基于STC单片机LED智能照明系统的设计

基于STC单片机LED智能照明系统的设计

２０１０年４月

照明工程学报

ＺＨＡＯＭＩＮＧＧＯＮＧＣＨＥＮＧＸＵＥＢＡＯ

Ａｐｒ．Ｖ０１．２ｌ

２０１０Ｎｏ．２

第２ｌ卷第２期

基于ＳＴＣ单片机ＬＥＤ智能照明系统的设计

贾冬颖

王巍

（天津工业大学．天津３００１６０）

摘要：本文介绍了一套ＬＥＤ光源智能调光系统，给出了系统的硬件设计和软件流程图。热释电红外检测器和光敏电阻采集的数据，利用先进的ＰＷＭ调光技术，通过ＳＴＣ单片机处理后产生ＰＷＭ信号，控制ＬＥＤ灯可根据环境亮度不同自动调节ＬＥＤ照明的开关和亮度。本系统具有提高用电效率、节约电能以及保护环境的作用。关键词：智能照明；ＬＥＤ；节能；ＰＷＭ；ＳＴＣ单片机

ＴｈｅＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＳｙｓｔｅｍｆｏｒＬＥＤｌｉｇｈｔｉｎｇＢａｓｅｄ

ＪｉａＤｏｎｇｙｉｎｇ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

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ＳＴＣ—ＭＣＵ

ＷａｎｇＷｅｉ

３００１６０）

（ＴｉａｎｊｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｉｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ

ＡｓｅｔｏｆＬＥＤｌｉｇｈｔｉｎｇｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｉｍｍｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅ

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ｇｉｖｅｎ．ＢｙｔｈｅＰＷＭｄｉｍｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｈｅｄａｔａｆｒｏｍｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒａｎｄｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔｏｒ，ｗａｓ

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ｔｏ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ；ＬＥＤ；ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ；ＰＷＭ；ＳＴＣ－ＭＣＵ

１

引言

ＬＥＤ被称为第四代照明光源或绿色光源，ＬＥＤ

２

智能照明控制方案设计

总体设计：

利用光敏电阻检测室内光线的强弱，被动热释

的发光器件是冷光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。白炽灯，卤钨灯的光效为１２—２４１ｍ／Ｗ，荧光灯５０～７０１ｍ／Ｗ，钠灯９０—１４０１ｍ／Ｗ，而且大部分的耗电变成了热耗。ＬＥＤ可达到５０～２００１ｍ／Ｗ，而且单光的单色性好，光谱窄，无需过滤，可直接发出有色可见光。在相同照明效果的情况下，耗电量约为白炽灯的十分之一，荧光灯的二分之一。同样效果的一支日光灯４０多瓦，而采用ＬＥＤ每支的功率只有８瓦。ＬＥＤ的平均寿命达１０万小时，安全可靠性强，不含汞，钠元素等可能危害健康的物质，有利于环保，被称为“绿色照明光

源”。…

红外探测器可探测人体的特征，传感器将检测数据

传送给控制核心——单片机，根据处理结果去控制

照明设备的开启、关闭和照度。图１为智能照明控制方案原理框图。

该系统主要由三部分组成：传感器部分，控制器部分和ＬＥＤ驱动电路和照明系统，见图１。

３

系统硬件设计

３．１传感器部分

３．１．１

被动式热释电红外探测器…

基于STC单片机LED智能照明系统的设计

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照明工程学报２０１０年４月

．黼蒺黟

传感模块卜—］／

刮驱动Ｉ

革片杌

怿蕊鑫黟

Ｉ被动热释电卜＿—＿Ｊ＼

弋夕

Ｉ红外探测器卜＿—］／

ＬＥＤ灯ｌ

图１

照明控制方案原理框图

该探测器有三个关键元件：菲涅尔滤光晶片，它通过截止波长８～１２１ｘｍ的滤光晶片，起带通滤波器的作用，使环境的干扰受到明显的控制；菲涅尔透镜，聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在热释电红外传感器上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在热释电红外传感器上产生变化热释红外信号，这样热释电红外传感器就能产生变化的电信号；热释电红外传感器将透过滤光晶片的红外辐射能量的变化转换成电信号，即热电转换。

人体都有恒定的体温，一般在３７度，所以会发出特定波长ｌＯ斗ｍ左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的１０１．Ｌｍ左右的红外线而进行工作的。人体发射的ｌＯｌＬＬｍ左右的红外线通过菲涅尔滤波片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通过采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射稳定发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经检测处理后就能产生电平的变化。

根据此原理应用性能稳定的红外模块，当有人走动时模块输出３．３Ｖ电压，没人时为低电平。模块有可调的延时，最多可达到１８秒。＂１３．１．２环境亮度传感模块¨ｏ

此传感模块的核心器件是光敏电阻。光敏电阻利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）．见图２。３．２控制部分”ｏ

ＳＴＣｌ２Ｃ５６２８ＡＤ系列单片机是宏晶科技生产的单时钟／机器周期（ＩＴ）的单片机，是高速／低功耗／超强抗干扰的新一代８０５ｌ单片机，指令代码完全

电

阻值

光的强

图２光敏电阻值与光强的关系

图３环境冤厦模块的电路图

兼容传统８０５１，但速度快８一１２倍，内部集成ＭＡｘ８１０专用复位电路。４路ＰＷＭ，８路高速１０位Ａ／Ｄ转换，针对电机控制，强干扰场合。

选择这个型号的单片机主要考虑到具有ＰＷＭ和ＡＤ转换的作用，使得外围电路得到了大大的简化，同时产生的ＰＷＭ信号可直接与驱动芯片相连，使得这个系统的成本降低了很多。

由于采用的是ＰＷＭ调光的方式，为了减少不必要的外围的电路，选择的驱动芯片可直接由ＤＩＭ管脚输入ＰＷＭ方波。

ＬＭ３４０７是一款集成了Ｎ沟道功率ＭＯＳ场效应管的脉冲宽度调制的浮动式降压转换器，其设计是为提供精准的恒定电流输出，以驱动高功率发光二极管（ＬＥＤ）。ＬＭ３４０７的显著特色是脉冲电平调制（ＰＬＭ）控制方案，这一方案在使用一个外部１％精度的电流设定厚膜电阻时，能确保在整个输入电压和工作温度范围内恒定电流输出精度好于１０％。转换器的另一个特点是具有一个可接收标准逻辑脉冲，控制ＬＥＤ阵列亮度的ＤＩＭ引脚，使得ＬＭ３４０７成为精密功率ＬＥＤ驱动器或者恒流源的理想器件。

４软件设计

本程序采用模块化设计思想，以主程序为核心设置了２个功能模块子程序：使一些功能在子程序

基于STC单片机LED智能照明系统的设计

第２ｌ卷第２期

＋５Ｖ

贾冬颖等：基于ＳＴＣ单片机ＬＥＤ智能照明系统的设计

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图４控制模块的原理图３．３ｌｅｄ驱动模块

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