塊就向單片機輸送相應(yīng)的信號[12]。其實物圖，如圖3-5所示。圖3-5傳感器實物圖本系統(tǒng)中的傳感器只存在三個管腳，其中三腳是電源管腳、一腳為接地引腳、二腳為信號引腳。當傳感器不處在工作狀態(tài)時其信號管腳就為低電平，一旦系統(tǒng)感知到人體時，信號管腳即刻轉(zhuǎn)換成高電平，然后將這個電平輸送給單片機進行后續(xù)的處理。在本系統(tǒng)中還設(shè)有提示性指示燈D1，當元器件接收到人體發(fā)出的紅外短波后，圖中的二極管D1就會通電發(fā)光，沒有接收到紅外短波時，指示燈就不會被點亮。該電路圖中還加入了一個阻值較小的電阻R2，該電阻在電路中發(fā)揮的作用是防止指示燈D1因為過流而被燒毀。該電路圖如圖3-6所示：圖3-6人體感應(yīng)電路原理圖3.3.2信號處理電路本設(shè)計選用常見的BIS0001芯片處理紅外檢測模塊輸送過來的信號。BIS0001芯片的詳細引腳如下圖3-7所示：圖3-7BIS0001的引腳圖BIS0001在系統(tǒng)中的應(yīng)用，如圖3-8所示；圖3-8BIS0001應(yīng)用電路圖3.4聲控電路本系統(tǒng)中只有一個人體感應(yīng)模塊對于智能照明系統(tǒng)來說精確度是完全不夠的，所以還需加入另一個模塊—聲控電路模塊。聲控電路模塊主要是根據(jù)走廊內(nèi)是否有腳步聲，來判斷是否傳送點亮LED燈的信號給單片機[13]。聲音控制模塊的實物面積和一個普通U盤的大小一樣大，它外接5V直流電就可以使其正常工作。其實物圖，如圖3-9所示。圖3-9聲音控制模塊實物圖本系統(tǒng)的聲控模塊電路如圖3-10。圖中的聲音傳感器總共有三個管腳，其一管腳是該模塊的地引腳、三管腳是電源管腳，二腳為輸出接口引腳。當公共區(qū)域傳來腳步聲時，聲音傳感器會接收到該腳步聲并經(jīng)行處理轉(zhuǎn)換最后輸出電信號給STC89C52RC單片機。本模塊的二號管腳跟本設(shè)計單片機的十五號管腳直接連接。圖3-10聲控電路原理圖3.5光照檢測電路本系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用的模塊—光照檢測模塊。該模塊主要是檢測被測區(qū)域內(nèi)的光照強度。其實物圖如下圖3-11所示。3-11光檢測模塊實物圖其基本電路原理圖如下圖3-12：圖3-12光檢測電路原理圖圖中RL1為光照檢測電路的核心元件——光敏電阻，R5為10K的滑動變阻器，D3為指示燈。當走廊內(nèi)光線比較弱或者處于黑暗狀態(tài)時，RL1的阻值會變得非常大。此時該檢測電路幾乎是處于短路狀態(tài)，那么RL1輸出端也就為低電平。相反的，如果走廊光照良好時，其阻值就會變得很非常小，電路導(dǎo)通RL1輸出端就會變成高電平。該原理圖的右半邊的元器件組成了一個電壓比較器，具體工作是將輸入和輸出電壓值的大小進行比較，來判斷向單片機輸送何種電平。單片機再依據(jù)自身的程序來判斷走廊內(nèi)是否光線良好。該檢測電路中還加入了限流電阻R6，R6的作用是防止指示燈D3被燒壞。3.6繼電器驅(qū)動電路本系統(tǒng)的燈光控制電路是選用常見的SRD-05VDC型號的低壓電磁繼電器來控制照明燈具的開啟與關(guān)閉。其實物圖如圖3-13所示。3-13繼電器實物圖當在光線較弱或者黑暗條件下，系統(tǒng)接收到人體輻射的特定紅外短波或者接收到人類發(fā)出的聲音信號，這時本設(shè)計的單片機會把這些輸送過來的信號進行處理，然后驅(qū)動型號為S8550的三極管。如果本系統(tǒng)電磁繼電器的K1側(cè)處于低電平時，那么電路圖中的Q1就會飽和導(dǎo)通，Relay-SPDT中的線圈會通電，根據(jù)線圈電生磁的原理，繼電器的開關(guān)撥片K1會被吸引到左側(cè)，從而使得該電路接通了LED燈亮起。一旦K1端轉(zhuǎn)變成高電平時三極管Q1就會截止，進而導(dǎo)致Relay-SPDT中線圈沒有電流，開關(guān)撥片K1就會恢復(fù)原來的狀態(tài)，照明燈具也就不會被點亮[14]。其對應(yīng)的控制電路，如下圖3-14所示。圖3-14電磁繼電器控制電路圖3.7電源模塊本設(shè)計選用了一個4.8V的電池模組作為整個系統(tǒng)的供電電源。其實物圖如圖3-15所示。圖3-15電池模組實物圖該模塊對應(yīng)的電路圖，如下圖3-16所示。圖3-16電源電路模塊電路圖電源電路圖的P3就是本設(shè)計的電池接入點，其原理圖中的SW1控制著整個電源電路的開啟與關(guān)閉，D4為該模塊電源是否接入的指示燈。圖中的R8是一個阻值較小的電阻其作用是為了保障指示燈不因過電流而毀壞。3.8系統(tǒng)總原理圖本設(shè)計是通過光線檢測模塊、紅外檢測模塊以及聲音控制模塊來收集寢室走廊內(nèi)的光線強度、是否有人等相關(guān)信息，然后將信號輸送給單片機進行分析處理，以實現(xiàn)LED燈光的智能控制和節(jié)能環(huán)保的目的。其原理圖件附表A。4智能照明系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)軟件編程平常用的C語言軟件可以高質(zhì)量的生成目標代碼和高程序執(zhí)行效率。故此，本設(shè)計采用Keil4編程軟件進行C語言編程。軟件界面圖如下圖4-1所示。圖4-1軟件開發(fā)界面圖4.2系統(tǒng)軟件流程圖本設(shè)計的軟件部分，主要是對光檢測模塊、紅外模塊以及聲音控制模塊產(chǎn)生的信號進行分析和處理。在光線充足時，光檢測模塊電路的末端處于低電平，并且系統(tǒng)會持續(xù)對此電路末端輸出進行檢測。當周圍光線變暗時，光檢測電路末端處于高電平，系統(tǒng)接下來會對聲音檢測模塊和紅外檢測模塊的輸出狀態(tài)進行檢測，一旦有人，紅外感應(yīng)模塊（或聲音感應(yīng)電路）就會接收到該區(qū)域存在物體的信號然后就會向物品們的單片機輸送高電平，此時內(nèi)部延時啟動，系統(tǒng)自動點亮LED燈，并延時兩分鐘左右。如果在延時時間結(jié)束前，兩個電路又輸出高電平，則系統(tǒng)會再一次進入延時兩分鐘。如果在延時時間結(jié)束前，兩個電路沒有向單片機輸送高電平，那么系統(tǒng)會在延時時間結(jié)束后不在點亮照明燈具。一旦LED燈熄滅，系統(tǒng)立馬就會對聲音控制模塊和紅外檢測模塊的狀態(tài)進行檢測。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖，如圖4-2所示：圖4-2系統(tǒng)軟件流程圖4.3系統(tǒng)程序軟件程序是一種編程語言，這個語言一旦燒入到單片機里面后就會變成機器語言。系統(tǒng)中各中運行模塊會根據(jù)機器語言來執(zhí)行單片機傳達的指令。當走廊處于黑暗中，并且有路人經(jīng)過或者傳來腳步聲時，單片機就會通過機器語言使電磁繼電器吸合。本系統(tǒng)的程序是用Keil4.0編寫的。其主程序詳見附錄B。

5實物制作與調(diào)試5.1實物介紹智能照明的實物圖，如圖5-1所示：圖5-1智能照明系統(tǒng)實物圖此實物比較簡潔，可以概括為兩個部分，一個是光源部分，本系統(tǒng)的LED燈模組選用寢室常見的LED燈管。第二個部分是本設(shè)計的關(guān)鍵部分—智能控制。在圖5-1中，供電電源部分選用四節(jié)1.2V電池組成一個4.8V的電池組，在PCB板的左上角有一個藍色按鈕，這個按鈕就是該系統(tǒng)的總電源開關(guān)，在開關(guān)正下方有一個比較小的紅色指示燈，這個燈就是PCB板電路的總電源指示燈。再下面大的紅色指示燈則是電磁繼電器的指示燈。在電磁繼電器右下方較大的黃色指示燈就是紅外傳感器的指示燈，在其右邊還有一個相對較小的紅色指示燈，這個燈是光檢測電路的指示燈。在總電源開關(guān)的左下方有一個比較高的元器件，這個元器件就是聲音傳感器。PCB板上總共有兩個芯片，長方形的芯片就是本設(shè)計的主要元器件STC89C52低功耗單片機，在單片機的正下方有一個黑色的按鍵，它則是單片機的復(fù)位按鍵。在光敏電阻旁邊的黑色小芯片則是光檢測電路中的比較器，在比較器的左邊則是光敏電阻。5.2實物檢測把單片機運行的程序通過燒入軟件輸入到單片機中，檢查線路連接正確且牢固后，進行實物的測試。此次測試分為兩個方面，一個是模擬走廊光照強，另一個則是模擬走廊光照弱。模擬走廊光照強的測試如圖5-2所示:圖5-2模擬走廊光照強的測試圖實驗中我們模擬走廊光照強度的方法是使用手機的燈光直接去照射PCB板上的光敏電阻。由圖5-2我們可以知道，按下總電源開關(guān)其旁邊的指示燈就會點亮，打開我們手機的燈對著照射光敏元件，系統(tǒng)判斷走廊照明條件優(yōu)良，所以在人體感應(yīng)指示燈亮（路人經(jīng)過走廊此燈亮，沒人經(jīng)過則滅）時，單片機也沒有給電磁繼電器通電，電磁繼電器的指示燈未被點亮（由電磁繼電器指示燈可知LED也是未被點亮的）。本設(shè)計的要求是為了節(jié)能，當走廊光照強時，有路人經(jīng)過也不會點亮LED燈。所以，本次模擬走廊光照強的實物測試成功。接下來是進行模擬走廊光照弱的實物測試，具體步驟為關(guān)閉手機手電筒并按一下PCB板上的復(fù)位按鈕，此時系統(tǒng)從頭開始工作。這時遮擋光敏電阻，單片機會判斷出走廊內(nèi)為黑暗狀態(tài)，從而開始模擬走廊光照弱的測試，此測試有夜間無人經(jīng)過和有人經(jīng)過兩步。實驗實物圖，如圖5-3和5-4所示。圖5-3模擬夜間無人經(jīng)過的實物測試圖5-4模擬夜間有人經(jīng)過的實物測試圖5-3表示的是走廊處于黑暗中時，系統(tǒng)一直處于此狀態(tài)。此時，聲音和人體兩個傳感器一直在感應(yīng)走廊內(nèi)的腳步身與人體輻射[15]。當兩個傳感器中至少一個感應(yīng)到對象時，兩個模塊對應(yīng)的指示燈就會被點亮，緊接著單片機接收到前端輸送過來的電訊號后給電磁繼電器傳送指令，這時繼電器通電，整個照明電路導(dǎo)通，LED燈被點亮其效果如圖5-4所示。整個感應(yīng)對象到單片機處理再到點亮LED燈的過程基本的瞬間完成。當路人走出系統(tǒng)的能檢測的最大距離后，LED燈會持續(xù)點亮一分鐘后回到圖5-3所示的狀態(tài)中。此次測試基本符合系統(tǒng)的設(shè)計目的，所以，該實物的功能基本符合智能照明系統(tǒng)的要求。5.3實物制作的難點完成本設(shè)計的實物制作需要遵循幾個步驟，首先是需要根據(jù)總原理圖，去統(tǒng)計需要購買的元器件。買完所有元器件后再將這些元器件合理擺放到試驗臺并手工將這些元器件焊到PCB板上。PCB萬用板上的所有元器件焊接完畢后，就需要對PCB板背后的焊點進行逐一檢查，檢查這些焊點是否焊牢，是否存在虛焊或者漏焊。上面的步驟檢查完成后，如果沒有問題就再用萬用表對焊接的每一條線路進行電路檢查，查看是否存在斷路或者短路的情況，如果該項符合系統(tǒng)要求就對系統(tǒng)進行通電測試，再檢查各個元器件是否符合設(shè)計要求。都檢查沒有問題后，將系統(tǒng)程序輸入本設(shè)計的單片機中，接通電源后，查看系統(tǒng)能否正常運行以及功能是否符合設(shè)計要求。在開始制作實物的初期，就遇到了很大的麻煩。由于購買的單片機沒有芯片管腳原理圖，在焊接時一片茫然不知該如何下手。后來通過咨詢商家以及在網(wǎng)上查閱該芯片的相關(guān)知識，最終將單片機精準的焊在了PCB板上。接下來就是對其它元器件的焊接了，由于動手焊接比較少，在焊接過程中焊壞了好多個元件。在反反復(fù)復(fù)中摸索，終于對設(shè)計系統(tǒng)焊接完畢。在調(diào)試板子的時候，發(fā)現(xiàn)指示燈不亮。經(jīng)過檢查，原來是指示燈以及電源的引腳虛焊了。經(jīng)過拆下并仔細的焊接上后，解決了這個問題。

6結(jié)論本設(shè)計是基于單片機的LED智能照明控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)選用高性能、低功耗的STC89C52單片機進行所有的數(shù)據(jù)運算以及對各運轉(zhuǎn)模塊的控制。此系統(tǒng)涉及的技術(shù)有紅外傳感器的傳感技術(shù)、光檢測的信號處理技術(shù)以及繼電器的驅(qū)動技術(shù)等。本設(shè)計的智能照明控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于走廊，樓梯間等公共場所。它可以根據(jù)走廊的光照程度、聲音強弱以及人體的紅外輻射作為判斷的主要條件，再通過單片機進行分析并進行處理，判斷是否點亮外部連接的LED燈。目前，在我國絕大部分的公共區(qū)域基本上采用的都是人工控制的手動開關(guān)，這樣就很難避免燈火通明的現(xiàn)象。此現(xiàn)象必定引起能源的浪費以及經(jīng)濟的損失。該系統(tǒng)具有較高的智能化，無需人工手動開啟或關(guān)閉照明燈具，這樣就很有效的解決了這一現(xiàn)象的發(fā)生。因此本設(shè)計在日常生活中得到大量